基于神经元PID的风力发电机组独立变桨控制

针对传统统一变桨距控制策略存在的不足,基于风力机空气动力学原理,提出了基于神经元PID的独立变桨距控制策略,将测量的桨叶根部My方向载荷通过神经元PID控制算出d、q轴的桨距角,经反Park变换得到3个桨叶的附加桨距角,将其与统一变桨距角相加作为独立桨距角的设定值。并借助Fast软件平台以2MW变速变桨风力发电机组为例,仿真比较了独立变桨距控制策略与统一变桨距控制策略。结果表明,独立变桨距控制策略能有效保证在额定转速下机组输出功率稳定,且能有效降低风力发电机组各零部件的疲劳载荷。     

基于载荷估计的风力发电机组独立变桨距技术研究

研究基于载荷估计的风力发电机组独立变桨距技术。传统的独立变桨距控制技术需测量叶根弯矩作为目标值,且需在每个桨叶上安装载荷传感器,增加了安装和维护成本,同时会引入测量噪音,基于载荷估计的独立变桨距技术能很好地克服上述问题。分析风力发电机组载荷的主要来源及其影响程度,建立风载荷的过程模型,并以此构建载荷估计器。在NREL建立的风力发电机组模型FAST上对载荷估计器进行验证,并与传统方式进行对比,结果表明:基于载荷估计的独立变桨距控制器在一定程度上可消除风力发电机组上的不平衡载荷,与统一变桨距控制相比,叶轮的俯仰力矩最大峰值减少23%,偏转力矩的最大峰值减少15%,与传统独立变桨距控制技术相比,成本大大降低。     

大功率风力发电机在全工况下的独立变桨距控制策略研究

研究在全工况下如何通过独立变桨距来减小机组关键零部件的疲劳载荷,考虑风剪造成的1 P不平衡载荷,采用LQR方法设计风力发电机的独立变桨距控制器,由于单纯采用基于状态空间的独立变桨距控制导致系统鲁棒性较差,因此引入带增益调度的统一变桨距控制,在统一变桨距的基础上附加独立变桨距。以5 MW变速变桨距风力发电机组为验证对象,基于NREL开发的FAST软件与Matlab 7.1/Simulink平台,在Simulink中实现风力发电机控制,并将控制信号返回FAST进行风力发电机的非线性仿真,在全工况下对独立变桨距控制策略与统一变桨距控制策略进行仿真验证。结果表明:相对统一变桨距控制,所提出的在全工况下带增益调度的独立变桨距控制,在保证额定转速下保持稳定的电功率输出的同时,能有效降低零部件疲劳载荷。     

风电机组变桨距载荷模拟系统多余力矩抑制

以风力发电机组变桨距载荷模拟系统为研究对象,针对变桨距模拟过程中桨叶主动调整对加载系统产生的多余力矩展开研究。分析多余力矩产生的主要原因,构建变桨距载荷模拟系统对耦数学模型,提出一种改进辅助同步补偿的控制方法,并进行仿真分析和实验研究。实验结果表明,该控制方法对变桨距载荷模拟过程中多余力矩有明显的抑制效果,可提高变桨距载荷模拟系统的加载精度,为变桨距控制实验研究奠定基础。     

变速风力机变桨距系统建模与仿真

变速风力发电机组一般采用变桨距控制来稳定输出功率,但是桨距角的改变会引起攻角的改变,从而引起叶片气动性能的改变,所以在变桨距控制过程中,必须保证合适的攻角,以确保风力机具有良好的气动性能。采用统一变桨距控制方法,在matlab/simulink环境下,通过预测攻角仿真研究了变速风力发电机组的变桨距控制过程,结果表明,该控制模型能正确模拟各种风速下风力发电机组变桨距的动态过程,为进一步研究变速风力发电机的功率控制奠定了基础。     

风力发电机多域物理建模方法及独立变桨模糊控制器优化研究

针对独立变桨风力发电机,分析了风力发电机运行原理,基于以上原理在Matlab下分别建立了1.5MW独立变桨风力发电机的监测控制系统、独立变桨距控制系统、偏航控制系统、液压执行器系统和电网系统的物理模型,设计了独立变桨距控制模糊PI控制器,与传统PI控制器进行了仿真对比。仿真结果表明了该物理模型的正确性,对比结果表明,模糊PI控制器不仅能提高节距角跟踪精度而且能够稳定输出电压和输出功率,同时也减小了拍打震动和桨叶载荷。     

基于双叶片海上风电机独立变桨控制系统仿真

分析了目前海上风力发电机组变桨风力发电机主流变桨控制方式,针对于双叶片海上风力发电机组设计了一套以基于三环PID控制原理为核心的直流电动机为伺服电机的电动独立变桨距系统,使得在调试过程中变桨距机构工作正常、稳定,达到了预期设计的目标.     

漂浮式海上风力发电机组独立变桨距控制技术研究

主要研究了漂浮式海上风力发电机组的独立变桨距控制技术。首先概述了当前海上风电的发展情况,重点介绍漂浮式海上风力发电机组,分析了漂浮式平台的流体动力学和运动学特征,建立了平台的模型方程。借鉴陆上风力发电机组独立变桨距控制器的控制策略,将平台的纵摇、艏摇和发电机的输出功率作为变桨距控制器的控制目标,针对风力发电机的非线性设计了专家PID控制器,利用d-q坐标变换技术将控制量分配到3个桨叶。为了验证控制器的可行性,在国外成熟的风力发电机非线性模型FAST上进行仿真试验,将结果与不对平台运动进行控制时和采用统一变桨距控制器时的结果进行对比,对比结果表明独立变桨距技术能有效减小平台的纵摇运动,并且对输出功率的影响较小。     

大型风力发电机组独立变桨多目标控制

为限制大型风力发电机组在高风速时的功率输出和风力机气动载荷,首先,采用PID控制,设计独立变桨距功率和扭矩外环控制;其次,引入不依赖于系统数学模型的无模型控制,设计桨叶挥舞弯矩内环控制;最后,以外环控制输出桨距角为参考量,内环无模型控制期望桨距角为反馈量,利用PID控制,给出3个桨叶桨距角最终参考值。利用Matlab/Simulink仿真软件,搭建了3 MW风电机组仿真平台,仿真结果表明,所设计的独立变桨距多目标控制,能够完成在高风速时保持风力机组输出功率恒定、平衡3个桨叶所受扭矩以及兼顾3个桨叶所受挥舞弯矩的多目标控制任务。     

基于NMPC-PID的风力机独立变桨距控制策略研究

针对独立变桨风力发电机组叶片承受的不平衡载荷,尤其是随机性载荷问题,通过对其桨距角控制原理以及桨叶载荷数学模型的分析研究,提出结合神经网络、模型预测控制和自适应PID(NMPC-PID)的复合控制策略。采用Coleman坐标变换将叶片不平衡载荷分解为俯仰载荷和偏航载荷,跟据桨叶载荷的变化,对桨叶桨距角进行实时控制,以达到减小风电机组桨叶不平衡载荷的目的。以某2 MW风力发电机作为验证对象进行仿真研究,结果表明,当风速达到额定值以上时,该控制策略能降低桨叶所受不平衡载荷,减小转矩波动,提高风力机工作效率。     

ON THE PHASE-LAG EFFECT ON THE NONEQUILIBRIUM ENTROPY PRODUCTION

In this work, the effect of the phase lag in heat flux, under the effect of the hyperbolic heat conduction model, on the nonequilibrium entropy production is investigated. It is shown that the entropy production cannot be described using the classical form of the equilibrium entropy production where using this form leads to a violation of the second law of thermodynamics. Also, it is shown that in most practical applications, the difference between equilibrium and nonequilibrium temperature in the hyperbolic heat conduction model may be neglected. The effect of the phase lag in heat flux on the spacial and time variation in nonequilibrium entropy is studied.     

基于直流电机的风力机模拟技术研究

分析了风力机的运行原理,建立了风力机模型,制定了简单有效的转速、转矩控制模拟方案,搭建了基于DSP的直流电机风力机模拟平台,应用LabWindows/CVI开发了上位机界面。该风力机模拟系统应用于并网型变速恒频交流励磁双馈风力发电系统,实现了模拟风力机在不同风速、转速下的运行状态,满足了双馈发电机在同步、超同步、亚同步状态下运行以及进行风电系统最大风能追踪等方面研发的需要,可方便用于实验室条件下风电技术的研究。     

基于生物质碳的界面光热蒸发实验研究

具有多孔结构的生物质碳可作为光热材料应用于界面光热蒸发。该文对具有不同表面形貌和多孔结构的多种生物质碳（碳化木块、榴莲壳与百香果皮）进行界面光热蒸发实验研究。研究结果表明：界面光热蒸发因良好的热限制实现了更高的光热利用率,复杂的表面形貌和多孔结构能进一步提升生物质碳的蒸发速率与光热利用率。其中,碳化百香果皮实现最佳的蒸发性能：一个标准太阳下的蒸发速率达到1.27 kg/（m²·h）,光热利用率为88.6%。同时,生物质碳对盐度为3%（质量分数）的人工海水的脱盐率均高于99.5%。因此,生物质碳具有较好的海水淡化应用前景。     

有机液态氢化物可逆储放氢技术的研究现状与展望

以甲基环己烷－甲苯－氢（MTH系统）与环己烷－苯－氢（CBH系统）为例介绍了有机物可逆储放氢技术的特点与研究现状。研究表明，该技术作为大规模、长期性的氢能储存和运输手段，作为随车脱氢为汽车提供氢燃料或为氢燃料电池提供氢源，以及用于化学热泵等在技术上都是可行的，但问题的关键是如何提高过程的释氢效率，特别是低温下的释氢效率，开发低温高效脱氢催化剂和采用膜催化反应分离技术是提高释氢过程效率的可行方法。水电解－有机氢载体电化学加氢－氢载体膜催化脱氢技术路线有望改善系统储氢效能，实现氢的高能量密度储存。     

基于槽式聚光反射装置的太阳集热器件性能实验研究

利用槽式太阳能聚光反射装置,对两种太阳能真空管集热器和CHAPS平板集热器进行了以水为流动工质的性能试验,实测系统热效率及温度.对真空管进行了为N2流动工质的实验.实验表明,以水为工质时,采用聚光式太阳能真空管及CHAPS平板集热器,系统具有较好的热转换效率,达70%～80%.当水流量低于0.0046kg/s时,水容易加热至沸腾状态.用真空管对N2进行加热,可使气体温度达450～500℃,但加热气体时的热效率较低,在32%以下.     

基于惯性摆的波能系统研究

提出了一种基于惯性摆结构的波浪能吸收转换方法,并对采用此结构构成的水中载体所受到的波浪力及水动力进行了理论分析,建立了实验模型,对其进行了运动学、动力学仿真实验,仿真结果证明了方案的可行性。     

有机噻吩类衍生物作为光伏材料的研究进展

从有目的地设计、合成噻吩类衍生物入手,继而从探索其作为光伏材料的应用角度出发,综述了噻吩类衍生物作为光伏材料的最新研究进展。     

基于柔性晶体硅电池的光伏瓦研究

光伏瓦作为一种建筑材料,可替代屋顶陶瓦建材,且增加了发电功能,以薄膜电池为主的柔性光伏瓦具有质量轻和可弯曲的特性,但存在转换效率低、使用寿命短的问题。采用柔性晶体硅太阳电池,通过固化炉加气压釜的新型层压工艺,克服了层压过程中气泡、脱层等工艺问题,实现了基于晶体硅电池效率的柔性光伏瓦。     

基于MMC-PET的直流微电网综合控制策略

为提升智能配电网电能质量,提出一种基于模块化多电平型电力电子变压器的直流微网构架及其综合控制策略,对分布式电源并网方式进行简化,设计MMC-PET及风光储系统的控制器,对智能配电网中电压深度跌落、三相不平衡等电能质量问题进行治理。在PSCAD/EMTDC平台搭建基于MMC-PET的直流微网风光储系统仿真模型,进行仿真分析总结,结果表明该方法很大程度地提高了新能源接入适应性,具备更快的动态响应速度和更强的鲁棒性,能有效改善智能配电网电能质量。     

基于有效介质理论的积灰组件透射特性研究

该文对青海大学50 kW多功能光伏电站进行板面积灰采样,并利用X射线荧光分析技术对积灰进行元素分析,并依此求解积灰试样在0.3~0.7 μm波长范围内的等效折射率与吸收系数。根据有效介质理论将光伏组件表面的积灰等效为连续均匀的介质层,通过分析太阳光束在积灰组件各结构层的传输,确定了积灰对入射光的吸收、反射及透射情况。研究表明:积灰对入射光的吸收作用远大于反射作用,组件透射性能降低主要是积灰对光的吸收导致的。在积灰玻璃透射率试验中,测量值与计算值的绝对误差在0.002~0.087之间,表明模型对积灰组件有较好的实用价值。