基于额定载荷的10 MW海上风电叶片铺层优化

以某10 MW海上风电机组叶片为模型,基于经典层合板理论、欧拉伯努利理论和复合梁剪切流动理论,采用粒子群优化算法,对额定载荷下叶片结构铺层进行仿真优化。在满足对最大应力、弯曲、偏转和叶片固有频率的条件下,优化复合铺层厚度和主梁弦向位置,最小化叶片质量。优化结果:叶片质量减少9.66%,轴向刚度、挥舞刚度和扭转刚度均有所提升,Tsai-Wu强度因子远小于1,不会造成静态失效和疲劳损伤。     

风电齿轮箱浮动构件支撑刚度的分析与优化设计

以9 MW海上风电机组两级行星一级平行轴齿轮箱为研究对象,采用集中参数法建立其多体动力学模型,研究各级浮动太阳轮和内齿圈的支撑刚度对两级行星轮系均载特性和浮动构件振动特性的影响,基于正交试验法得到支撑刚度对传动轴振动的影响规律并对其进行优化设计。研究结果表明：综合考虑浮动构件的影响,在两级均载系数对支撑刚度敏感的区间内,浮动构件支撑刚度显著影响齿轮箱的振动特性;与仅考虑齿轮箱均载特性相比,优化后齿轮箱整体振动指标降低8.9%。     

不对称载荷的独立变桨控制

常规的独立变桨控制是把3叶片的周期性载荷看作对称的,而在实际中叶片的载荷存在不对称分量,因此提出叶片不对称载荷的控制。仿真计算以2 MW双馈式风电机组为模型,在考虑风切变、塔影效应的工况下,独立变桨控制能实现载荷波动的减缓。在湍流风和叶片安装角误差工况下,不对称载荷控制可进一步降低载荷波动。载荷控制并未明显影响机组的发电功率,但可显著增加变桨机构的动作量。     

风浪扰动下海上风电机组塔架载荷与输出功率的协同优化控制

风浪扰动导致海上风电机组响应特性复杂,控制器需要综合处理多种外源扰动。此外,气动力造成风轮旋转与塔架运动的耦合作用,增加了变桨控制器设计的难度。首先,通过动力学分析建立合适的海上风电机组低阶数学模型。然后针对风浪扰动,提出了随机干扰调节控制器(SDAC)。最后协同输出功率控制与塔架载荷控制,设计含线性二次型调节器的变桨控制器。基于GH Bladed软件的仿真结果表明,相较于传统控制器,SDAC能够优化机组输出功率波动,降低塔架载荷,实现塔架载荷与输出功率的协同优化。     

永磁同步发电机三相突然短路过渡过程的分析

三相突然短路是对电机有严重危害的过渡过程。文章从分析三相突然短路时电枢绕组的磁链变化出发,给出了永磁同步发电机三相突然短路时短路电流的计算方法、三相突然短路时永磁体的最大去磁校核计算式,为永磁同步发电机的可靠性设计提供依据。     

风电机组变增益组合控制技术研究

以捕获最大风力发电机组功率为目的,提出了变增益分段组合控制策略。该控制策略通过分析变速恒频风电机组主要采用的两种变速变距控制方法,根据功率-转速曲线,提出了变增益式分段组合控制策略,将变速恒频风电机组发电运行分成3个区域:低于切入风速,高于切入风速低于额定风速和高于额定风速,针对每个区域分别采用不同的变增益组合控制方法和实现方式;并通过Bladed软件仿真验证了组合控制策略的可行性,在不同运行区域控制结果能够满足控制策略的要求。     

聚能型风力发电机的研究

聚能型风力发电机是使自然风通过增速聚能装置把稀薄的不稳定的风能浓缩和均匀化之后利用的一种发电装置．风洞实验表明叶轮前方风的流速可达到自然风流速的-2．16倍，从而使发电机输出功率增大为相同叶轮的普通型风力发电利的5．08倍，并且起动风速低，提高了风能年利用率．因此风力发电成本降低．     

浓缩风能型风力发电机迎风调向MCU控制系统

浓缩风能型风力发电机具有起动风速低、发电时间长、风能利用率高等优点。根据浓缩风能型风力发电机的形体结构,设计了基于89C51单片机的迎风自动控制系统。整个系统可在风向变化超过-15～15°时自动迎风,达到了设计要求,为浓缩风能型风力发电机组向中、大型并网发电机组发展奠定了基础。     

风电机组的机舱振动位移极值模型与现场数据验证

针对风电机组的安全性评估,研究机舱振动位移极值模型和现场数据验证。基于某风电场1.5 MW风电机组的计算模型,仿真DLC1.1工况下的载荷数据,建立风电机组机舱振动位移外推极值模型,结合统计学原理和载荷统计外推原理,得到风电机组的机舱位移极值;同时,对该风场风电机组机舱振动实测数据进行特征极值分析,用这些特征极值拟合得到不同风速段的风速分布和机舱位移分布,建立风电机组机舱振动位移的联合分布极值模型,外推得到位移极值。提出利用李雅普诺夫稳定性理论,确定风电机组机舱振动安全阈值边界的方法,利用这些极值确定风电机组机舱振动安全阈值边界,并用实际运行时的机舱位移极值数据,对这几种极值模型进行现场数据验证,无论仿真数据的机舱振动极值,还是实际数据的振动极值,均未超出安全阈值边界。