风剪切对风力机设计的无关性分析

根据指数律的风速分布函数,对风轮扫掠面积上的实际风功率与以风轮中心风速为设计风速产生的风功率的差值做精确计算,得到了风功率的增量。在四类廓线指数、七种塔架高度情况下,利用数值积分方式计算得到的结果表明,采用风轮中心风速做为单一的设计风速是切实可行的,风剪切对于风力机的气动设计基本无关。     

风力机风轮设计中计算风速影响的两种新形式

根据指数律的风速分布函数，在两种坐标系中采用不同的数学处理形式，对风轮扫掠面积上的风功率做精确计算，并与以风轮中心风速为设计风速产生的风功率做对比。定量分析结果证实采用风轮中心处的风速做为单一的设计风速具有很好的合理性，非均匀的风速切面对于风力机的气动设计基本无影响。     

下风向风力机的塔影效应研究

从风力机获取能量角度出发,充分考虑风剪切与塔影效应,精确推导出作用于下风向风力机风轮扫掠面积上理论风功率的计算式.研究表明,风功率是塔架高度、风速廓线指数和塔架直径的函数.通过算例得出塔影效应是不容忽略的,可采用减小塔架直径的方式使风力机输出更多的功率,所有这些都将进一步完善风力机的设计理论.     

风力机风轮输出特性仿真研究

对风力机风轮输出特性进行了仿真模拟,利用异步电动机作为风轮模拟器,采用直接转矩控制,通过转矩控制方案产生风轮转矩信号控制逆变器来调节异步电动机电磁转矩,使之输出与实际风轮一样的转速、转矩及功率特性。仿真结果表明,用该方法估算的电磁转矩能够快速跟踪风速变化,模拟系统的机械动态特性与实际风力机风轮特性基本一致,可方便用于实验室风力机发电模拟系统的原动机模拟。     

综合考虑风剪切塔影效应的脉动风速模型

风速是影响风机输出功率的重要因素。运用谐波叠加法在Matlab软件中进行仿真建模和分析,建立脉动风作用下的模型,并使用Von Karman目标功率谱对模拟风速谱进行校核,以保证风速时程曲线的准确性。通过分析风机风轮和塔架等特点,阐述了风速和方位角的关系。综合考虑脉动风、风剪切和塔影效应对轮毂风速、平均风速的影响,通过分析风轮扫掠面上各点的风速动态模型,得到模型时空分布特性。结果表明,该模型既考虑自然风的突变性和不确定性,又考虑了风机自身结构特性引起的风速周期性波动,能够理想的反映实际风速,对于模拟风机运行状况具有直接意义。     

基于修正风速的风电场等效功率特性模型研究

风电机组功率曲线中的风速应为轮毂高度处的来流风速,而现在普遍采用机舱处风速仪测得的风速,由此建立的风电场功率模型会引入误差。为了减少这种误差,更准确地反映风电场的实际功率特性,提出了一种基于修正风速的风电场等效功率特性模型,该模型利用风轮单元流管模型将实测风速修正成风轮前风速,以此建立风电场等效功率模型。以某两个风电场为例进行验证,结果表明该模型预测发电量精度比现有风电场等效模型分别提高了1.28%和1.73%,且计算简易可行,为提高风电功率预测精度和风电场优化运行提供重要理论依据。     

风力发电机组风轮建模和仿真研究

对风力发电机组风力机的重要部件风轮进行了仿真分析和研究.首先进行风速的模拟,然后在数学模型的基础上建立风轮Matlab仿真模型.风轮仿真分析分别按照空载和负载情况进行,得出并分析不同风速下的风轮功率、转矩、转速曲线,进而分析了风速突变情况下的风轮输出特性.     

1MW风力发电机组的风轮功率特性

以1MW风力发电机组的风轮功率特性为例,采用动量叶素理论,推导出风力发电机组风轮输出功率的计算模型.对风速随高度变化和垂直切变的影响进行了分析,并利用泰勒级数对推导得出的风速模型进行化简,将其转换成关于叶片半径和方位角的表达式,从而对风速作用在叶片上的能量进行计算.结果表明,单只叶片的功率随叶片旋转方位角变化呈周期变化,且单只叶片功率变化的最大差值为150kW; 同时,3只叶片在风轮片面内均匀分布安装时,输出功率的脉动很小,与理论分析基本 一致.     

风力机风轮设计中风速的处理

风力发电是风能利用的最好形式.随着单机容量的不断增大，风力机的整体尺寸也越来越大，包括塔架高度.一般情况下，无穷远来流风速随高度的增加而逐渐增大.所以在设计大功率水平轴风力机风轮时，风轮设计者是否要考虑无穷远来流风速在铅垂高度等于直径的范围内的速度梯度将是一个值得注意的问题.为准确计算风轮的气动特性，就必须针对这一速度变化范围用合理的方法给定设计风速.分析并证明了用风轮中心处的速度作为设计风速是相当合理的.     

机器学习风速预测及新能源抽油机风功率控制

为了提高新能源抽油机的节能效果,提出了风力机最大风能跟踪控制策略.通过支持向量回归(SVR)方法估计作用到风轮平面的有效风速,利用粒子群算法对估计模型中的关键参数进行优化,以提高风速估计的精度.在转速反馈控制环节,设计了反馈线性化滑模控制器,通过与PID控制器进行对比研究,验证了所设计新型控制器具有快速性、抗扰动等特点.本文提出的最大风功率跟踪控制策略能够满足新能源抽油机的节能要求.     

Vertical axis wind turbine with omni-directional-guide-vane for urban high-rise buildings

A novel shrouded wind-solar hybrid renewable energy and rain water harvester with an omni-directional-guide-vane (ODGV) for urban high-rise application is introduced. The ODGV surrounds the vertical axis wind turbine (VAWT) and enhances the VAWT performance by increasing the on-coming wind speed and guiding it to an optimum flow angle before it interacts with the rotor blades. An ODGV scaled model was built and tested in the laboratory. The experimental results show that the rotational speed of the VAWT increases by about 2 times. Simulations show that the installation of the ODGV increases the torque output of a single-bladed VAWT by 206% for tip speed ratio of 0.4. The result also reveals that higher positive torque can be achieved when the blade tangential force at all radial positions is optimized. In conclusion, the ODGV improves the power output of a VAWT and this integrated design promotes the installation of wind energy systems in urban areas.     

FD48-750型风电机组设计特点

介绍了FD48－750型风电机组的机械结构、电控系统及桨叶的设计特点，并给出了机组有关技术指标、整体机械结构示意图、电控系统实现框图，同时设计出机组在工作风速区运行的速度、功率和风能利用系数曲线。     

直驱永磁风力发电机最大功率跟踪的鲁棒控制

针对直驱永磁同步风力发电系统,考虑实际中存在的系统参数不确定性和外界干扰,研究了直驱永磁同步风力发电机最大功率跟踪控制问题。利用转子磁场定向矢量变换技术和鲁棒backstepping非线性控制技术及干扰抑制技术设计了一种鲁棒轨迹跟踪控制器,通过控制定子电流的转矩分量调节风电机转速,实现系统最大风能捕获和稳定运行。理论分析和与其他控制器的仿真比较结果均表明,所设计的控制器可以保证额定风速下系统参数存在不确定性和外部干扰时,风力发电系统仍能够实现安全可靠地最大获取风能的运行。     

双馈风力发电机控制策略的仿真研究

变速恒频双馈风力发电机组主要工作在同步速附近,在这一运行区域转子励磁电流频率很低(同步速时为0),通过转速来调节转子励磁频率很难保证双馈发电机输出功率的稳定.通过对东北新能源公司大连驼山风电厂东汽FD77E型风机实际运行情况的研究分析,将DTC技术应用到双馈风力发电机的控制领域.首先对直接转矩控制技术进行了理论分析,阐述了它的工作原理和系统结构,进而推导出控制方程,并给出了具体的控制框图,然后利用MATLAB进行了仿真研究,仿真结果验证了理论分析和提出的策略是可行的.     

变桨距风力发电机组的建模与硬件在回路仿真

针对风力发电机在运行过程中存在的诸多不确定因素对风机系统进行分析,建立了基于PC—Based平台的风机硬件在回路仿真平台,并进行了控制系统仿真试验。试验结果表明,仿真平台能够实时模拟风机正常运行的状态：在低风速时它能够根据风速变化,保持最佳叶尖速比以获得最大风能;高风速时通过改变桨距角以限制风机获取能量,使机组保持在额定值下发电。该平台能够省去高昂的设备费用,具有工程设计指导意义和应用价值。     

大型变速风力发电机组总体设计中的几个问题探讨

针对大型变速风力发电机组总体设计中的几个关键技术问题进行了探讨，研究了机组的概念设计，在对几种驱动链结构机型进行对比的基础上，重点分析了目前国际市场上已商业化的基本驱动链结构和单永磁发电机直驱结构的风力发电机组的技术优势.以国家863“兆瓦级变速恒频风电机组”研制成果SUT-1000型机组为例，研究了发电成本估算问题及成本估算模型，提出了利用发电机成本模型优化风力发电机组设计参数的优化方法，并以发电成本最小为参数优化设计目标，对兆瓦级变速恒频风电机组的风轮直径进行优化设计，取得了较好的设计效果.     

风电机组气动载荷控制策略

针对风电机组在风切效应影响下,较大尺寸的桨叶会加剧风轮所承受的不平衡气动载荷问题,提出了基于改进离散模糊控制的同步变桨距和基于桨叶方位角权系数分配的独立变桨距联合控制策略.通过主动变桨距控制来实现风电机组输出功率的稳定,同时降低风轮所承受的轴向气动载荷.仿真结果表明,此联合控制策略在风电机组的额定工作区间,不仅可以使风电机组的输出功率稳定在额定功率附近,而且还可以有效地抑制其轴向气动载荷,也直接证明了所提出的控制策略的有效性.