用CFD方法模拟计算风力机尾流的研究

根据计算流体力学的原理和数值计算的方法,将研究区域划分为非结构网格,通过设置合理的边界条件,采用湍流模型模拟了不同间距的风力机尾流流场,对不同尾流流场的压力、速度和涡量的分布进行了分析,从而确定了在风力强度及风向相同的情况下,不同风力机间距的尾流特点。     

巨型垂直轴风力发电机组结构的动力特性分析

性能优越的垂直轴风力发电机正越来越受到关注。巨型垂直轴风力发电机,从结构上讲属于高耸的桅杆结构,同时工作状态下具有转子的某些特性,构成桅杆结构和动力转子相互作用的复杂结构体系。通过对其动力特性的分析,揭示其转子与纤绳这两部分的动力特性。     

基于协同仿真的风力发电机叶片的疲劳研究

对反求得到的叶片实体,应用动力学仿真软件ADAMS和有限元分析软件Ansys进行协同仿真确定叶片疲劳载荷谱以及利用线性损伤累积理论分析玻璃钢叶片的疲劳问题,得到叶片疲劳寿命等数据,为产品的再设计、再创新提供参考。     

具有间隙的风力机变桨距系统模糊自整定PID控制

因加工、安装和磨损的原因,大型风力机的变桨距电液控制机构铰链处不可避免的存在间隙,过大的间隙会使得变桨过程超调量增大,调节过程震荡次数过多,甚至引起叶片与塔架共振,最终导致风力机停机事故。分析了变桨距机构铰链处间隙的形成机制,提出了用模糊自整定PID控制算法对间隙进行补偿的方法,依据间隙的振-冲模型制定模糊推理规则,对PID控制器参数进行自适应整定。在间隙分别为0.2、0.4、0.6和0.8 mm时对常规PID控制器与模糊自整定PID控制性能进行对比研究。结果表明:相比常规PID控制器,模糊自整定PID控制方法使得变桨距控制系统超调量和震荡次数显著减小,有效地避免了系统变桨冲击。     

风力机独立液压变桨距控制系统建模与仿真分析

建立独立液压变桨距控制系统的数学模型,并对变桨距控制系统进行稳定性分析,确定独立液压变桨距控制系统的设计参数;通过对风力机系统进行SIMULINK仿真分析,验证了风力机能在超额定风速状态下正常工作,说明此独立液压变桨距控制系统模型的可行性和设计参数的准确性,为开发液压变桨距控制器提供了依据。     

小型风电最大功率跟踪系统整体设计与仿真

利用轴流式通风机作为源动力,自制风道作为气流通道搭建了开放式风洞.并以此为基础,结合VC软件开发环境,以风力机的最大功率跟踪为目标,设计了小型风电最大功率跟踪系统实验平台的软硬件结构.然后利用MATLAB/Simulink计算机仿真技术,对最大功率跟踪系统进行分析和验证.结果表明,所提方案有效可行,为小型风电系统实验平台的进一步改进和完善奠定了基础.     

椭圆积分方程的快速数值求解与误差分析

椭圆积分方程的查表求解效率较低而且容易引起数据误差。为此,文中应用数值方法对第一类完全椭圆积分和不完全椭圆积分的近似求解进行了研究,并将基于MATLAB完成的计算结果与数学用表进行了比对,分析了合理的设置计算步长对数值解法的结果误差的影响。结合应用实例,对给定k值的Troposkien啦线进行了坐标计算,同时计算了结果的理论误差值。     

风力机叶片气动载荷的优化研究

为了研究垂直轴风力机的叶片气动性能,利用流固耦合法模拟了垂直轴风力机在实际工况下的气动载荷分析,模拟结果表明,由于翼型后部较薄,受到的变形应力最大。为了避免因叶片变形而引起风力机整体气动性能下降,提出了通过加大翼型后部厚度的方案来提高叶片的强度,并通过数值模拟对改进后的翼型做了气动性能分析,得出了适当的增加翼型后部厚度,并不会对翼型气动性能造成太大的影响,验证了此方案的有效性。这些研究结论为今后垂直轴风力机的设计制造提供了一定的参考依据。     

风机叶片复合材料裂纹损伤的声发射实验研究

利用声发射技术实现监测和破坏识别,关键在于提前获得各种破坏形式的声发射信号特征.针对这一目的,设计了风力机叶片常见破坏位置的撕裂破坏试件,通过对同种材料(“1-4”材料)的两种破坏模式(Ⅰ型裂纹,Ⅱ型裂纹)进行比对分析,研究表明,同种材料铺层(“1-4”材料)的Ⅰ型裂纹、Ⅱ型裂纹呈现出不同的特征参数.Ⅰ型裂纹破坏后断面上玻璃纤维断裂和层合板基体脱胶,Ⅱ型裂纹破坏后的断面上纤维是基本完好的,被撕开的是层合板基体.可以利用该结论有效地对风力机叶片同种材料(“1-4”材料)的两种破坏模式(Ⅰ型裂纹,Ⅱ型裂纹),为声发射技术在线监测风力机叶片材料提供了一种新的途径.     

无差拍控制提高变速异步风力发电系统的故障承受能力

变速风力发电机对于电网扰动、故障以及电网电压跌落非常敏感,当上述情况发生时风力发电机将从电网切除,直到电网恢复正常才能重新投入运行.如何在电网发生扰动时保持风力发电机的正常运行是一个有挑战性的课题.未来的电网规范甚至要求在电网发生故障时风力机组仍能保持运行,这就要求必须安装保证风电机组低电压运行的控制装置.文中针对采用全载换流器与电网进行连接的异步风力发电机组提出了相应的风电机组低电压控制器及控制策略,无须进行硬件改造即可实现电网故障情况下风电机组不退出运行.其中,风电机组电气子系统控制器基于无差拍控制策略进行设计.算例给出了300 kW的风电机组在30%电压跌落情况下的暂态过程,没有加入控制器之前风电机组将停机,加入之后则可以保持运行,验证了所提方法的正确性.