H型垂直轴风力发电机的变桨距控制研究

H型垂直轴风力发电机的启动性能差、输出功率低很大程度上影响着垂直轴风力机的广泛使用。主要针对H型垂直轴风力发电机,对各模块进行建模并在MATLAB&SIMULINK中搭建其模型进行仿真,对其采用PID控制策略进行变桨,即在不同位置对叶片进行相应的变桨。最后,将采用PID控制变桨后垂直轴风力机的功率曲线与未变桨时进行对比,验证了采用PID控制的优越性和合理性。

H型垂直轴风力发电机变桨控制策略研究

针对垂直轴风力发电机自启动能力差和风能利用效率低的问题,提出了自动变桨控制策略,并搭建了H型垂直轴风力发电机实验平台。基于叶素理论对叶片进行分析,得出了叶尖速比λ<1情况下的变桨规律。将定桨距模型和自动变桨距模型进行对比,结果表明:采用自动变桨距方案可以有效的提高垂直轴风力机的自启动能力和风能利用效率。

用双圆盘-多流管数学模型分析H-型垂直轴风力发电机气动特性的研究

基于叶素动量理论,通过Matlab/Simulink建立双圆盘-多流管数学模型。给出一种分析H-型垂直轴风力发电机组空气动力学特性的方法,利用该数学模型得到不同实度及叶尖速比时风力机具有的攻角特性、切向力特性、法向力特性。通过与实验数据和单流管模型计算结果进行对比,证实了该方法的准确性及优越性。

离网型垂直轴永磁风力发电机控制系统设计

离网型垂直轴永磁风力发电机控制系统设计中,提出利用PWM步进扰动的方法实现发电机输出功率的最优化,同时根据风速信号实现辅助启动功能,并利用蓄电池电能反馈发电机,使发电机作电机运行,从而克服启动困难问题。系统在实际应用中具有风能转化效率高、风速利用率范围广的特点,其稳定与安全性能良好。

垂直轴风力发电机发展概述

能源危机是我们面对的最大挑战,风力发电是具有大规模发展潜力的可再生能源,在远期有可能成为世界重要的替代能源。水平轴风力机是目前应用最广的一种风力发电机,垂直轴风力机有着优越的性能,并越来越被人们所重视。主要论述了达里厄风力机的优良性能及其发展。

一种结构优化的阻力型垂直轴风力发电机

为解决传统阻力型垂直轴风力发电机存在对风"死角"、风能利用率偏低、噪声过大等问题,主要通过采用半圆筒叶片,优化风轮转轴、叶片布局、叶片相对尺寸等措施对其风轮、电气系统等进行优化和改进,使其起动性能、有效风速区间、风能利用率得到明显改善,而噪声有所降低。相关风力发电机的风向适应强、性价比较高,是一种适合布局于内陆地区的小功率风力发电机类型,应用前景广阔。

阻力型垂直轴风力发电机风轮结构的优化设计

为了解决传统阻力型垂直轴风力发电机存在的风能利用率偏低、起动性能欠佳等问题,对其风轮结构进行优化设计。在分析问题成因的基础上,基于结构力学和空气动力学原理,通过采用半圆筒叶片、四分之一圆筒屏障板,优化风轮转轴、叶片布局、叶片相对尺寸等措施对风轮及其辅助装置进行结构上的改进,得到阻力型垂直轴风力发电机风轮模型。样机对比实验表明,改进后的阻力型垂直轴风力发电机的风能利用率得到提升,起动性能明显改善。

基于ANSYS的活塞风达里厄型垂直轴风力发电机设计与仿真

目前城市轨道交通的能源损耗问题日益严重,为合理利用它产生的二次能源,实现节能减排,设计了一种将活塞风风能转化为电能的达里厄垂直轴风电机,此电机小巧轻便高效,适合在隧道空间内安装。同时,根据活塞风的特点和隧道空间的变化,使用UG和ANSYS软件对发电机及整个隧道空间进行建模和仿真。为贴合现实中的隧道环境,仿真增加了环境函数来改变隧道内的环境参量,达到较好的仿真效果,得到的数据也为今后风电机的设计提供了理论参考及数据支持。

双馈型风力发电机功率期望值的H_∞跟踪控制

应用H∞控制理论为双馈型风力发电机系统设计了功率跟踪控制器,以保证风力发电机有功、无功功率能跟踪给定的期望值曲线。期望值曲线是根据风速大小、转子所允许的最大转速和额定功率划分为3个不同的运行区域给出的,以保证在3个运行区域风力发电机都能最大程度地获取风能,同时又可安全可靠运行。H∞控制理论可以解决干扰抑制、鲁棒稳定、信号跟踪等问题。仿真表明,所设计的控制器能驱使闭环风力发电机系统在整个运行过程中很好地跟踪所给定的功率期望值曲线,从而实现了最大风能利用且安全运行的目的。

垂直轴风力发电机的发展历史及现状

随着传统化石资源的枯竭,绿色、环保、可再生的风能引起了人们的关注。风力机是把风能转化为电能的有效装置,与水平轴风力发电机相比,垂直轴风力发电机组有着诸多的优越性。国内关于垂直轴风力机的大部分研究集中在空气动力学特性方面,取得了一定的进展。文中主要阐述垂直风力发电机的发展历史及研究现状,对人们了解垂直轴风力发电机有所帮助。

聚风罩对垂直轴风力发电机气动特性影响的数值模拟研究

以H型风力发电机为研究对象,在常用的风力发电机叶片中选择一款高性能的叶片,再在该叶片的基础上设计直板型聚风罩,重点以聚风罩的导流板倾斜角为研究对象。根据垂直轴风力发电机的理论基础,再以ANSYS Fluent为分析工具,对风机加装聚风罩前后进行CFD仿真模拟,分别得到不同工况下风机的转矩和功率等性能参数,总结出风力发电机的运行规律,得到风力发电机聚风罩挡板的最佳倾斜角为-5°。并对不同风向下风力发电机加装最佳倾角挡板后的气动性能进行CFD仿真模拟,不同风向下风力发电机输出功率提高了18.5%~35.3%。该研究对风力发电机聚风罩的设计有一定的参考意义。

H型垂直轴风力机启动性能分析

以H型垂直轴风力机为研究对象,从最基本的启动特性入手,采用三维CFD技术,结合剪切应力输运SSTκ-ω湍流模型,模拟分析了全尺寸垂直轴风力机的安装半径、叶片弦长、安装角度和叶片数目四个参数对其自启动性能的影响。结果表明,上游叶片和塔筒的尾流对下游叶片气动特性具有影响,当叶片处于上游尾流区内时,牵引力急剧减小,当气流从两叶片之间穿过时,风力机启动力矩可达到最大值;风轮的静态启动力矩随叶片安装半径的增加而增加,即叶片安装半径越大,自启动性能越好;当叶片弦长从0.1m增至0.4m时,启动力矩增长较快,当叶片弦长大于0.4m时,力矩随叶片弦长增加的幅度明显减小;不同的叶片安装角度对垂直轴风力机启动性能的影响较小,当安装角从1°增至8°时启动力矩也随之缓慢增加,当安装角达到9°时启动力矩迅速减小;叶片数目越多,风轮的最大启动力矩越大,自启动性能越好。

基于改进PSO的H型垂直轴风力机风轮优化设计

气动模型以双向多流管理论为基础,考虑风场的风速概率密度分布函数,以风力机发电机组的年平均输出功率最大为设计目标,采用改进的粒子群优化算法进行全局寻优搜索.利用开发的Matlab优化设计程序,在额定功率和额定风速一定时,针对特定风场优化设计H型垂直轴风力机风轮,得出风力机风轮的最佳匹配参数.与初步设计的风力机相比,优化后年平均输出功率增加了11.8%,且优化设计结果在气动性能方面有明显的优越性,说明该优化模型的实用性和有效性.

屋顶H型垂直轴风力机气动性能CFD计算方法研究

以一种屋顶H型垂直轴风力机为研究对象,采用计算流体动力学方法模拟了风轮在10 m/s风速下的功率系数曲线。提出以计算效率和精度作为功率系数数值计算方法适用性的评价指标,通过对比功率系数曲线的计算结果和实验数据,研究了湍流模型、网格单元形状和时间步长对功率系数计算适用性的影响。结果表明,计算H型垂直轴风力机功率系数时,采用SST k-ω湍流模型、四边形网格划分计算域,设置时间步长为风轮旋转0.5°所需时间,可获得较高的计算效率和计算精度。

小型H型垂直轴风机变桨距机构研究

升力型垂直轴风力发电机的风能利用率低以及自启动性能差等问题影响着它的应用和发展,针对上述问题,采用变桨距控制方法,并且设计了一套风机独立变桨机构,通过对H型垂直轴风机变桨距的数学建模和机构设计进行了分析与研究。在理论分析上,对风机静止时和旋转时的受力分析分别得出了静止时的变桨结论和旋转时的变桨算法;在机构设计上,采用了独立变桨机构,利用伺服电机带动蜗轮蜗杆减速机,达到精确简便的目的。

一种综合利用风能洋流能的新型双转子发电机的设计

垂直轴发电机与水平轴发电机相比,具有适应性较强、结构简单、风能利用率较高等诸多优点和广阔的市场应用前景。采用H型垂直轴风力机与水轮机分别连接双转子发电机的内转子与外转子,在风力和水流的作用下,风力机与水轮机带动双转子的内外转子逆向旋转发电,并基于SolidWorks和3DMAX等软件,制作模型与仿真,设计了一种综合利用风能、洋流能的新型双转子发电机。该新型发电机可应用于风能与洋流能资源丰富的岛屿及海域,有很大的研究价值与应用前景。

垂直轴Φ型风电机型谱分析

分析Φ型机特点，给出了Φ型机形状比，按容量分为千瓦，十千瓦，百千瓦和兆瓦四个等级，对１２个典型型号给出了６个运动风速参数，５个与动率密度有关的参数，３个与效率有关的参数，５个经济性指标。

垂直轴风力机技术讲座(六) 垂直轴风力机应用及其发展前景

1垂直轴风力发电机的应用以发电为目的垂直轴风力机主要有以下几种形式：大型并网垂直轴风力机;大型离网垂直轴风力机;小型并网垂直轴风力机;小型离网垂直轴风力机;互补型垂直轴风力发电机。

垂直轴螺旋式风力叶轮的动态特性研究

采用风力叶轮直接驱动盘式发电机的方式,针对一种垂直轴螺旋式风力叶轮进行旋转状态下的动态特性试验研究,分别在自然风条件下和拖车试验条件下(来流速度为1～12 m/s),对试验装置的空载转速、空载电压进行测定,并对叶尖速比进行统计分析。研究结果表明:在自然风条件下,风速波动大,导致瞬态采集的风速与风轮转速不对应;在拖车试验条件下,来流速度相对稳定,且较易控制,风速与输出电压的对应关系较为明显。研究结果为相应的控制系统的设计与优化提供了参考。

H型垂直轴双转子风力洋流发电机的设计

直轴发电机与水平轴发电机相比,具有适应性较强、结构简单、风能利用率较高等诸多优点和广阔的市场应用前景。采用H型垂直轴风力机与水轮机分别连接双转子发电机的内转子与外转子,在风力和水流的作用下,风力机与水轮机带动双转子的内外转子逆向旋转发电,并基于Solid Works和3DMAX等软件,制作模型与仿真,设计了一种综合利用风能、洋流能的新型双转子发电机。该新型发电机可应用于风能与洋流能资源丰富的岛屿及海域,有很大的研究价值与应用前景。