摘要：风力发电机组(以下简称风电机组)的转矩控制,需要兼顾发电效率与机组载荷,常采用恒转速-变转速-恒转速策略。针对柔塔型风电机组塔架频率低、在变转速区存在共振点,引起塔架疲劳载荷急剧增加的问题,提出一种分段式变转速策略:将传统的变转速区分解成2个变转速区和1个快速穿越区,在边界区通过及时下拉或上拉电磁转矩,使风轮转速快速上升或下降,实现共振区的快速穿越;动态调整PI转矩输出极限值,实现变转速区与恒转速区之间的平滑切换。建立用于转矩控制器设计的动力学模型,根据模型完成控制器参数设计,并对控制器的稳定性做出校验。通过GH Bladed仿真分析和风电现场测试验证,表明设计出的转矩控制器能在变转速区使机组快速穿越塔架共振区,有效避免塔架共振的发生,且在恒转速区能够较好地稳定转速,确保在不增加风电机组疲劳载荷的同时还有足够的稳定裕度,具有较高的工程应用价值。

摘要：风电已成为我国继煤电、水电之后的第三大电源。随着成本下降和补贴退出的发展趋势,成本控制已然成为当前风电领域所面临的迫切需求。风电机组优异的结构不仅质量更轻,对塔筒负担更小,还能节省大量的制造材料。拓扑优化等系列优化手段已经在我国许多工业装备领域有广泛运用,并取得了良好的减重效果,然而拓扑优化技术在风电整机上依然使用较少。本文采用当前国际主流的拓扑优化方法,对大兆瓦级风力发电机组大型承载部件制订拓扑优化轻量设计流程;针对主机架及后机架结构进行实践应用,取得了显著的减重效果,验证了该轻量化设计流程,并通过极限和疲劳强度计算,证明了此方法的的高效性和精确性。

摘要：在风电机组的载荷设计及风电场的布局评估中,准确、快速地获得风电场机位点湍流强度至关重要。本文基于风电机组设计标准及前人设计的等效湍流强度研究,建立了求解风电场机位点湍流强度的数学模型,给出了具有可行性的算法实现方法,并通过数值算例验证了数学模型的准确性。结果表明,本文通过结合实例分析与理论基础初步形成了有效的风电机组点位湍流强度的计算理论。

摘要：针对风电机组叶片振动信号复杂且难以提取有效故障信息的问题,提出了将一种小波变换(Discrete Wavelet Transform,DWT)、经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)与Xgblr相结合的故障诊断方法。首先,通过DWT,EMD将信号降噪分解为若干分量,并利用邻近频率干扰消除的方法优化结果;其次,提取各分量的频域特征,构造时域频域原始特征集;然后,将提取的特征集合输入Xgblr模型进行特征转换,生成新的融合特征集合,将Focal损失函数应用于Xgblr进行不平衡数据集的故障诊断;最后,利用国内西部某风电场实际运行数据进行验证。

摘要：为实现大型水平轴风电机组变桨轴承抗疲劳设计,提出基于有限元非线性分析的疲劳强度校核方法。建立变桨轴承的非线性有限元模型,考虑变桨轴承在工作过程中刚度随接触角变化的影响,特别考虑变桨轴承螺栓联接系统的影响,得出轴承主应力与外载荷的非线性关系。通过时序载荷插值得到轴承时序应力,由累积损伤计算获得轴承疲劳寿命分布及最小疲劳寿命位置。并计算分析轴承材料疲劳性能、轴承直径、轴承高度等对轴承最小疲劳寿命的影响。研究表明,该方法在变桨轴承疲劳强度分析及变桨轴承设计方面具有实用价值。

摘要：风机主控系统是风力发电机组的核心控制系统,不仅承担着风机的核心控制、保护功能,还承担着对外数据提供、故障数据记录、运行数据录波、关键信息统计等辅助功能。为了降低PLC的CPU占用率、减少PLC的内存、存储的占用,提出一种风机主控的前置系统设计,将主控系统的辅助功能前置到工控机,让主控系统专注于机组的控制与保护,保障主控系统的稳定可靠和实时性。

摘要：受多变量和接触非线性的影响,如何延长高强度螺栓疲劳寿命依然是亟待解决的难题。为准确预测螺栓的疲劳寿命,文章将经典参数分析方法与机器学习技术相结合,首先根据数值分析结果对螺栓疲劳寿命参数的影响因素进行降维处理,然后使用多项式回归(PR)和多层感知(MLP)回归的机器学习模型建立螺栓应力幅与影响因素间的映射关系,最后将机器学习模型与图形化编程语言LabVIEW相结合,设计一套能够准确分析高强度螺栓连接系统应力幅值并预测其疲劳寿命的窗口化分析工具。实验结果表明,PR模型得到的预测值与数值模拟计算值的误差低于2%,MLP回归模型得到的预测值与数值模拟计算值的误差低于4%。

摘要：道路优化与机位点合理排布对风电场建设成本有重要的影响,为了有效降低风电场建设成本,基于Jensen尾流模型优化风机点位,综合考虑Dijkstra法、等高线树搜索法、Prim法,提出了一种基于机位排布的风电场场内道路自动优化方法。在最短通路的原则下,通过改进Prim法得到了更贴近实际工程项目的Y型岔路方案,有效降低了场内道路的工程量和造价。

摘要：为提高叶根弯矩的测量精度,提出了一种风力发电机组叶片叶根应力自动化标定的流程和算法。在小风时,控制风力发电机组不并网空转,同时固定叶片在不同桨距角,利用叶片重力在叶根坐标系下产生不同弯矩,从而获得标定输入。基于线性测量假设,采用线性回归的方法,得出标定系数和中心波长。以某国产7MW大型海上风力发电机组为例,通过仿真验证了所选标定工况的误差满足设计要求,同时将该方法应用于现场测试数据,并利用测试数据进行精度验证,测试结果证明了标定流程和算法的有效性。

摘要：随着我国风电场建设由三北地区向西南山区、沿海等地区转移,同时风力机的风轮直径已经突破200米,风力机的噪声问题越来越严重。锯齿尾缘是目前最常用的风电叶片被动降噪附件,但也导致风电机组气动性能和载荷发生变化。在扬州大学低速风洞开展了翼型升力、阻力、表面压力分布等风洞试验研究,验证了不同锯齿尾缘对翼型气动性能的影响。采用大型风力发电机组设计与分析软件BLADED进行仿真模拟,探讨了锯齿尾缘对风电机组气动性能的影响,评估了锯齿对叶根稳态载荷的影响。结果表明,锯齿尾缘会提高风电机组气动性能,也会增大叶根稳态载荷。