数字液压风力机可根据风速大小使相应排量液压泵参与工作,使液压风力机在整个工作风速范围内始终保持高效。由于大型风力机不具备开展实验研究的条件,且风力机中的液压系统具有较强的非线性,为了准确研究数字液压风力机多泵切换时系统工作特性的变化规律,提出了一种基于Links-RT的数字液压风力机半实物仿真系统,并对数字液压风力机风轮特性模拟和最大功率跟踪控制进行设计。通过风速阶跃变化、恒定风速时多泵切换、渐变风速多泵切换3种工况下数字液压风力机工作特性的实时仿真测试,验证了数字液压风力机半实物仿真系统的正确有效性,为数字液压风力机的稳定运行和风能高效利用提供理论依据和技术参考。

由于风力机所受风力来流的随机性和风力机结构的复杂性,风力机在随机风载荷下的动力学行为分析一直是风电行业急需解决的难题之一。采用刚体有限元法,将柔性塔架与叶片通过刚体单元与弹性阻尼节点进行离散,建立了风力发电机结构动力学新模型,利用模态叠加原理与Newmark法对动态特性进行了求解计算,编制相应的MATLAB仿真程序。以某型NERL 1.5MW风力发电机组为例,研究了固有频率及振型,湍流风条件下的位移、速度响应。计算结果同风力机软件GH-Bladed数据对比。结果表明刚体有限元法建立的动力学模型准确可靠,适用于风力发电机的动力学分析计算。

大型风力机叶片根部腹板与蒙皮粘结区常发生疲劳失效，造成腹板脱胶，进而影响风力机的安全运行。腹板缘条作为腹板与蒙皮的连接部件对腹板粘结区应力分布及叶片的结构性能有重要影响。文中以NREL 5MW风力机为研究对象，对叶片分别建立单、双腹板有限元模型。采用ICEM CFD对计算域进行结构化网格划分，在fluent软件中流场分析，并获取额定工况下的气动载荷。通过Ansys与Ansys workbench联合仿真，分析添加缘条结构前后叶片在额定工况下的叶片结构性能的变化，研究发现缘条结构有助于减小叶片变形、改善粘结区应力分布以及改变叶片固有频率，其中对单腹板叶片改善较小，双腹板叶片改善明显。

目前国内外对钝尾缘翼型的研究主要集中于翼型的改进方式与二维气动性能的模拟,对钝尾缘翼型应用于风力机时对其性能影响的研究较少,然而钝尾缘翼型应用于风力机时由于旋转效应的存在叶素翼型之间会发生相互影响。为了更好的研究钝尾缘翼型,了解钝尾缘翼型对风力机性能的影响,对NREL 5MW风力机叶片内侧翼型进行对称钝尾缘修型,分析二维翼型气动性能,发现一定范围内,翼型的升力系数、升阻比均随尾缘厚度的增加而增大。对原风力机进翼型替换,模拟并对比两类风力机的性能,研究表明改型后风力机的输出扭矩高于原机,而且随风速增大改型风力机的优势变得越来越突出;然而在相同工况下,改型后风力机的轴向力也大于原机。

采用大涡模拟方法,研究添加仿生脊状结构对翼型流场和气动性能的影响,讨论了添加脊状结构后翼型流场的流动特性和涡结构特性。研究发现:(1)在α=6°攻角下,仿生翼型改善了边界层分离情况,后段布置的脊状结构能够有效推迟翼型边界层分离点,抑制边界层大涡形成,控制分离涡的发展和脱落,表现出更好的控制效果。(2)仿生翼型不仅提高了翼型的升力系数更在很大程度上降低了翼型的阻力系数,升阻比较原翼型有了较大提高。

风力机液压变桨距系统是一电液比例阀控缸位置控制系统,其机构为摇块结构,本文利用AMESim在机液系统建模优势建立了变桨距系统的仿真模型,并在Matlab软件中的动态仿真工具Simulink,构建了风力机其余部件的仿真模型,利用AMESim和Matlab/Simulink的各自优势建立了联合仿真模型,针对三种风况进行了仿真分析,取得了良好的效果,同时也验证了该风力机模型的有效性。

以减少液压系统油压损耗为方向,以电磁阀控制为方式,通过对偏航系统回路的硬件配置和电气控制进行了优化设计,通过分析该设计方案在经济性和安全性上有了极大的提升。

为了能在实验室条件下对风力发电技术进行研究,在分析风力机工作特性的基础上,采用直流电机转矩控制方案实现风力机特性的模拟,并运用Sim plore r对直流电机模拟风力机进行了仿真,仿真结果表明实际电流能很好地跟踪给定电流,直流电机能够模拟风力机。

该文在前期液压变桨执行机构系统设计的研究基础上,利用Matlab/Simulink中SimHydraulics建立了完整的风力机液压变桨执行机构物理仿真模型,同时给出了传递函数数学建模结果,并对两种建模方法得到的液压变桨执行机构模型的稳定性作了比较分析,最后通过SimHydraulics所建液压变桨执行机构模型与风力机整机模型联合仿真,完成了风力机的变桨功率控制仿真实验.仿真结果表明,相比传递函数、状态方程、功率键合图等数学建模方法,SimHydraulics物理建模方法所建模型精确性更高,基于该模型的风力机功率控制、稳定性、可靠性等相关分析研究的准确性和可靠性也较高.

叶片作为风电机组的关键部件之一其设计和可靠性直接关系到风力发电机组的安全运行而气动性能的好坏将会直接影响到叶片外形设计及机组效率。因此对叶片进行气动性能计算和数值模拟成为必要。根据动量叶素理论建立风力机叶片气动计算模型考虑到叶尖损失叶根损失叶片宽度和厚度等因素的影响对该模型进行修正。用MATLAB语言编制计算程序针对某一具体翼型数据进行了气动性能的计算分析了风轮实度、安装角、锥角以及偏航等因素对叶片气动性能的影响。