双馈异步风电系统的动态级联模型预测控制

双馈异步风机(DFIG)是目前风电市场的主流机型。由于风机需优化不同时间尺度的多个控制目标,传统线性控制难以满足其需求。模型预测控制(MPC)因其优秀的动态性能和多目标优化能力,成为控制风机的有效方法。然而模型预测控制通过单一代价函数实现多目标优化,这导致控制目标相互耦合,使控制优先级混乱、权系数设计复杂。为此,提出一种动态级联模型预测控制策略。所提方法采用多个代价函数级联的结构,通过计算每个控制目标所有代价函数的平均值来对控制目标排序,动态调整优先级。此外,所提方法使用控制阈值调整控制前级进入后级的候选开关矢量数量。所提方法无需使用权系数即可实现对多个目标的总体最优控制。硬件在环结果证明了所提方法的有效性。

基于非线性接触的风电机组主轴疲劳强度影响因素研究

为了更合理地模拟风力发电机组主轴的受力及传力特点,找出主轴疲劳强度影响因素,运用非线性接触单元模拟主轴承滚子,正确模拟主轴承的调心作用,建立了某型风电机组主轴与主轴承内圈过盈接触模型;结合等效时序载荷谱以及Miner疲劳损伤准则,研究分析了主轴-轴承内圈过盈量大小、主轴内孔大小、表面粗糙度、接触面摩擦因数和材料抗拉、屈服强度等对主轴疲劳强度性能的影响。研究结果对工程实际和生产具有一定的指导意义,同时为主轴的进一步轻量化设计奠定基础。

水电解制氢系统标准化现状与建议

水电解制氢系统作为将可再生能源电力转换为氢气的重要工具,是我国“绿氢”来源的重要方式之一,其安全、快速、规范的发展离不开标准体系的支撑。截至2022年底,与水电解制氢系统相关的国家标准、团体标准、地方标准、行业标准共计有18项,明确了水电解制氢系统的安全要求、技术要求、能效等级、评价方法等,有效引导了水电解制氢系统的技术革新、安全生产和试验检测等,中国水电解制氢系统标准化建设取得阶段性成果。现阶段,我国适应风光可再生能源规模化制氢需求的水电解制氢系统尚处于示范应用阶段,标准的适应性不足、关键零部件标准缺失等是制约水电解制氢系统规范安全发展的重要原因。随着水电解制氢系统的规模化发展,提高标准适应性、加强完善细分领域标准化建设、开展可再生能源耦合水电解制氢标准建设等成为行业需要共同解决的问题。

基于信号模型与阶次分析的风力发电机组齿轮箱故障诊断

针对传统的频谱分析方法在非平稳工况下导致的"频谱模糊"现象,利用信号模型和阶次分析的方法对风电机组齿轮箱进行了故障诊断研究。建立了非平稳工况下齿轮箱高速级的振动信号模型,推导了其时频谱及阶次谱结构,利用阶次分析的方法分析了振动信号的阶次谱,提取了齿轮故障特征。最后,利用真实风场齿轮箱振动数据进行分析,对齿轮箱故障进行了准确识别。

影响变桨轴承套圈及螺栓强度的因素分析

基于有限元分析方法,建立了某2.5 MW风电机组"叶片-螺栓-变桨轴承-螺栓-轮毂"的整体有限元模型,分析了螺栓预紧力、螺栓连接面摩擦因数和垫片高度对变桨轴承套圈及其连接螺栓应力的影响,结果表明:螺栓预紧力、垫片高度对轴承套圈及连接螺栓的最大应力和疲劳损伤最大值影响较大;结合面摩擦因数对连接螺栓疲劳损伤最大值影响较大,对连接螺栓的最大应力、轴承套圈的最大应力和疲劳损伤最大值影响较小。

基于CFD方法的MW级风力机机舱内部温度场分析与研究

采用S-A湍流模型,对一个开式二维方腔的温度场和速度场进行了数值模拟,并把模拟结果与实验值进行了比较,确认了所选湍流模型的可靠性。在此基础上对某1.5MW常温型风电机组机舱内部温度场和速度场进行数值模拟,得到了机舱内部的温度分布云图,对合理选取散热孔位置及散热方式有一定的参考意义。

兆瓦级风力发电机组主轴优化设计

主轴作为风力发电机组传动链系统中的核心部件,其结构强度对整个机组的安全、稳定运行有着至关重要的影响。针对某4 MW双馈式风力发电机组主轴,根据其结构形式和载荷传递特点,利用参数化建模语言,以仅受压属性的杆单元模拟主轴轴承滚子,建立了有限元分析模型。依据GL2010认证规范,推导出考虑主轴平均应力效应的S-N曲线,并根据轮毂中心处的极限工况载荷与疲劳时序载荷,进行主轴静强度和疲劳损伤计算,结果显示主轴的静强度满足设计要求,疲劳强度需要优化提升,针对上述结果从结构刚度协调性和表面粗糙度两方面进行优化设计研究,最终,在保证主轴满足强度要求的同时,重量降低了约2.23%,实现了轻量化设计。

风电齿轮箱塔上更换工装设计研究及应用

风电齿轮箱作为风力发电机的重要组成部分,其运行状态直接影响着风电机组运行的安全性和经济性。但相较于风电机组其他部件,风电齿轮箱失效导致的机组故障停机时间是最长的,严重影响机组发电量,其主要原因为齿轮箱的失效多需下塔更换。目前齿轮箱的更换需将风轮、主轴总成等部件均下塔,该工艺方案复杂、成本高且可靠性差。因此,文中在分析风力发电机组塔上更换齿轮箱工艺方案的基础上,识别出工艺难点并针对难点进行了塔上更换工装的设计。文中方案简单可靠且整体成本低,具有较高经济价值。

考虑时变气动阻尼的风电机组塔筒地震响应分析

为了分析时变气动阻尼对风电机组塔筒地震响应的影响,首先分析了塔筒所承受的地震载荷和气动载荷,然后基于气动载荷和相对风速之间的导数关系推导了塔筒前后和左右方向上的时变气动阻尼计算方法,将地震加速度和时变气动阻尼引入到塔筒动力学运动方程中并进行时域求解,以某2.0MW风电机组塔筒为例进行地震响应计算,分析了影响气动阻尼大小的翼型气动特性,并着重研究了地震作用下时变气动阻尼对塔顶振动位移的影响程度,为风电机组塔筒抗震设计提供一定参考。

基于FEM的风力发电机组机舱罩强度分析

应用ANSYSWORKBENCH软件对某2MW风电机组的机舱罩在极限风速下的受力情况进行了分析,基于GL认证标准对机舱结构进行应变校核;同时提取了弹性支撑约束反力,基于VID2230标准对弹性支撑与机舱罩的连接螺栓进行抗剪及抗拉校核。

大型风电机组主轴结构优化设计

针对某大型风电机组主轴,建立有限元分析模型,在对主轴静强度分析的基础上,根据线性累积损伤理论对其疲劳强度进行分析,并详细研究了表面粗糙度对疲劳寿命的影响。

基于TRIZ的风电机组发电机轴承温升过高的优化设计

本文以TRIZ理论为分析、优化手段,分析、优化了风电机组电动机轴承的温升问题。以TRIZ理论中技术系统功能模型为工具,分析了风电机组发电机轴承温升过程中各结构的功能,通过该模型梳理了热量的产生及流动方式。后通过TRIZ中矛盾矩阵的工具聚焦了需要优化的结构及优化的方式。完成结构优化后,通过试制结构、实验记录的方法,对比了结构优化前后轴承温升的变化,证明了该分析、优化方法的有效性。

风电机组基础环结构优化研究

基础环是连接风电机组塔架与基础之间的核心部件,在其加强筋孔位置易出现应力集中现象,造成局部应力较大,文中基于ANSYS和Optistruct采用自由形状优化的方法,对某型号基础环的加强筋孔型进行改进设计,优化分析结果显示,加强筋孔处的应力水平降低8.7%,结构优化效果显著,研究结论可以为基础环的设计提供一定的参考。

基于ANSYS的风机轮毂与主轴连接螺栓的强度分析

风力发电机在运行过程中,各部件间螺栓连接不仅要承受弯矩,还要承受转矩,受力情况十分复杂,采用一般力学计算的方法,无法准确计算出螺栓的受力情况。文中根据轮毂与主轴间的螺栓受力分析,通过在ANSYS15.0软件中采用APDL命令,对轮毂和主轴间螺栓连接进行详细建模,实现了螺栓的静强度分析,分析结果显示轮毂与主轴连接螺栓满足设计要求。