风力发电机旋转样本谱及疲劳寿命预测

为了考虑桨叶旋转效应,准确进行风力发电机疲劳寿命预测,提出了基于旋转样本谱的风力发电机疲劳寿命预测模型.借助Fourier变换,推导了考虑旋转效应的旋转样本谱,并与Von Karman谱(一种固定点紊流风谱)进行比较.在旋转样本谱的基础上,提出了源于Palmgren-Miner线性损伤准则的风力发电机疲劳寿命预测模型,并以1.25MW风力发电机为例进行疲劳寿命分析.结果表明,与固定点紊流风谱相比,旋转样本谱的能量分布发生了根本变化,其能量由低频向高频移动,在高频段曲线会出现多峰情况;基于旋转样本谱的疲劳寿命分析更接近实际情况,而基于Von Karman谱进行风力发电机疲劳寿命预测不够精确,且偏于不安全.

基于物理机制的风力发电高塔系统旋转样本功率谱研究

为考虑桨叶的旋转效应,研究风力发电高塔系统旋转样本谱问题。首先,针对风力发电机旋转坐标系推导固定点风速功率谱物理模型,构建旋转样本谱源谱。在掌握旋转样本谱物理机制的基础上,对相干函数进行Fourier展开,借助δ函数的性质,从频域的角度出发建立一种旋转样本谱物理模型,有效解决了旋转桨叶荷载施加问题。以典型的1.25MW三桨叶变桨距风力发电高塔系统为例进行分析。研究表明,与经典紊流风谱相比,旋转样本谱的能量分布发生了根本的变化,其能量由低频向高频移动,在高频段曲线会出现多峰情况。随着计算点半径的增加,能量转移现象趋于显著。平均风速的增加会导致能量在各频率处分布更为均匀,谱峰形状趋于丰满。

风力发电机组风场模拟

为考虑风力发电机组桨叶旋转效应,准确确定作用在桨叶风荷载,研究基于旋转样本谱进行风场模拟的问题。基于旋转样本谱的物理机制,从脉动风速Fourier展开的角度出发,首先推导脉动风速Fourier展开系数互谱,结合δ函数的性质,提出基于物理机制的旋转样本互谱模型,并与旋转样本自谱共同构建了旋转样本谱矩阵。以旋转样本谱矩阵为基础,通过对其进行Cholesky分解,依据谱表现法实现风力发电机组脉动风场模拟。最后,结合典型的1.25MW三桨叶变桨距风力发电机组进行纵向风速场数值仿真。研究表明,该算法可以准确地模拟给定风环境的风力发电机组脉动风速时程。