一种组合型垂直轴风力发电机的结构设计

通过介绍垂直轴风力发电机较之水平轴风力发电机所具有的优势,以及对比三种典型的垂直轴风力发电机翼型的优缺点,提出一种将S型和H型叶片通过超越离合器连接的组合型垂直轴风机构想.绘制出这种风力发电机的三维立体仿真图,阐述了其整体结构以及启动运转过程,从理论上分析了该风机比单一翼型风机所具备的优良性能.     

H型垂直轴风力发电机的结构设计

垂直轴风力发电机与水平轴风力发电机相比,具有起动风速低、风能利用率高等诸多优点和广阔的市场应用前景。文章介绍了H型垂直轴风力发电机的主要结构特点及其设计方法,对小型垂直轴风力发电机进行结构优化设计并应用于工业产品的设计作了阐述。     

分布式发电系统用垂直轴风力发电机特性的仿真分析

由于分布式发电系统中垂直轴风机具有低转速、大转矩、运行稳定、控制简单等优点,使得垂直轴风力发电系统蓬勃兴起,但由于流场不定导致其发电特性不易掌握。以Senegal式风机为例,采用CFD流体分析风轮旋转,计算出风机的机械转矩,利用Matlab/Simulink建立以风机、发电机、矢量控制为主要模块的风力发电系统模型,计算出风机的性能曲线,对其发电特性进行分析,为垂直轴风力发电系统的设计提供借鉴和参考。     

垂直轴风力机主轴结构优化设计

水平轴风力机是目前应用最广的风力机类型.但垂直轴风力机具有诸多水平轴风力机无法比拟的优良性能,并越来越收到人们的关注.主要介绍了垂直轴风力机及其发展情况,建立以圆筒式垂直轴风力机主轴重量最小为优化目标的数学模型,以iSIGHT为平台,对其主轴壁厚进行了优化设计,使主轴在满足强度和稳定性的前提下取得了显著的减重效果,大大降低了风力发电机组的成本.     

风力发电机主要种类及应用技术浅析

目前投入商业运行的并网风力发电机组可分为定桨定速型和变桨变速型两大类,主要采用笼式异步发电机、双馈异步发电机和永磁同步发电机三种发电机。常见的风力发电机结构主要由塔架、轮毂、桨叶、主轴、变速箱、发电机、变频器、偏航系统、液压系统和电气控制等组成,不同类型的机组在结构上有所不同,在工作原理上也存在着一定的差异。笔者就几种风机的结构、原理和特点进行综合分析,以使读者对风力发电机有一个较为全面的认识。     

水平轴与垂直轴风力发电机的比较研究

随着科技的发展,垂直轴风力发电机组已经逐渐重新被人认识与重视。文章对水平轴风力发电机与垂直轴风力发电机在设计方法、结构等方面进行了比较,指出垂直轴风力发电机具有设计方法先进、风能利用率高、起动风速低、基本不产生气动噪声等优点,具有广泛的市场应用前景。     

漂浮式海上风电场

近海风电场的建设成本一般较高,而漂浮式海上风力发电机可以把海上丰富的风力资源转化为更低成本的电能。文章介绍了由漂浮式垂直轴风机组成的漂浮式海上风电场,具有成本低、耐用性强的特点,可以有效降低海上风电的发电成本,提高经济效益。     

垂直轴风力发电机的发展趋势和应用

水平轴风力发电机组是目前市场的主流产品,随着计算机技术的发展,计算流体力学(CFD)的应用为垂直轴风力发电机的研究提供了基础。介绍了垂直轴风力发电机的技术发展趋势,指出垂直轴风力发电机具有比水平轴风力发电机更好的商业开发价值。垂直轴风力发电机组具有高效、无噪声等特点,除了风电场应用以外,结合其特点,还可以采用风/光互补方式,应用领域十分宽广。     

风力发电机主轴轴承密封失效解决方法

针对风力发电机主轴轴承润滑脂密封的泄漏严重影响其安全稳定运行问题,介绍了主轴油封密封的工作原理,颗粒杂质进入及温度升高、轴的振动与许用偏心、安装不慎等是引起其失效的主要原因,指出准确计算特征参数,针对油封材料和工作介质选择合适油封并正确安装,将显著改善风力发电机的运行特性,提高主轴轴承的使用寿命和风机的运行稳定性、经济性。     

电力动态 国内

具有自主知识产权的1 MW垂直轴风力发电机在张北成功吊装：05-27,由国能风力发电有限公司研发的1 MW垂直轴风力发电机在河北张北成功吊装完成,该风机塔高60 m,叶片长36 m。发电机分上下2台,各500 kW。全功率整流逆变,输出电压600 V。启动风速3 m/s,极限风速35 m/s。     

垂直轴风力发电系统制动及保护电路设计

为直驱风力发电系统设计了电子制动和保护电路.该发电系统包括垂商轴风轮、永磁同步发电机、整流器、升压变换器、降压变换器及负载.传统的由三相短路系统组成的电子制动装置极易损坏风机转子的桨叶,为此设计了由负温度系数(NTC)电阻组成的电子制动装置,既便宜又安全可靠.实验表明,所设计装置能够有效地保护小型风力发电系统的过压过流状态,并且拓宽了风力发电系统的发电风速范围.     

垂直轴永磁同步风力发电系统建模及瞬时功率控制策略

以垂直轴风轮(VAWT)和永磁体励磁多极直驱式同步风力发电机组(D-PMSG)为对象,建立了包括风力机模型、传动系统模型和发电机模型的垂直轴永磁同步风力发电系统的数学模型及结构,提出对有功功率、无功功率进行瞬时控制策略:通过频率控制环和电压控制环对负载或并网瞬时有功功率和无功功率进行分解计算,得到逆变器输出电流参考值,与实际的逆变器输出电流测量值比较后产生控制波,再与定频三角载波信号比较,产生PWM控制信号控制逆变器的各桥臂导通和关断.运用Matlab/Simulink建立了系统仿真模型,对有功功率、无功功率瞬时控制策略进行仿真,结果验证了该模型的合理性及控制策略的正确性和可行性.     

分布式能源系统垂直轴风机特性的数值模拟与分析

研究了一种小型分布式能源系统用阻力型垂直轴风机(VAWT)的特性,在原有风机基础上,将风轮增加为两层。基于流体动力学(CFD)对风机性能进行计算,依据空气动力学原理,模拟风轮与空气的流固耦合作用,分析流场风速分布以及风机在不同旋转角度下的综合受力情况,根据转矩特性,在Matlab中建立风轮的数学模型,然后使用最大功率跟踪控制方法,建立风机发电系统的数学模型,从而仿真得到发电机的电压、电流等发电特性曲线。最后,与实测数据进行对比,验证了数值仿真和分析的正确性,为今后该类风机结构优化设计和效率提升提供了借鉴和参考。     

格构式复合材料电杆结构设计及承载性能分析

根据沿海台风地区气象条件,计算了大风工况下格构式纤维增强复合材料（FRP）电杆的设计荷载,确定了电杆结构布置型式和杆件规格。考虑服役周期内结构大变形和FRP老化的影响,采用通用有限元软件ANSYS完成了格构式FRP电杆结构分析;与承载性能相同的常规混凝土电杆相比,单根电杆重量可降低60%以上。为验证格构式FRP电杆的承载性能,完成了90°大风100%设计荷载工况和超载工况下的电杆结构真型试验,获得了沿高度方向的杆身位移和典型构件断面的应变,并与有限元计算得到的杆顶位移和主材断面应力进行了对比分析。研究结果表明,格构式FRP电杆杆件在250%设计荷载内均处于线弹性阶段,其中主材断面应力最大值159.8 MPa,低于FRP材料的屈服强度300 MPa;有限元计算得到的杆顶位移和主材断面应力与试验结果基本一致,当加载至约260%设计荷载时,FRP电杆根部侧面加固板孔壁发生剪切破坏。     

水平轴风力机载荷工况设计方法研究

风力机运行在非常复杂多变的自然条件下,不同的外部环境,对风力机各零部件受力状况的影响是不同的。为了实现载荷计算的目的,满足设计要求,水平轴风力机的载荷计算是以机组将要承受的、包含各重要条件的载荷工况来体现的。本文重点讨论载荷工况设计方法及其注意事项。     

飞机模型带动力风洞实验高功率密度电机研制

针对飞机模型带动力风洞实验要求驱动电机功率大、尺寸小和转速高的特点，结合某型号飞机实验用16kW电机的研制，提出了根据电机功率密度要求，通过类比法获得长时工作制电机的发热时间常数，计算获得短时工作制条件下电机的初步额定功率，进行电磁及结构优化设计和发热校核，最后进行电机轴的强度和刚度校核设计，同时介绍了地面空载和负载实验方法。     

500kV架空输电线路风偏数值模拟研究

采用数值模拟方法来研究500kV超高压输电线路在随机风荷载作用下的风偏问题.具体步骤是:采用考虑随高度变化的Kaimal风速谱和Davenport相干函数,并结合谐波合成法数值模拟线路风场;在ANSYS有限元软件中建立不同档距的输电塔线体系的有限元模型,用ANSYS有限元软件分别对模型进行时程分析,分析结果显示档距对悬...     

全方位角度风作用下铁塔风荷载分配系数特性研究

准确确定铁塔风荷载是输电铁塔设计的关键一环,全方位角度风荷载分配系数的选取是否合理将直接影响到铁塔的设计指标。在对规范中塔身、横担风荷载的计算原理进行梳理和分析的基础上,通过对IEC 60826和BS 50341规范中关于塔身和横担风荷载的剖析,推导了线路前后侧塔身和横担360°风吹时角度风荷载分配系数计算公式,给出了不同正侧面投影面积比值时的角度风荷载分配系数,分析了分配系数的特点。通过对比研究揭示了塔身和横担角度风荷载分配系数的特点,研究结果可作为输电杆塔抗风设计的一种参考。     

Bearing Resistance of Wind Turbine Generator System

The vertical axis wind turbine generator is mainly used for small size wind turbine applications, and is independent of wind direction. Its rotating part (shaft unit) should be rotated by an extremely small torque so as to increase the generation efficiency. However, commercially available bearings are not necessarily suitable for the shaft unit because their static and dynamic load ratings are frequently larger than those required for the vertical axis wind turbine. As a result, the frictional force and the rotating torque of commercially available bearings are too large for the shaft unit to rotate lightly. In this study, through an experiment with an actual vertical axis wind turbine, the bearings used for the shaft unit are reviewed in accordance with IEC61400‐2. Design of a shaft unit with the bearings having the most suitable load rating and frictional force for the vertical axis wind turbine is attempted. The newly designed shaft unit will be applied to the vertical axis wind turbine and will be tested.     

Matching between straight‐wing nonarticulated vertical axis wind turbine and a new wind turbine generator

In the current wind turbine generation system, there are substantial problems such as the fact that the maximum power of the wind turbine cannot be obtained in the presence of fluctuating wind speed, as well as high cost and low annual net electricity production (due to mismatch between generators and wind turbines). A new wind turbine generator optimized for the wind turbine output is presented in order to solve such problems. This wind turbine generator consists of a permanent magnet generator, a reactor, and a rectifier, and uses neither a control circuit which requires standby electricity nor a PWM converter having a switching element. By selecting the most appropriate combination of a permanent magnet generator with multiple windings and a reactor connected in series with each winding, the maximum output of the wind turbine can be obtained without using a control circuit. The new wind turbine generator was directly coupled with a straight‐wing nonarticulated vertical‐axis wind turbine (SW‐VAWT), and matching of the generator with the wind turbine was examined in field tests. The test results and review confirm that the new wind turbine generator is highly matched with the wind turbine in the presence of fluctuating wind speed. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 174(2): 26–35, 2011; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.21036