浓缩风能型风力发电机特性研究

分析了浓缩风能型风力发电机的聚能原理及工作特点.在此基础上,对浓缩风能型风力发电机在自然风场正常运转时功率和噪声进行了测试和分析,根据测试数据可获得浓缩风能型风力发电机的功率和噪声特性曲线,这对于提高风力发电机的功率和降低噪声是非常有意义的.通过分析该特性曲线,可以得出风力发电机的功率和噪声都是随着风速的增加而非线性增加的结论.     

小型风力发电机叶片设计风速的选择

根据内蒙古某地区2004年月平均风速数据选定设计风速,根据HY-1500发电机的输出功率特性,利用Willson气动模型设计了1500W风力发电机叶片。计算表明,该风力发电机在低风速段具有较高的风能利用系数,风速较高时又具有较低的风能利用系数,具有重要的实际应用价值。     

离网型风力发电机电机部分效率的测试

本文利用离网型风力发电机性能测试系统,详述了在实验台上不同载荷下转速与风力发电机输出功率的对应曲线关系以及风力发电机电机效率的测试,测试的结果为改进风力发电机性能提供了有力的判据。     

风力发电机组性能测试中风速有效扇区计算方法的研究

风速有效扇区的确定是风力发电机组性能测试过程中必不可少的准备环节。剔除受障碍物影响的无效扇区风数据,保留能准确反映风机正常运行有效扇区的风数据,是保证风电机组性能测试及分析准确性的重要步骤。本文首先利用WASP OWC Wizard工具对东营测试场一年的风数据进行处理分析,得到当地风谱图;依照IEC61400—12—1标准要求,通过分析风谱图确定年主风向,从而确定测试场各个风电机组对应测风塔的安装方位;最后通过分析风电机组对应测风塔的安装位置及风电机组20D范围内障碍物的布置情况来确定测试场各个测风塔的风速有效扇区。此方法符合国际标准IEC61400—12—1的步骤要求,并应用于东营测试场风速有效扇区的计算上,为之后的数据处理提供依据,具有工程应用价值。     

基于LabVIEW的离网型风力发电机测试

使用目前测控领域的LabVIEW软件开发平台的功能,结合离网风力发电机测试试验系统的特点,设计开发了离网风力发电机测试系统。经过试验考核证明该系统运行稳定、可靠,人机交互界面友好、设置方便快捷。测得了风力发电机的转速与风力发电机功率的数据,从而做出了转速与功率的关系曲线.     

小型风力发电机测试系统研究

使用目前测控领域的LabVIEW软件开发平台的功能,结合离网风力发电机测试试验系统的特点,设计开发了离网风力发电机测试系统。经过试验考核证明,该系统运行稳定、可靠,人机交互界面友好、设置方便快捷。测得了风力发电机的转速与风力发电机功率的数据,从而做出了转速与功率的关系曲线。     

离网型风力发电机性能测试系统概述

本文为离网型风力发电机虚拟仪器性能测试原理的研究,利用相应的软件LabVIEW及相关配套硬件设备,设计了风力机基本性能参数的测试系统。在考虑到强电、弱电信号传输分开,内部供电电源与信号线路隔离以及信号屏蔽等问题,设计出了测试机箱方案。通过在实验室实验,测得了风力发电机的转速与风力发电机功率的数据,从而做出了一条转速与功率的关系曲线,为评估和改进风力发电机的性能提供依据。     

小型风力发电机组功率输出测试分析

在100W永磁发电机性能实验台测试中,测试电路中电流表的连接方式,通过理论分析选择内接法时,直接按电流表、电压表的表值计算功率与实际输出功率接近。对100W永磁发电机性能实验台测试分析得知,测试电路中电流表连接方式不同,发电机经整流后直流端输出功率与效率有差异。当负载为电阻,额定转速400r·min-1时,内接法比外接法实际功率高4.52%,实际效率低5.82%。这样在风力发电机组输出功率测试中,若电流表连接方式选用内接法,分析计算风轮风能利用率Cp时出现误差较小。     

小型永磁发电机功率特性测试系统的实验研究

针对小型永磁发电机的功率输出特性测试,应用各类参数传感器、数据采集卡、笔记本电脑和Lab VIEW软件编制的数据自动采集和分析程序组成测试系统,对100W永磁发电机进行验证实验。分别应用农牧业机械鉴定站的测试系统与新测试系统进行发电机功率输出特性测试。依据实验所得数据绘制出发电机功率输出特性曲线与发电机效率曲线。分析实验结果可知,新测试系统与原测试系统测试结果相似,新测试系统可行。     

聚能型风力发电机的研究

聚能型风力发电机是使自然风通过增速聚能装置和稀薄的不稳定的风能浓缩和均匀化之后利用的一种发电装置。风洞实验表明叶轮前方风的流速可达到自然风流速的２．１６倍,从而使发电机输出功率增大为相同叶轮的普通型风力发电机的５．０８倍,并且起动风速低,提高了风能年利用率。因此风力发电成本降低。     

风向变化速度对风力机功率及转速的影响

为了探索风向变化时风力机输出功率及转速的变化情况,以某S翼型三叶片水平轴风力机为研究对象,利用旋转平台模拟风向匀速变化过程,采用IEC61400中规定的极端风向角变化速度5°/s为上限,每间隔1°/s选取1个风向变化速度,即选取1,2,3,4和5°/s这5个风向变化速度,研究不同风向变化速度下风力机输出功率、转速的变化规律.结果表明:风力机在不同风向变化速度下其输出功率与转速总体都呈现波动下降趋势,同一风速下风向变化速度越大,下降速率越快,但在其风向变化过程中对应的下降幅值越小;在风向变化开始与结束时都存在迟滞现象,风向变化开始时风力机输出功率出现小幅度上升,并持续波动3 s左右后才会开始下降;风向变化结束后,风力机需要继续运行一段时间后输出功率与转速才会达到稳定值,风向变化速度越大,该迟滞时间越长,初始尖速比越大,最终稳定后数值越大.     

从纵横向流场分析垂直轴风力机功率随转速的变化

为了进一步明晰风轮转速对垂直轴风力机功率输出的影响,以某垂直轴风力机为研究对象,基于Fluent计算软件,采用SST k-ω湍流模型结合滑移网格技术,利用SIMPLE算法迭代,采用二阶迎风格式对垂直轴风力机进行非稳态计算.计算得到了不同转速下的风轮输出功率,通过将计算结果与试验结果进行对比分析,进一步验证了风轮功率随转速变化的规律.风轮速度场研究给出了尾迹不同位置处的纵向剖面速度云图,其中尾迹纵向剖面速度云图中的低速区出现了竖直方向对称而横向不对称现象.同时,通过对比风轮在不同转速下的尾迹流场纵向剖面速度云图和横向涡量场云图的差异发现风轮在额定转速下吸收风能最多,涡量损耗最小,并分析这种现象的诱因,从纵向流场和横向流场双重角度解析了风轮在额定转速下输出功率最大的原因,更加清晰地揭示了风轮输出功率随转速变化规律的机理.研究内容通过纵向截面和横向截面双重角度展现了风轮流场的变化,可为垂直轴风力机的设计和气动性能改善提供参考.     

基于MPPT的变速恒频双馈风力发电控制策略

分析了双馈发电机定子磁场定向矢量控制原理，采用基于速度外环的并网发电控制策略和一种不依赖风机特性和空气密度的最大风能捕获的算法，构建了110kW变速恒频双馈风力发电模拟平台，实现了变速恒频双馈风力发电机的有功、无功功率的前馈解耦控制和最大功率点跟踪控制。     

小型风力机系统气动及发电性能试验研究

为了揭示小型风力机系统气动及发电性能的差异,分别对某新型的风力机风轮及连接发电机的同一风轮的气动性能和发电性能开展风洞试验,详细分析了风轮的气动特性及发电机的电磁特性.基于风轮气动功率和发电机的发电功率试验数据,给出了风力机不同风速下的最优工作曲线和实际工作曲线,在不同风速下实际工作曲线中的发电功率峰值及其对应转速均小于最优工作曲线中的气动功率峰值及其对应转速.风轮的气动扭矩随转速先增大后减小,然而发电机的电磁扭矩随转速增大而增大,当发电机逐渐增大的电磁扭矩等于开始减小的气动扭矩,发电机的转速无法进一步加速到气动功率最大值对应的转速,这种不匹配是导致风力机系统气动和发电性能差异的主要原因.试验数据可为研究风力机最大功率控制策略提供支持.     

具有导流板直线翼垂直轴风力机气动特性分析

为了改善直线翼垂直轴风力机的气动特性,通过在风力机外部安装平板型导流板,用以改变来流方向,改善叶片周围流动情况,从而提升风力机的气动特性.以采用NACA0018翼型的4叶片小型直线翼垂直轴风力机为对象,在风力机外部均匀安装了6枚平板型导流板,采用二次正交旋转设计方法,对导流板的宽度、角度和与风力机距离进行研究.以平均静态力矩为指标,通过数值模拟研究得到一组最优的导流板结构参数,并对静态流场进行了分析.根据数值模拟得到的最优导流板结构参数,制作了导流板及风力机模型,进行了风洞试验.结果表明:导流板的安装有效提升了直线翼垂直轴风力机的启动性能和气动性能.在10 m/s风速下,与无导流板的风力机相比,有导流板的风力机最大静力矩系数提升了35.6%,功率系数提升了39.5%.结论可为采用导流板来提升风力机性能的研究提供有益的参考.     

小型民用风力发电系统最大功率跟踪策略研究

根据建立的风力发电系统模型,分析风力机输出特性,确定风力机输出功率与风力机的角速度有关。采用扰动观察法对最大功率点进行跟踪,通过查找风力机的最佳旋转角速度,实现基本风速不变和变化时的最大功率跟踪。     

高原地区垂直轴风力机应用分析

青藏高原大部分地区属风能资源可利用区,但风向的多变特性限制了水平轴风力机的应用.从分析青藏高原地区风能资源分布情况及特征入手,依据高原独特的气象条件,采用理论分析方法探讨了空气密度对垂直轴风力机出力特性的影响规律,采用数值模拟方法对比海拔4 000 m处以及标准状态2种空气密度下垂直轴风力机的出力特性,归纳了光照辐射、覆冰、雷击等特殊因素对垂直轴风力机的影响.结果表明:空气密度对风能利用系数影响较小,但对输出功率影响较大.在相同风速条件下,同一垂直轴风力机在海拔4 000 m处(即ρ₁=0.843 7 kg/m³)输出功率约为在ρ₀=1.225 0 kg/m³地区的0.60~0.67倍.最后针对分析结果,提出了风轮改进设计方法及应对环境因素的改善措施.研究结果可对高原环境下垂直轴风力机的推广应用提供参考.     

基于风速功率谱估计的风力发电机变桨距控制研究

对某风场风速信号进行功率谱估计,分析样本风的频率特性,根据风速的频率特性调整控制参数,使风机在尽可能高功率输出的前提下减少变桨动作次数,提高系统的出力和寿命。在Matlab/Simulink中建立变桨距风力发电机数学模型,对此模型为引入模糊控制算法,根据模糊控制理论设计模糊控制器,在低风速时能够获取最大的风能,高风速时能够使输出功率恒定。不仅能有效的减少振荡,而且可以较快的达到稳态。     

风切变下塔影效应对大型水平轴风力机气动性能的影响

以NH1500三叶片上风向型水平轴风力机为研究对象,基于CFD方法分析了风剪切来流下塔影效应对风力机叶片与风轮的气动载荷、空间流场的影响.结果表明:对于风剪切条件下有/无塔架的2种模型,叶片表面压力分布的差异主要体现在前缘和吸力面;在1个旋转周期内,有塔模型的载荷波动幅值大于无塔的风轮模型,风轮的载荷波动幅值相对于单支叶片较小;方位角150°~210°的时域为塔架模型的塔影中心区;塔影效应是导致风力机输出功率周期性波动的主要因素;塔架模型在叶片相位角180°时刻较无塔的风轮模型流场结构更为复杂;当叶片经过塔架时,流动分离点发生偏移,引起塔架两侧速度不对称.该研究为进一步研究塔影效应对风力机气动特性和空间流场的影响提供了一定参考.