风电叶片双轴疲劳加载系统同步控制研究

为解决风电叶片双轴疲劳测试中加载不同步问题,文章在摆锤离心共振式加载方式的基础上设计了相位同步控制系统。采用基于BP神经网络的同步控制策略,利用扫频法确定叶片各轴共振频率,为提高激振源的同步效果,采用交叉耦合结构,开发相位同步补偿算法确定控制器向双轴电机发送的补偿脉冲信号。以56.4 m兆瓦级风电叶片的相关参数作为试验数据建立Simulink仿真模型,进行相位同步控制系统与传统PID自动控制系统对比仿真实验。仿真结果显示:当加载到120 s时,双轴电机的转速误差在5%以下,相位误差在±0.05范围内,达到风电叶片双轴离心共振加载要求;与传统PID控制策略相比,达到稳态的时间缩短了50%左右,相位同步控制效果提高了20%。

风力发电机叶片模态及谐响应分析

选取某5 kW级小型风力发电机叶片有关数据进行建模,利用ANSYS软件中的ACP模块对叶片进行复合材料铺层,并对其进行动力学分析。通过对叶片进行模态分析,得到其挥舞和摆振方向可能的共振频率;再通过对叶片施加激励载荷,得到叶片的谐波响应。结果表明:模拟叶片在5.746 Hz是其挥舞方向的共振频率。在该频率下叶尖角处位移、叶尖角处加速度以及叶片轴线应力均出现急剧变化。该结果可以为叶片疲劳加载的共振频率选择提供依据,用以确定加载装置的加载频率。

碳纤维复合材料摩擦性能试验研究

采用正交试验的方法考察了载荷、转速、温度3个因素对碳纤维复合材料摩擦性能的影响。结果表明,载荷与转速对复合材料摩擦系数有显著影响,而温度影响不明显;对于磨损率而言,三者均有显著的影响。在正交试验的基础上加做实验考察各因素的具体影响,实验结果表明,载荷与转速的增大均使摩擦系数下降,磨损率上升,但二者的作用机理并不相同;复合材料在高温下有着比室温更高的磨损率。