风电机组传动链建模及传动链频率分析

传动链振动是风电机组的主要振动形式之一,对风电机组的传动链模型进行了理论分析,基于二质量块-轴模型的数学模型,在Matlab Simulink中建立了风电机组的传动链模型。对模型进行了仿真分析,对比了不同参数对传动链频率的影响程度。结果表明,传动链的固有频率随着传动链等效刚度的增加而增加; 随着风轮转动惯量的增加而减小; 传动链的阻尼越大,对风轮转速波动和固有频率的衰减作用越明显。     

风电机组传动链的动力学仿真研究

针对风电机组传动链在工作转速范围内的扭转共振问题,基于GL2010标准,结合动力学仿真软件SIMPACK和有限元分析软件ANSYS,建立了某兆瓦级风电机组传动链的多柔体动力学仿真模型,并使用模态分析方法对传动链动力学仿真模型进行了频域响应分析,基于2D坎贝尔图和模态能量分布图,筛选出了传动链的潜在共振点,最终通过时域仿真分析,对相关部件的加速度进行了傅里叶变换,进一步验证了该潜在共振点是否是实际的危险共振点。研究结果表明,该机型风电机组传动链不存在危险的共振频率,在工作转速范围内能够安全稳定地运行;该方法可为风电机组的稳定性和可靠性设计提供依据。     

风电机组传动链模拟实验台设计与实现

根据大型兆瓦级风力机设计并建造了风电机组传动链模拟实验台,平台由风轮转矩模拟系统和模拟风力机系统构成,通过计算机仿真程序对模拟风轮的输入转矩及模拟风力机的负载转矩进行控制。模拟风力机系统将主轴承、齿轮箱、塔筒等风力机关键部件引入实验系统,计算机仿真程序将剪切效应、塔筒效应等引起的脉动转矩加入风轮转矩输入实际控制程序。实验平台能够较为有效的模拟风力机运行状况,可以利用该平台进行风力机控制、传动链故障诊断等方面的研究。     

基于决策表的风电机组传动链配置设计方法

针对风电机组传动链结构设计复杂性的问题,引入基于决策表的配置知识表达方法。通过约束规则构建配置知识库,采用配置引擎提取知识库中的规则、约束及数据信息,输出风电机组传动链设计实例。通过配置模型与客户需求的逐层匹配,生成风电机组传动链配置清单。该设计方法被用于1.5MW双馈式变速恒频风电机组传动链设计,其应用结果显示该方法可行。     

双馈风电机组控制策略及传动链加阻研究

采用GH Bladed软件对某3MW风电机组建立数学模型,讨论了大型双馈式变速变桨风电机组控制策略,阐明机组传动链的小阻尼特性。论述了在控制器中加入传动链阻尼环节的原理和方法,应用MAT-LAB进行系统仿真,通过发电机扭矩到低速轴扭矩的阶跃响应分析证明了传动链加阻的有效性。     

基于对抗变分自动编码器的风电机组传动链故障预警

利用状态监测与故障诊断能够确保风电机组运行的可靠性与安全性。为了解决风电机组故障诊断适用性差、精度低的问题,针对风电机组早期故障预警及定位工作,在传动链故障诊断中引入深度学习算法,基于监控数据采集系统提供的数据基础,结合稀疏字典对对抗变分自动编码器（AVAE）进行改进,引入非线性深度表示,以降低数据维数,进而实现对原始数据内在特征的多样化、有效提取。同时,提出了一种AVAE-SDL故障诊断模型,可以有效排除训练过程中随机噪声造成的影响,有利于从高维数据中进一步提取内在特征。案例分析结果证明,AVAE-SDL故障诊断模型能够准确检测出机组故障,不存在误报情况,可作为风电机组传动链故障诊断的可靠工具。     

载荷优化的风电机组变桨控制技术研究

我国经过近年飞速的发展,风力发电的技术已经变得越来越成熟,以我国国产的风力发电机组作为研究的基础,分析我国在载荷优化的风电机组变桨控制技术的现状发展,通过优化机组的方法来缓解风电机组载荷的疲劳程度。目前我国所用的大型风电机组一般是采用独立驱动的协同变桨控制技术,通过调节各叶片的最佳节距角,可以保证风力发电机的输出功率保持在稳定的状态。这两个独立变桨控制过程都有着自身的优点,但是有一点是毋庸置疑的,大型风力发电机组更加适合使用独立变桨控制系统,不仅能够发挥出比传统方式更加强大的作用,还能优化风电机组的载荷,降低风电机组的疲劳损害程度。     

基于载荷优化的风电机组变桨控制技术研究

风力发电是可再生能源中技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。现代风电机组的单机容量越来越大,叶轮直径也越来越大,风剪切、塔影效应等造成的载荷波动也在不断增大,由此导致的疲劳载荷问题日益明显,独立变桨控制技术正是在这种背景下提出来的。以国产兆瓦级风力发电机组为依托,研究大型风力发电机组独立变桨控制技术,来减小桨叶承受的不平衡载荷和保持输出功率的稳定。通过研究基于载荷优化的风电机组变桨控制技术,不仅能够提升风电机组的发电效率,还可以减小机组关键部件的载荷,保证机组安全稳定运行,实现客观上的发电量提升。     

风电机组塔筒载荷的测试与分析

以风电机组塔筒为研究对象,对风电机组塔筒载荷特性及计算方法进行分析研究。在介绍塔筒载荷测试主要参数及方法的基础上,采用应变测试方法,对一台1.5 MW风电机组塔筒在启动、运行、正常停机等多种工况及不同平均风速下进行载荷测试,得到了塔筒根部弯矩、转矩及1阶固有频率,并与仿真计算结果进行了对比。结果表明,实测结果与仿真结果接近,仿真模型可用于机组载荷计算和动态性能分析。     

分散式风电机组复杂风况下阵风控制及载荷优化设计

讨论了分散式风电机组在大湍流强阵风复杂工况下的稳定性问题和阵风检测方式,分析了风电机组的气动特性和传动链模型。针对风电机组在阵风时的过速、过功率、振动过大问题,在传统变桨控制的基础上进行优化,提出动态变桨 ＰＩＤ 增益调节的阵风控制方法,并通过外部控制器编程实现并在 ＧＨＢｌａｄｅｄ软件上进行仿真。结果表明,该方法能够提高机组的稳定性和适应性,并有效降低复杂风况下分散式风电机组关键部位的极限载荷。     

前端调速式风力机组传动链建模与仿真

对前端调速式风力机传动链关键部件的工作原理进行分析,建立数学模型。分别建立风速模型、风轮空气动力学模型、传动链动力学模型、液力变矩器动态模型以及主轴转速计算模型。整合各子系统,引入神经网络控制,建立传动链整体仿真模型,进行模拟仿真。基于最大风能捕获量,综合考虑传动链结构参数,通过神经网络调节液力变矩器导叶开度,改变工作油循环流量,从而改变液力变矩器的输出转矩和转速。液力变矩器输出与风轮输出通过行星轮系综合作用于发电机前的主轴,使主轴转速稳定在设计值。     

风电机组新型传动控制系统设计

研究了一种新型无级调速传动系统,行星轮系与导叶可调式液力变矩器耦合形成了该无级调速传动系统。运用流体力学能头理论建立风电机组新型传动系统的非线性动态数学模型。本系统采用自适应模糊PID控制器,此控制器是基于模糊理论和PID控制原理建立的,并应用MATLAB/SIMULINK建立系统仿真模型,与常规PID控制器进行仿真结果的对比。结果表明:其控制效果强于常规PID,其具有更高的控制精度,更小的超调量。仿真结果表明:该控制器能够实现传动系统的无级调速,并具有好的稳定性和可靠性,传动效率较高。     

多设计载荷工况下风机整机动载荷特性分析

为研究风力发电机组在多种设计载荷工况下的动载荷特性,采用SIMPACK、TurbSim和AeroDyn软件协同仿真,以某5MW近海风力发电机组为例,在SIMPACK中建立其整机气-弹-控耦合仿真模型;根据IEC61400-1中规定的设计载荷工况,将风机叶片和塔架考虑为柔性体,使用PID变桨控制策略,模拟风机在正常湍流、极端湍流以及空载工况下风机运行情况,获得了风机轮毂处风速、叶片变桨角度及叶片载荷变化曲线;并对叶片根部载荷做频谱分析,发现叶根载荷频谱中轮毂转频对应频率处出现较大的峰值,是影响叶片疲劳寿命的主要因素。研究结果可为风力发电机组仿真及优化设计提供参考。     

风力发电机组的不对中故障分析

实际中存在若干因素会导致风力发电机组传动系统不对中.不对中会产生动载荷.引起机组振动,将会严重影响传动系统的可靠性,是造成齿轮和轴承损坏的主要原因之一.笔者剖析了风力发电机组传动系统不对中的原因,分析了齿轮箱高速端和发电机之间不对中所产生的动载荷及其所引起的机组振动,比较了发电机轴承和齿轮箱轴承所承受的载荷.结果表明:...     

随机风作用下风力发电机齿轮传动系统动载荷计算及统计分析

针对风力发电机齿轮传动系统在随机风作用下失效率高的问题,在模拟真实风速的基础上,建立考虑外部随机风载及内部齿轮时变啮合刚度、轴承时变刚度及综合传递误差等激励因素的风力发电机齿轮传动系统齿轮-轴承耦合动力学模型,通过对动力学模型进行仿真计算,得到各齿轮副的动态啮合力和各支承轴承的动态接触力。结合有限单元法和赫兹接触理论,得到关键零部件的应力时间历程,采用雨流计数法对应力时间历程进行统计分析,得到传动系统各关键零部件承受载荷的应力谱及概率分布函数。研究结果为风力发电机齿轮传动系统的动态可靠性分析和疲劳寿命预测奠定基础。     

风电机组传动系统故障诊断平台开发

风电机组传动系统结构复杂,其振动故障主要涉及到滚动轴承、轴和齿轮箱等关键部件,分析了各个结构部件的典型故障和失效形式,给出了故障机理及对应的振动信号特征。振动信号作为风电机组传动链故障特征信息的载体,能够有效反应风电机组传动链的相关故障,针对风电机组中存在大量的暂态和非稳态信号的特点,提出通过小波变换进行频率提取。设计了基于测量单元下位机+基于PC上位机架构的故障诊断系统,信号处理模块由各种基于小波算法的软件包实现,功能强大,系统的可裁减性好。     

风力发电机在地震-风力作用下的载荷计算

为了对风力发电机在地震一风力作用下的受力情况进行仿真计算,采用多柔体系统动力学理论建立了风力发电机结构动力学分析模型,并在FORTRAN下编程实现;采用动态入流理论进行气动载荷计算,用Eurocode8生成地震谱。以某企业开发的大型风力机为对象,应用该方法,首先进行了模态分析和地震载荷谱计算,同权威计算软件GHBladed计算结果的比较表明,建立的计算模型正确可行;然后,对该风力机在地震一风力联合作用下的载荷进行了计算,结果显示,此时风力机所受载荷比正常情况下高出许多。     

兆瓦级风力机传动系统的研究与分析

建立了某一兆瓦级风力发电机的数学模型,对其中的传动系统建立了刚性传动模型和柔性传动模型,并通过Simulink软件仿真对比,研究分析了2种传动系统的利弊.     

风力发电机组的载荷特征及计算

载荷计算是风力发电机组设计中必不可少的一项基础性工作.对风力发电机组的载荷特征进行了分析,对风力发电机组载荷计算的作用和相关标准进行了介绍,对作用在风力发电机组上载荷的种类和计算工况分类进行了总结,并对载荷计算方法和常用软件进行了简要概速.