一种风电机组偏航振动故障的诊断与分析

偏航系统是风电机组的核心部件之一,对控制机组载荷和保证机组发电量起着重要作用.针对一台风电机组偏航系统振动过大、打滑、机组无法正常发电的故障,在对偏航系统进行振动测试的基础上,通过理论分析和仿真计算,详细分析了叶片桨距角误差产生的气动不平衡对偏航系统的影响,找到了产生故障的原因.     

基于GNSS的风电机组低频振动位移计算方法研究

针对风电机组叶轮、塔架等耦合引起的低频振动问题,对风电机组机舱低频振动位移的计算方法开展了理论推导、仿真验证和现场测试研究。首先,基于GNSS-RTK精准定位技术,推导了风电机组机舱低频振动位移的计算方法;然后,通过MATLAB软件,搭建了风电机组机舱的空间运行轨迹,并对该计算方法进行了仿真验证;最后,开展了GNSS设备和加速度传感器的对比测试,将位移结果与Bladed软件计算的理论位移进行了趋势和误差分析。研究结果表明:基于GNSS的机舱低频振动位移与仿真设定位移之间的偏差在10~(-15)数量级,该结果与理论位移曲线的变化趋势一致,误差为2.9%,优于加速度二次积分计算位移的误差47.1%;仿真和现场测试结果均验证了该计算方法的正确性和准确度,该方法适用于风电机组低频振动的长期监测,且具有精度高、成本低的特点。     

风电机组在线振动监测系统及现场应用

基于振动分析领域中频谱分析和包络谱分析方法,研制开发了风电机组在线振动监测系统,该系统能够有效诊断风电机组传动部件(主轴、齿轮箱、发电机)的故障及损伤,及时给出设备运行状态报告,提供合理的维修建议,对现场设备进行科学管理,缩短了非计划停机时间,提高了风电机组的可利用率。     

风电机组耦合系统的模态分析

针对风电机组设计如何避免耦合共振的问题,采用拉格朗日方法,建立了风轮动力学方程和塔架耦合系统动力学方程,联立获得了风电耦合系统动力学方程,以市场成熟的1 500 k W变速变桨双馈机组为研究对象,解耦获得了系统模态参数。然后展开了现场实测工作,挑选云南某风电场1 500 k W机组,实测了风轮系统和塔架耦合系统模态数据,进行了数据分析,研究了风电系统整机运行稳定性。研究结果表明:理论模型及各子系统边界连接条件简化方式符合现场实际情况,最大偏差为8.6%,具有较高的精准性,该理论模型可为兆瓦级风电机组研发、设计和优化提供理论指导依据。     

风力发电机组偏航系统仿真设计与分析

风电机组偏航系统是风机特有的机电系统结构,其稳定性是风机可靠运行的重要保障。现提出并实现了对偏航仿真系统软硬件的设计,对系统的控制策略和稳定性进行了分析研究,通过动态调试,搭建了一个符合工业现场的风电机组偏航仿真系统。     

双馈风电机组高电压穿越技术研究及测试研究

针对风电机组高电压穿越的问题,对双馈风电机组高电压穿越技术进行了模型仿真分析与现场测试验证。首先,对国内外主流电网运营商对高电压穿越的标准规范要求与技术指标进行了介绍;接着,根据双馈风电机组的特点,电网电压骤升故障对风机系统产生的危害进行了分析;然后,以WD100-2000型双馈风电机组为例,在Matlab/Simulink环境下建立了整机仿真模型,对电网电压骤升故障下双馈风电机组的动态特性进行了仿真分析。最后,联合中国电科院在张北现场进行了国内首次真正意义上的高电压穿越测试。仿真及现场测试结果均表明,机组能够顺利通过所有工况的高电压穿越测试,已经完全具备高电压穿越功能,对风电机组高电压穿越技术的研究及完善国内并网规则具有十分重要的意义。     

基于总线技术的隧道LED照明控制研究

公路隧道LED照明控制采用三菱CC-LInk技术构建1∶N的现场总线网络,根据外自然光、车速及车流量信息,自动调节隧道LED照明亮度,以满足节能需求.系统采用Q系列PLC作为主站,4 2个远程I/O及设备从站的T型拓扑结构.光照度传感器检测自然光强,地感线圈检测车速及车流量,主站利用远程I/O及DA送来的三个检测信息,计算出隧道入口、过渡、中间及出口段照明亮度计算值,通过CC-Link现场总线,将数据链接到远程AJ65SBT-62DA从站,输出模拟量到驱动电源,实时区动各照明段灯具亮度.系统利用VB编制控制软件,将调整参数按通信协议写到主站PLC,进行手动或自动照明参数调整,以期对灯具光衰后亮度误差的修正.     

关于智能控制系统在照明中的应用问题的几点思考

本文首先介绍了智能控制在照明中应用的发展历程,对现在智能照明控制系统的类别进行了总结,包括基于现场总线、基于电力线载波和基于无线网络的智能照明控制系统、然后介绍了智能照明控制系统的可靠性问题以及智能控制系统的开放性和互联性。最后文章通过对传统照明和智能照明的对比来说明了智能照明的优点并对如何选用智能照明控制系统进行了总结。     

办公室智能照明控制策略研究及实现

针对节能减排的主流话题,为大力推动绿色照明工程,对已有的智能照明系统作了研究,致力于实现系统的人性化、智能化控制,以解决照明系统的能效问题.通过对照明设备改造、对控制策略的优化,实现大幅度降低照明系统能耗的目的.     

风力发电机组叶片气热法防除冰系统设计

针对风电场风电机组防除冰技术现场可改造实现需求,探讨了2 WM机组叶片气热法防除冰技术工程应用的系统设计,重点围绕单支叶片加热系统设计、供电电源选择以及结冰监测与控制系统架构展开,再结合工程实现对叶片气热法防除冰系统现场改造的几个重点问题进一步枚举和论述,为推进风电机组叶片气热法防除冰系统现场工程改造提供借鉴。     

地铁车站应急照明供电系统的设计

后备电源的设计与选择是保障车站应急照明系统在电源故障或者灾害情况下发挥作用的关键环节。通过比较UPS和EPS两种静止型后备电源后认为 ,在地铁车站应急照明系统中应采用EPS型静止型后备电源。从对电网的适应能力、满足负载要求的常规输出指标、输出能力和可靠性、智能管理和通信功能等四个方面系统分析了EPS的性能指标。最后还介绍了确定EPS额定容量和蓄电池容量的方法以及系统集成时应该注意的问题     

基于改进的粒子群算法的风力机叶片优化设计

基于有限叶片变环量气动计算模型,加入攻角随风速的变化处理,根据风电场中来流速度的概率分布,并以风力机最大年发电量为目标,建立优化模型,使用改进的粒子群算法进行搜索,寻找全局最优解.采用改进的粒子群算法设计的优化程序,设计了1.3 MW定桨失速型风力机叶片,并与现有的风力机叶片作比较.优化后,风力机叶片的弦长明显减小,达到额定风速后的功率输出情况,也满足了定桨失速型风力机的功率控制要求,说明本文所述的优化设计方法的有效性和实用性.     

SRG风力发电系统最大风能追踪控制研究

针对在实验室条件下实现SRG风力发电系统的最大风能追踪控制的问题,对风力机的运行特性及其模拟实现方案、开关磁阻电机的工作原理及其控制方法等方面进行了研究,并对风力发电系统中实现最大风能追踪的控制策略进行了介绍,提出了基于转速反馈的SRG发电系统最大风能追踪控制方案,同时对直流电机进行了转矩控制以实现风力机输出特性的模拟.在SRG风力发电系统平台上对风力机模拟系统进行了测试评价,并进行了变风速条件下的最大风能追踪试验.研究结果表明,直流电机能够有效模拟风力机的输出特性,控制简单,抗干扰能力强,基于转速反馈的MPPT控制方法能够在风速变化时快速调节SRG输出,准确地实现最大风能跟踪.     

融于机械设计教学中的创新设计

学生通过课程设计进行自行车创新设计,包括风扇装置和照明装置。动力来自自行车前轮,经传动机构将动力传至风扇,产生风力;另外,传动机构驱动一小型发电机转动,给照明灯供电,提供照明。因此,当自行车在运动时,风扇随之转动,为骑车者提供风力,实现降温目的,并有明显的舒适感,同时照明灯也给骑车者提供照明,特别适用夜间骑车。     

液压型风力发电机组风力机特性模拟

在不具备风场环境的情况下,针对液压型风力发电机组风力机特性模拟问题,在实际数据的基础上,建立了风力机输出特性数学模型,依据相似模拟的原理,采用转速控制的补偿方法对风力机特性进行了实验研究。将等效功率实验数据乘以转换系数之后的结果、仿真结果以及相关合作公司提供的850kW风力机的实际数据进行了对比。结果表明：系统能够在误差允许范围内精准模拟风力机的输出功率和输出转矩。     

基于PSAT的风机接入电网模型的研究

为了分析不同类型的风机接入电网后,能否与已有电网兼容的问题,在分析了电力系统仿真软件PSAT内置的5阶双馈风力发电机组机模型及其电压、转速和桨角的控制形式的基础上,根据某1.5 MW双馈风机的机械及电气数据,建立了风机接入电网模型及接入电网的典型接线形式,并在潮流计算模块与时域计算功能模块的基础上,编制了仿真程序,最后在阵风与湍流风模型下对风机转速、电压、功率的变化进行了动态仿真。仿真及研究结果表明,运用该方法分析所得结果与实际的风机特性一致,利用PAST内置的风机模型能很好地进行风机接入电网的兼容性分析。     

液压型风力发电机组的转速和转矩解耦控制

以液压型风力发电机组为研究对象,输出高质量电能为研究目标,针对机组存在的转速和转矩解耦问题展开研究。建立定量泵-变量马达液压传动系统数学模型。从液压传动系统出发,探究影响机组电能输出质量的关键因素,分析该多输入-多输出系统存在的耦合问题,并采用前馈解耦补偿控制方法解耦。分析变量马达和比例节流阀对液压系统输出转速与转矩的控制规律,得到基于高电能质量控制的转速和转矩解耦控制器。以30kVA液压型风力发电机组半物理仿真实验台为基础,针对提出的控制方法展开研究。仿真和实验结果表明：液压型风力发电机组输出的转速和转矩实现了解耦控制,有效地实现了液压传动系统的稳速控制和传输功率波动的平滑控制。研究结果为液压型风力发电机组高质量电能输出控制和电网友好性能提高奠定了基础。     

风力机动态偏航时对风轮气动性能影响的数值模拟研究

本文是对动态偏航风力机输出功率和风轮表面的压力分布进行了研究。以某S翼型风力机叶片为研究对象,采用有限元方法,模拟叶片在额定工况下以10°/s的旋转速度从正对来流风开始顺时针匀速偏转30°。在动态偏航过程中取10°,20°两个偏航角位置时的风轮表面气动力及5°,10°,15°,20°,25°,30°六个偏航角下风轮的输出功率分别进行气动力及输出功率对比,结果发现:同一偏航角下,风力机动态偏航时,三支叶片间存在不平衡气动力;同一偏航角同一叶片相同径向位置,风轮动态偏航时压力面与吸力面的压强差小于风轮静态偏航时压力面与吸力面的压强差。风力机发生动态偏航时,风力机受气动力变化幅度较大,输出功率会较大波动。     

定桨距变转速风力机气动性能测试与流场测量

针对非并网风电系统,搭建了风力机性能测试平台,设计了流场测量系统。利用该平台和测试系统,通过改变磁粉制动器的励磁电流实现对风轮转速的高精度控制。通过测量分析发现了风轮后气流旋转方向与风轮旋转方向相反的规律,得到了输出功率越大,其尾迹内气流的轴向速度越小的结论。该实验结果为定桨距变转速风力机的转速控制策略制定提供了依据,也为非并网风电系统风力机的优化和设计提供了参考。     

基于数字孪生的风机实时载荷预估研究

为推动风电产业技术的持续进步,改善风机控制系统性能,利用数字孪生方式,实现风机实时载荷的预估.利用风机原有的高可靠采集信号作为输入,搭建风电机组回归模型,建立系统权重矩阵,并进行线性插值使模型适应整个发电工况,完成了风电机组载荷实时预估.载荷预估值可替代目前的应变片载荷测试系统.载荷预估经评估计算精确度在 ９６.００％ 以上.预估载荷在风机塔架推力消减实时控制系统中的应用表明,减载效果显著.