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.     

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。     

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。     

1.5 kW风力发电机功率测试系统

利用激光雷达测风仪对风力发电机安装环境进行测试,设计并搭建适用于野外试验的小型风力发电机功率测试平台.分析采集的风环境数据,对试验场地进行风环境评价.通过监测离网型风力发电机在野外的运行状态,对采集的风力发电机输出功率及对应的来流风速和风向数据进行筛选整合,绘制风力发电机实际风速-功率曲线,采用最小二乘法拟合输出功率特性曲线.结果表明:设计搭建的野外风力发电机功率测试平台可对实际运行风力发电机输出功率进行监测,也可用于风洞试验测量;利用激光雷达测风仪对风环境进行监测,可作用于风力发电机安装方向和安装高度的选择;利用风力发电机的风速-功率理论曲线进行发电功率预测会产生较大误差;采用拟合的6次多项式曲线进行风力发电机功率计算,结果更加精确.文中所得实际测量数据可为风力发电机野外测试提供参考.     

离网型300W风力发电机自动偏航控制系统的研究

以离网型300W风力发电机为研究对象,根据风向与风力发电机的风轮轴线发生偏离时,风力发电机的风轮转速变慢而发电机的输出电压也随之变小的原理,提出了基于负反馈控制理论,用以检测风力发电机的输出电压,研究出一种能将风力发电机风轮与风向调整到一致方位的自动偏航控制系统。     

离网型300W风力发电机偏航控制系统

离网型300W风力发电机偏航控制系统可以保证发电机正常工作。本文以发电机发出的电压信号为基础,当风向与风轮轴线偏离一个角度时,控制系统经过一段时间的确认后,偏航系统可以将风轮调整到与风向一致的方位。实现可编程控制器PLC对风力发电机组的自动控制．比常规的偏航系统运转平稳、高效节能。     

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.     

基于滑模控制的农用小型风力发电机的控制研究

为了能够提高小型风力发电机的工作稳定,防止发生飞车失控现象,深入地研究了滑模控制在小型风力发电机转速控制中的应用。首先,分析了小型风力发电机转速控制的基本原理及实施方案;然后,研究了小型风力发电机转速复合自适应滑模控制技术的基本原理;最后,进行了小型风力发电机转速滑模控制的仿真分析,结果表明控制方法具有较高的鲁棒性。     

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。     

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.     

基于ICPSO-PID风电机组桨距控制分析

针对传统的一阶变桨距机构简化模型难以描述真实的变距执行系统动态特性,建立了完整的电液变桨距风力发电机组高阶数学模型;根据风电机组额定风速以上恒功率控制目标并考虑变桨机构具有惯性和延迟特性,设计了基于功率和风速前馈的变桨控制器;针对额定风速以上变桨控制器参数整定难的问题,提出了一种基于改进协同粒子群优化算法(ICPSO)与比例、积分、微分控制器(PID)相结合的ICPSO-PID控制算法,并将其应用于桨距角PID控制器的参数整定.研究结果表明:提出的优化算法能够快速整定桨距角控制器的参数,风速前馈控制器能够提高变桨系统的动态性,功率控制环节能够实现额定风速以上风电机组恒功率控制.与传统PID控制器的控制效果相比,提出的控制方法具有超调量小、调节时间短和鲁棒性好等优良的控制品质.文中研究方法可应用到实际的电液变桨距风力发电机组控制系统中.     

具有大实度直线翼垂直轴风力机气动特性数值模拟

针对实度对直线翼垂直轴风力机气动特性的影响,以采用NACA0018翼型小型直线翼的垂直轴风力机为对象,选取了0.30和0.35共2种较大的实度,每种实度下的叶片数分别为3,4,5.利用数值模拟的方法研究不同条件下直线翼垂直轴风力机的静态启动特性和动态功率特性.结果表明:在大实度情况下,叶片数对风力机气动特性的影响较大.在相同实度时,叶片数的增加能够降低各个方位角下静态力矩系数的波动,并对反向力矩有所改善,但会使最大力矩系数降低;在旋转状态下,叶片数的增加会减小最佳尖速比前的功率系数上升速度并降低功率系数,且最佳尖速比后的功率系数降低速度也减小.当叶片数相同时,具有0.35实度的风力机静态平均力矩系数大,且多数方位角下的力矩系数大于实度为0.30的风力机;在风力机旋转状态下,实度为0.30的风力机最大功率系数大于实度为0.35的风力机.     

基于虚拟仪器的籽棉残膜分离装置测试系统

基于虚拟仪器技术并结合各种传感器,设计了籽棉残膜分离装置的测试系统,并将系统采集数据和四通道智能压力风速风量数据采集仪及手持式激光转速计测量的数据进行对比分析。试验结果表明:大、小滚筒转速采集数据的最大相对误差为0.68%,风速采集数据的最大相对误差为8.95%。系统测试精度满足对风速和转速的测量要求。     

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.     

基于多种UDF方法的变桨距垂直轴风力机性能分析

为了提高垂直轴风力机的性能,针对变桨距垂直轴风力机,利用叶素理论求得叶片在不同方位桨距角的变化规律,使叶片在各个不同位置升力系数达到最大;通过滑移网格、动网格、滑移网格动网格组合等动区域方法的研究,实现了变桨距垂直轴风力机主动控制数值模拟方法的多元化;最终获得不同叶片各自产生的总力矩和风能利用率。用垂直轴风力机的试验和模拟对比分析,验证了数值模拟结果的可靠性。结果表明,采用变桨控制规律的垂直轴风力机,提高了风力机的风能利用率,尤其是在低尖速比情况下,很大程度上改善了风力机的起动性能,尖速比为1.5、2.0、2.5时,相对定桨距风力机功率都增大90%左右。     

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。