定速风电机组的仿真
组员： 32111222王浩 32111208乐姗姗
32111207瞿振林 32111212刘洁波
一、简单介绍
基于普通感应发电机的定速风电机组，一般由风轮、轴系（包括低速轴LS、高速轴HS和齿轮箱组成）、感应发电机组等组成，如图1所示。发电机转子通过轴系与风电机组风轮连接，而发电机定子回路与电网用交流线路连接。这种类型的风电机组一旦起动，其风轮转速是不变的（取决于电网的系统频率），与风速无关。在电力系统正常运行的情况下，风轮转速随感应发电机的滑差变化。风电机组在额定功率运行状态下，发电机滑差的变化范围为1%~2%，因此正常运行时风轮转速仅在很小范围内变化。
图 1：基于普通感应发电机的定速风电机组
二、工作原理：
风电机组通过三叶片风轮将风能转换成机械能，风能输出的机械功率为：
注释：
根据不同的取值，可得到的曲线如图2所示，从图中可以看出，对应某一确
定的浆距角，有一极大值存在，也就是说，当风力机运行时不能保证在所有的风速下都能够产生最大的功率输出。的理论最大值为0.593，这就是著名的Betz 极限。
图2：关系曲线
图 3：风电机组功率特性
定速风电机组的风轮从风中获取机械能，然后通过齿轮轴系传递给感应发电机，感应发电机再把机械能转换成电能，输送到电网中。感应发电机向电网提供有功功率，同时从电网吸收无功功率用来励磁。因为这种类型的感应发电机无法控制无功功率，所以利用无功补偿器来改善风电机组的功率因数，降低机组从电网中吸收的总的无功功率。现代定速风电机组的风轮转速为15~20r/min，发电机转子的同步转速与电网频率对应。
定速风电机组可以采用定浆距控制，也可以采用叶片角控制。其中，定浆距控制风电机组为被动失速控制，它将叶片以固定浆距角用螺栓固定在轮毂上，在给定风速下，风电机组风轮开始失速，失速条件始于叶片根部，并随着风速加大逐渐发展到全部叶片长度。这种失速控制方式成本低廉，但是低风速下风电机组
发电效率较低。而叶片角控制定速风电机组为采用负浆距角的主动失速控制方式。主动失速设置为在风速低于额定风速时优化处理，在风速超过额定风速时限制出力为额定功率。这种主动失速控制方式能够提高风电机组的发电效率。
三、仿真模块：
Three-Phase Source【三相电源模块】
Three-Phase Transformer(Two Windings)【三相双绕组变压器模块】
Three-Phase Fault【三相故障模块】
Three-Phase PI Section Line【三相π型等值电路模块】
Three-Phase V-I Measurement【三相电压电流测量元件模块---模拟母线】Wind Turbine Induction Generator(Phasor Type)【风电机组模块】
Goto【跳转模块】
Constant【常数系数模块】
From Workspace【从工作空间中输入数据模块】
Bus Selector【总线选择器模块】
Abs【求取绝对值模块】
Scope【观测仪模块】
Powergui【电力图形用户分析界面模块】
四、模型仿真：
一台单机容量为1.5MW的定速风电机组经过升压，通过长度为100km、电抗为的架空输电线路与外部系统相连。参考MATLAB中风电机组模型建立如图3所示单机无穷大电源的仿真系统。图4为定速风电机组子系统结构（右键单击风电机组模块Wind Turbine，然后选中下拉列表中的“Look under mask”选项，打开后可见定速风电机组子系统结构）。
北京鉴衡认证中心 风力发电机组载荷计算 北京鉴衡认证中心 发言人：韩炜 2008-4-14 w w w .s i m o s o l a r .c o m
北京鉴衡认证中心 内容概要 1. 风力发电机组载荷计算目的 2. 风力发电机组载荷特点 3. 风力发电机组载荷计算 w w w .s i m o s o l a r .c o m
北京鉴衡认证中心 风力发电机组载荷计算目的 ? 对于设计：提供强度分析载荷依据，确保各部 件承载在设计极限内；优化运行载荷，提高机 组可靠性。 ? 对于认证：确保载荷计算应用了适当的方法， 工况假定全面且符合标准要求，结果真实可靠。w w w .s i m o s o l a r .c o m
北京鉴衡认证中心 风力发电机组载荷特点 ? 风 ? 空气动力学 ? 叶片动力学 ? 控制 ? 传动系统动力学 ? 电力系统 ? 塔架动力学 ? 基础 w w w .s i m o s o l a r .c o m
风力发电机组载荷计算标准 ? 陆上风机：GB18451.1（2001）；IEC61400-1（1999， 2005）；GL Guideline2003；… ? 海上风机：IEC61400-3；GL Guideline (Offshore) 2005? DNV- OS-J101 … 风力发电机组载荷计算 w w w. s i m o s o l a r.c o m 北京鉴衡认证中心
北京鉴衡认证中心 风力发电机组设计等级 （IEC61400-1：1999） 级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ S V ref [m/s] 50 42.5 37.5 30 V ave [m/s] 10 8.5 7.5 6 A I 15 [-] 0.18 0.18 0.18 0.18 a [-] 2 2 2 2 B I 15 [-] 0.16 0.16 0.16 0.16 a [-] 3 3 3 3 由设计 者规定 各参数 注： V ref ：轮毂处参考风速 V ave ：轮毂处平均风速 I 15：风速15m/s时的湍流强度 a: 斜度参数 风力发电机组载荷计算 w w w .s i m o s o l a r .c o m
风电专业术语中英对照及解释 经电气网小编整理，下面是有关风电的一些专业术语的英汉对照及解释，希望对各位有用哦。 1.风能 /wind energy 空气流动所具有的能量。 2.风能资源 /wind energy resources 大气沿地球表面流动而产生的动能资 源。 3.空气的标准状态 /standard atmospheric state 空气的标准状态是指空 气压力为101 325Pa，温度为15℃（或绝对288.15K），空气密度1.225kg/m 3 时的空气状态。 4.风速 /wind speed 空间特定点的风速为该点空气在单位时间内所流过的 距离。 5.平均风速 /average wind speed 给定时间内瞬时风速的平均值。 6.年平均风速 /annual average wind speed 时间间隔为一整年的瞬时风速 的平均值。 7.最大风速 /maximum wind speed 10分钟平均风速的最大值。 8.极大风速 /extreme wind speed 瞬时风速的最大值。 9.阵风 /gust 超过平均风速的突然和短暂的风速变化。 10.年际变化 /inter-annual variation 以30年为基数发生的变化。风速年 际变化是从第1年到第30年的年平均风速变化。 11.[风速或风功率密度]年变化 /annual variation 以年为基数发生的变化。 风速（或风功率变化）年变化是从1月到12月的月平均风速（或风功率密度）变化。 12.[风速或风功率密度]日变化 /diurnal variation 以日为基数发生的变 化。月或年的风速（或风功率密度）日变化是求出一个月或一年内，每日同一钟点风速（或风功率密度）的月平均值或年平均值，得到0点到23点的风速（或风功率密度）变化。 风切变 /wind shear 风速在垂直于风向平面内的变化。 13.风切变指数 /wind shear exponent 用于描述风速剖面线形状的幂定律指 数。 14.风速廓线 /wind speed profile, wind shear law 又称“风切变律”， 风速随离地面高度变化的数学表达式。 15.湍流强度 /turbulence intensity 标准风速偏差与平均风速的比率。用 同一组测量数据和规定的周期计算。 16.年风速频率分布 /annual wind speed frequency distribution 在观测 点一年时间内，相同的风速发生小时数之和占全年总小时数的百分比与对应风速的概率分布函数。 17.威布尔分布 /Weibull distribution 经常用于风速的概率分布函数，分 布函数取决于两个参数，控制分布宽度的形状参数和控制平均风速分布的尺度参数。 18.瑞利分布 /Rayleigh distribution 控制分布宽度的形状参数值为2的威 布尔分布，分布函数取决于一个调节参数——尺度参数，它控制平均风速的分布。 19.风功率密度 /wind power density 与风向垂直的单位面积中风所具有的
定速风电机组的仿真 组员：江天天赵正严亚俊 一、简介 基于普通感应发电机的定速风电机组，一般由风轮、轴系（包括低速轴LS、高速轴HS和齿轮箱组成）、感应发电机组等组成，如图1所示。发电机转子通过轴系与风电机组风轮连接，而发电机定子回路与电网用交流线路连接。这种类型的风电机组一旦起动，其风轮转速是不变的（取决于电网的系统频率），与风速无关。在电力系统正常运行的情况下，风轮转速随感应发电机的滑差变化。风电机组在额定功率运行状态下，发电机滑差的变化范围为1%~2%，因此正常运行时风轮转速仅在很小范围内变化。 图 1：基于普通感应发电机的定速风电机组 二、工作原理： 风电机组通过三叶片风轮将风能转换成机械能，风能输出的机械功率为： 注释：：空气密度； ：通过风力机叶片的风速； ：叶尖速比； ：叶片浆距角； ：叶片旋转半径； ：叶片旋转角速度；
：叶片扫风面积； ：功率系数（与叶尖速比以及叶片浆距角有关）。 根据不同的、取值，可得到的曲线如图2所示，从图中可以看出，对应某一确定的浆距角，有一极大值存在，也就是说，当风力机运行时不能保证在所有的风速下都能够产生最大的功率输出。的理论最大值为0.593，这就是著名的Betz极限。 图2：关系曲线 图 3：风电机组功率特性 定速风电机组的风轮从风中获取机械能，然后通过齿轮轴系传递给感应发电机，感应发电机再把机械能转换成电能，输送到电网中。感应发电机向电网提供有功功率，同时从电网吸收无功功率用来励磁。因为这种类型的感应发电机无法控制无功功率，所以利用无功补偿器
来改善风电机组的功率因数，降低机组从电网中吸收的总的无功功率。现代定速风电机组的风轮转速为15~20r/min，发电机转子的同步转速与电网频率对应。 定速风电机组可以采用定浆距控制，也可以采用叶片角控制。其中，定浆距控制风电机组为被动失速控制，它将叶片以固定浆距角用螺栓固定在轮毂上，在给定风速下，风电机组风轮开始失速，失速条件始于叶片根部，并随着风速加大逐渐发展到全部叶片长度。这种失速控制方式成本低廉，但是低风速下风电机组发电效率较低。而叶片角控制定速风电机组为采用负浆距角的主动失速控制方式。主动失速设置为在风速低于额定风速时优化处理，在风速超过额定风速时限制出力为额定功率。这种主动失速控制方式能够提高风电机组的发电效率。 三、仿真模块： Three-Phase Source【三相电源模块】 Three-Phase Transformer(Two Windings)【三相双绕组变压器模块】 Three-Phase Fault【三相故障模块】 Three-Phase PI Section Line【三相π型等值电路模块】 Three-Phase V-I Measurement【三相电压电流测量元件模块---模拟母线】 Wind Turbine Induction Generator(Phasor Type)【风电机组模块】 Goto【跳转模块】 Constant【常数系数模块】 From Workspace【从工作空间中输入数据模块】 Bus Selector【总线选择器模块】 Abs【求取绝对值模块】 Scope【观测仪模块】 Powergui【电力图形用户分析界面模块】 四、模型仿真： 一台单机容量为 1.5MW的定速风电机组经过升压，通过长度为100km、电抗为的架空输电线路与外部系统相连。参考MATLAB中风电
风能/wind energy 空气流动所具有的能量。 风能资源/wind energy resources 大气沿地球表面流动而产生的动能资源。 空气的标准状态/standard atmospheric state 空气的标准状态是指空气压力为101 325Pa，温度为15℃（或绝对288.15K），空气密度1.225kg/m 3 时的空气状态。 风速/wind speed 空间特定点的风速为该点空气在单位时间所流过的距离。 平均风速/average wind speed 给定时间瞬时风速的平均值。 年平均风速/annual average wind speed 时间间隔为一整年的瞬时风速的平均值。 最大风速/maximum wind speed 10分钟平均风速的最大值。 极大风速/extreme wind speed 瞬时风速的最大值。 阵风/gust 超过平均风速的突然和短暂的风速变化。 年际变化/inter-annual variation 以30年为基数发生的变化。风速年际变化是从第1年到第30年的年平均风速变化。 [风速或风功率密度]年变化/annual variation 以年为基数发生的变化。风速（或风功率变化）年变化是从1月到12月的月平均风速（或风功率密度）变化。 [风速或风功率密度]日变化/diurnal variation 以日为基数发生的变化。月或年的风速（或风功率密度）日变化是求出一个月或一年，每日同一钟点风速（或风功率密度）的月平均值或年平均值，得到0点到23点的风速（或风功率密度）变化。 风切变/wind shear 风速在垂直于风向平面的变化。 风切变指数/wind shear exponent 用于描述风速剖面线形状的幂定律指数。 风速廓线/wind speed profile, wind shear law 又称“风切变律”，风速随离地面高度变化的数学表达式。 湍流强度/turbulence intensity 标准风速偏差与平均风速的比率。用同一组测量数据和规
风电专业考试题库 以下试题的难易程度用“★”的来表示，其中“★”数量越多表示试题难度越大，共526题。 一、填空题 ★1、风力发电机开始发电时，轮毂高度处的最低风速叫。 （切入风速） ★2、严格按照制造厂家提供的维护日期表对风力发电机组进行的预防性维护是。（定期维护） ★3、禁止一人爬梯或在塔内工作，为安全起见应至少有人工作。（两） ★4、是设在水平轴风力发电机组顶部内装有传动和其他装置的机壳。（机舱） ★5、风能的大小与风速的成正比。（立方）E=1/2（ρtsυ3）式中：ρ!———空气密度（千克/米2）；υ———风速（米/ 秒）；t———时间（秒）；S———截面面积（米2）。 ★6、风力发电机达到额定功率输出时规定的风速叫。（额定风速）★7、叶轮旋转时叶尖运动所生成圆的投影面积称为。 （扫掠面积） ★8、风力发电机的接地电阻应每年测试次。（一） ★9、风力发电机年度维护计划应维护一次。（每年） ★10、SL1500齿轮箱油滤芯的更换周期为个月。（6） ★11、G52机组的额定功率KW。（850） ★★12、凡采用保护接零的供电系统，其中性点接地电阻不得超
过。（4欧） ★★13、在风力发电机电源线上，并联电容器的目的是为了。（提高功率因素） ★★14、风轮的叶尖速比是风轮的和设计风速之比。（叶尖速度）★★15、风力发电机组的偏航系统的主要作用是与其控制系统配合，使风电机的风轮在正常情况下处于。（迎风状态） ★★16、风电场生产必须坚持的原则。 （安全第一，预防为主） ★★17、是风电场选址必须考虑的重要因素之一。（风况） ★★18、风力发电机的是表示风力发电机的净电输出功率和轮毂高度处风速的函数关系。（功率曲线） ★★19、风力发电机组投运后，一般在后进行首次维护。 （三个月） ★★20、瞬时风速的最大值称为。（极大风速） ★★21、正常工作条件下，风力发电机组输出的最高净电功率称为。 （最大功率） ★★22、在国家标准中规定，使用“downwind”来表示。 （主风方向） ★★23、在国家标准中规定，使用“pitch angle”来表示。 (桨距角) ★★24、在国家标准中规定，使用“wind turbine”来表示。 （风力机） ★★25、风力发电机组在调试时首先应检查回路。（相序）
基于MATLAB 的风力发电机组的建模与仿真 学号：xxxxxxx 姓名：xxx 分数： (xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx) 摘要：本文在风力发电机组监测与控制实验的基础上，总结了风力发电机组的建模技术，并对整个系统建立了MATLAB 仿真模型。仿真结果证明，系统输出的功率波形与输入的风速有关，风能利用系数比较低，发电量不足且输出不稳定。 关键词：MATLAB ；风力发电系统；仿真研究 1 引言 对大型风力发电机机组进行仿真研究，不可避免的就要建立系统的仿真模型。但是，风力发电系统的结构复杂，模型的精细程度将直接决定仿真结果。一般来说，模型越精细，仿真结果越准确，但其控制难度就越高。本文对风速模型、风力机模型、传动模型和发电机模型建模，并研究各自控制方法及控制策略；如对风力发电基本系统，包括风速、风轮、传动系统、各种发电机的数学模型进行全面分析，探索风力发电系统各个部风最通用的模型、包括了可供电网分析的各系统的简单数学模型，对各个数学模型，应用 MATLAB 软件进行了仿真。 2 风力发电机组的建模与仿真 2.1 风速模型的建立 自然风是风力发电系统能量的来源，其在流动过程中，速度和方向是不断变化的，具有很强的随机性和突变性。本课题不考虑风向问题，仅从其变化特点出发，着重描述其随机性和间歇性，认为其时空模型由以下四种成分构成:基本风速b V 、阵风风速g V 、渐变风速 r V 和噪声风速n V 。即模拟风速的模型为： n r g b V V V V V +++= （1-1） （1）基本风速在风力机正常运行过程中一直存在，基本反映了风电场平均风速的变化。一般认为，基本风速可由风电场测风所得的韦尔分布参数近似确定，且其不随时间变化，因而取为常数 （2）阵风用来描述风速突然变化的特点，其在该段时间内具有余弦特性，其具体数学公式为：
1 范围 1.0.1 本标准规定了风电场风电机组塔架地基基础设计的基本原则和方法，涉及地基基础的工程地质条件、环境条件、荷载、结构设计、地基处理、检验与监测等内容。 1.0.2 本标准适用于新建的陆上风电场风电机组塔架的地基基础设计。工程竣工验收和已建工程的改（扩建）、安全定检，应参照本标准执行。 1.0.3 风电场风电机组塔架的地基基础设计除应符合本标准外，对于湿陷性土、多年冻土、膨胀土和处于侵蚀环境、受温度影响的地基等，尚应符合国家现行有关标准的要求。
2 规范性引用文件 下列标准中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用标准，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些标准的最新版本。凡是不注日期的引用标准，其最新版本适用于本标准。 GB 18306 中国地震动参数区划图 GB 18451.1 风力发电机组安全要求 GB 50007 建筑地基基础设计规范 GB 50009 建筑结构荷载设计规范 GB 50010 混凝土结构设计规范 GB 50011 建筑抗震设计规范 GB 50021 岩土工程勘察规范 GB 50046 工业建筑防腐蚀设计规范 GB 50153 工程结构可靠度设计统一标准 GB 60223 建筑工程抗震设防分类标准 GB 50287 水力发电工程地质勘察规范 GBJ 146 粉煤灰混凝土应用技术规范 FD 002—2007 风电场工程等级划分及设计安全标准 DL/T 5082 水工建筑物抗冰冻设计规范 JB/T10300 风力发电机组设计要求 JGJ 24 民用建筑热工设计规程 JGJ 94 建筑桩基技术规范 JGJ 106 建筑基桩检测技术规范 JTJ 275 海港工程混凝土防腐蚀技术规范
风力发电机wind turbine 风电场wind power station wind farm 风力发电机组wind turbine generator system WTGS 水平轴风力发电机horizontal axis wind turbine 垂直轴风力发电机vertical axis wind turbine 轮毂（风力发电机）hub (for wind turbine) 机舱nacelle 支撑结构support structure for wind turbine 关机shutdown for wind turbine 正常关机normal shutdown for wind turbine 紧急关机emergency shutdown for wind turbine 空转idling 锁定blocking 停机parking 静止standstill 制动器brake 停机制动parking brake 风轮转速rotor speed 控制系统control system 保护系统protection system 偏航yawing 设计和安全参数design situation 设计工况design situation 载荷状况load case 外部条件external conditions 设计极限design limits 极限状态limit state 使用极限状态serviceability limit states 极限限制状态ultimate limit state 最大极限状态ultimate limit state 安全寿命safe life 严重故障catastrophic failure 潜伏故障latent fault dormant failure 风特性wind characteristic 风速wind speed 风矢量wind velocity 旋转采样风矢量rotationally sampled wind velocity 额定风速rated wind speed 切入风速cut-in speed 切出风速cut-out speed 年平均annual average 年平均风速annual average wind speed 平均风速mean wind speed 极端风速extreme wind speed 安全风速survival wind speed 参考风速reference wind speed 风速分布wind speed distribution 瑞利分布RayLeigh distribution 威布尔分布Weibull distribution 风切变wind shear 风廓线风切变律wind profile wind shear law 风切变指数wind shear exponent 对数风切变律logarithmic wind shear law 风切变幂律power law for wind shear 下风向down wind 上风向up wind 阵风gust 粗糙长度roughness length 湍流强度turbulence intensity 湍流尺度参数turbulence scale parameter 湍流惯性负区inertial sub-range 风场wind site 测量参数measurement parameters 测量位置measurement seat 最大风速maximum wind speed 风功率密度wind power density 风能密度wind energy density 日变化diurnal variation 年变化annual variation 轮毂高度hub height 风能wind energy 标准大气状态standard atmospheric state 风切变影响influence by the wind shear 阵风影响gust influence 风速频率frequency of wind speed 环境environment 工作环境operational environment 气候climate 海洋性气候ocean climate 大陆性气候continental climate 露天气候open-air climate 室内气候indoor climate 极端extreme 日平均值daily mean 极端最高extreme maximum 年最高annual maximum 年最高日平均温度annual extreme daily mean of temperature 月平均温度mean monthly temperature 空气湿度air humidity 绝对湿度absolute humidity 相对湿度relative humidity 降水precipitation 雨rain 冻雨freezing rain 霜淞rime 雨淞glaze 冰雹hail 露dew
实验一：风力发电机组的建模与仿真 姓名：文福西学号：171440138 班级：0314405 一、实验目标: 1. 掌握风速模型建立实现方法； 2. 掌握风力机模型建立实现方法； 3. 掌握发电机模型建立实现方法； 二、实验内容: 在MATLAB 下的simulink 中，建立风力发电机组的仿真模型，并进行仿真研究，对仿真的结果进行分析。 三、实验原理： 本实验分四个模块分别是风速的设计，风力机模型的建立，传动系统模型的建立，发电机模型的建立。 1.风速的设计 本文不考虑风向问题，仅从其变化特点出发，着重描述其随机性和间歇性，认为其时空模型由以下四种成分构成：基本风速b V 、阵风风速g V 、渐变风速r V 和噪声风速n V 。即模拟风速的模型为： V=b V +g V +r V +n V 2.风力机模型的建立 风力机是将风能转化为机械能的重要器件。能量的转化将导致功率的下降，它随所采用的风力机和发电机的形式而异，因此，风力机的实际风能利用系数。 风力机实际得到的有用功率为： 而风轮获得的气动转矩为： 为方便定量计算，通过有关研究资料的查找，风能利用系数的值可以近似的表示： 3.传动模型的建立 传动系统的简化运动方程为： Jr 为风轮转动惯量，单位 kgm 2；n 为传动比；Jg 为发电机转动惯量，单位 kgm 2；
Tg 为发电机的反转矩，单位 Nm 。 4.发电机模型的建立 发电机的反扭矩方程为： 四．实验结果和分析： 1.基本风速 模型如下: 仿真的时候假设初始风速为10m/s ，那么它的仿真图为： 分析：基本风速是作用于叶轮上的一个平均风速，是不随时间的变化而变化，可以看见输出的风速也是10m/s 。 2.阵风风速 模型如下: 仿真图为： 分析：通过仿真图可以看出阵风最大风速在6m/s ，并且在3s 左右的时候开始起风，大约在9s 左右停止。 9 9.2 9.49.69.81010.2 10.410.610.8 11
风力发电机组载荷计算 北京鉴衡认证中心 发言人：韩炜 2008-4-14 北京鉴衡认证中心
内容概要 1. 风力发电机组载荷计算目的 2. 风力发电机组载荷特点 3. 风力发电机组载荷计算 北京鉴衡认证中心
风力发电机组载荷计算目的 ? 对于设计：提供强度分析载荷依据，确保各部 件承载在设计极限内；优化运行载荷，提高机 组可靠性。 ? 对于认证：确保载荷计算应用了适当的方法， 工况假定全面且符合标准要求，结果真实可靠。北京鉴衡认证中心
风力发电机组载荷特点 ? 风 ? 空气动力学 ? 叶片动力学 ? 控制 ? 传动系统动力学 ? 电力系统 ? 塔架动力学 ? 基础 北京鉴衡认证中心
风力发电机组载荷计算 风力发电机组载荷计算标准 ? 陆上风机：GB18451.1（2001）；IEC61400-1（1999， 2005）；GL Guideline2003；… ? 海上风机：IEC61400-3；GL Guideline (Offshore) 2005? DNV- OS-J101 … 北京鉴衡认证中心
北京鉴衡认证中心 风力发电机组设计等级 （IEC61400-1：1999） 级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ S V ref [m/s] 50 42.5 37.5 30 V ave [m/s] 10 8.5 7.5 6 A I 15 [-] 0.18 0.18 0.18 0.18 a [-] 2 2 2 2 B I 15 [-] 0.16 0.16 0.16 0.16 a [-] 3 3 3 3 由设计 者规定 各参数 注： V ref ：轮毂处参考风速 V ave ：轮毂处平均风速 I 15：风速15m/s时的湍流强度 a: 斜度参数 风力发电机组载荷计算
【文件编号】 中材科技风电叶片车间常用英语 受控状态__________ 发放编号__________ 编制：__________ 审核：__________ 批准：__________
目录 组件/Parts ....................................... 错误!未定义书签。 设备&工装/Equipments&Devices ..................... 错误!未定义书签。 材料/Material .................................... 错误!未定义书签。 玻纤类/Fabric ................................ 错误!未定义书签。 芯材类/ Core Material ........................ 错误!未定义书签。 耗材类/Consumables ........................... 错误!未定义书签。 辅材类/Adding Material ....................... 错误!未定义书签。 树脂&粘接胶/Resin &Glue ...................... 错误!未定义书签。 油漆&腻子/Paint& Filler ...................... 错误!未定义书签。 避雷系统/Lightning Protection System ............. 错误!未定义书签。 金属件/Metal Pieces .............................. 错误!未定义书签。 2.工艺过程常用中英文词汇对照表 ....................... 错误!未定义书签。 工序类/Procedure ................................. 错误!未定义书签。 模具调试/Mold Debug .............................. 错误!未定义书签。 来料检查/ Incoming Inspection .................... 错误!未定义书签。 铺层/Lamination .................................. 错误!未定义书签。 灌注&预固化/Infusion&Pre-curing .................. 错误!未定义书签。 粘接/Bonding ..................................... 错误!未定义书签。 后处理/ Post-processing .......................... 错误!未定义书签。 3. 缩写/ Abbreviation ................................ 错误!未定义书签。 4. 维修工艺/ Maintenance Craft ....................... 错误!未定义书签。 真空灌注工艺维修方案/Infusion Process ........... 错误!未定义书签。 维修流程/Repaire Flow Diagram ................ 错误!未定义书签。
风力发电机组气动特性分析与载荷计算 目录 1前言 (2) 2风轮气动载荷 (2) 2.1 动量理论 (2) 2.1.1 不考虑风轮后尾流旋转 (2) 2.1.2 考虑风轮后尾流旋转 (3) 2.2 叶素理论 (4) 2.3 动量──叶素理论 (4) 2.4 叶片梢部损失和根部损失修正 (6) 2.5 塔影效果 (6) 2.6 偏斜气流修正 (6) 2.7 风剪切 (6) 3风轮气动载荷分析 (7) 3.1周期性气动负载................................................................................... 错误！未定义书签。 4.1载荷情况DLC1.3 (10) 4.2载荷情况DLC1.5 (10) 4.3载荷情况DLC1.6 (10) 4.4载荷情况DLC1.7 (11) 4.5载荷情况DLC1.8 (11) 4.6载荷情况DLC6.1 (11)
1 前言 风力发电机是靠风轮吸取风能的，将气流动能转为机械能，再转化为电能输送电网，风力机气动力学计算是风力机设计中的一项重要工作。特别是对于大、中型风机，其意义更为重大。风力机处于自然大气环境中，大气紊流、风剪切、风向的变化（侧偏风）和塔影效应等，这些现象使叶片受到非常复杂气动载荷的作用，对风力机的气动性能和结构疲劳寿命产生很大的影响。对一台大型风力发电机组来说，除风轮叶片产生机组的气动载荷外，机舱和支撑风轮和机舱的塔筒也产生气动载荷，这些都对机组的载荷产生影响。 2 风轮气动载荷 目前计算风力发电机的气动载荷有动量—叶素理论、CFD 等方法。动量—叶素理论是将风轮叶片沿展向分成许多微段，称这些微段为叶素，在每个叶素上的流动相互之间没有干扰，叶素可以认为是二元翼型，在这些微段上运用动量理论求出作用在每个叶素上的力和力矩，然后沿叶片展向积分，进而求得作用在整个风轮上的力和力矩，算得旋翼的拉力和功率。动量—叶素理论形式比较简单，计算量小，便于工程应用，估算机组初始设计时整机的气动性能，被广泛用于风力机的设计和性能计算，而且还用来确定风力机的动态载荷，不断地被进一步改进和完善。CFD 数值计算不需要对数学模型作近似处理，直接对流体运动进行数值模拟，从物理意义上说，数值求解N-S 方程的CFD 方法应该是最全面准确计算风力机气动特性的方法。但是，由于极大的计算工作量，数值计算的稳定性等原因，目前CFD 求解N-S 方程方法还远不能作为风力机气动设计和研究的日常工具。作为解决工程问题的工具还不太实际。为此在计算中应用动量—叶素理论方法来计算机组的气动载荷。 2.1 动量理论 动量理论是经典的风力机空气动力学理论。风轮的作用是将风的动能转换成机械能，但是它究竟能够吸收多大的风的动能就是动量理论回答的问题。下面分不考虑风轮后尾流旋转和考虑风轮后尾流旋转两种情况应用动量理论。 2.1.1 不考虑风轮后尾流旋转 首先，假设一种简单的理想情况： （1）风轮没有偏航角、倾斜角和锥度角，可简化成一个平面桨盘； （2）风轮叶片旋转时不受到摩擦阻力； （3）风轮流动模型可简化成一个单元流管； （4）风轮前未受扰动的气流静压和风轮后的气流静压相等，即p 1 = p 2； （5）作用在风轮上的推力是均匀的； （6）不考虑风轮后的尾流旋转。 将一维动量方程用于风轮流管，可得到作用在风轮上的轴向力为 ()21V V m T -= （1） 式中 m 为流过风轮的空气流量 T AV m ρ= （2） 于是 ()21V V AV T T -=ρ （3） 而作用在风轮上的轴向力又可写成 () -+-=p p A T （4） 由伯努利方程可得 ++=+p V p V T 222121ρρ （5） -+=+p V p V T 22222ρρ （6） 根据假设，p 1 = p 2，（5）式和（6）式相减可得
风电项目常用英语词汇 tubular tower 塔筒式塔架 lattice tower 桁架式塔架 nacelle 机舱 gearbox 齿轮箱 rotor shaft 转轴 generator 发电机 yaw base 偏航基座、偏航盘yaw gear 偏航齿轮asynchronous generator 异步发电机 turbine 涡轮 hub 轮毂 grid 电网 blade 叶片 diameter 直径 area swept 扫掠面积 speed of revolution 旋转速度 operational interval 转速变化范围 power regulation 功率调节 air brake 空气制动 cut-in speed 切入风速 nominal wind speed 额定风速 cut-out speed 切出风速 stop wind speed 停止风速 hub controller 轮毂控制器 pitch cylinder 桨距调节气缸 blade hub 叶片轮毂 blade bearing 叶片轴承 main shaft 主轴 oil cooler 油冷却器 parking brake 制动装置 service crane 维护吊车transformer 变压器 yaw 偏航 revolution 旋转 anemometer 测风仪 vane 风向标 planet/parallel axles 行星/平行轴microprocessor 微处理器 pitch regulation 桨距调节synchronous 同步的asynchronous 异步的 foundation 基础
1.5兆瓦风力发电机组塔筒及基础设计 摘要：风能资源是清洁的可再生资源，风力发电是新能源中技术最成熟、开发条件最具规模和商业化发展前景最好的发电方式之一。塔筒和基础构成风力发电机组的支撑结构，将风力发电机支撑在60—100m的高空，从而使其获得充足、稳定的风力来发电。塔筒是风力发电机组的主要承载结构，大型水平轴风力机塔筒多为细长的圆锥状结构。一个优良的塔筒设计，可以保证整机的动力稳定性，故塔筒的设计不仅要满足其空气动力学上得要求，还要在结构、工艺、成本、使用等方面进行综合分析。基础设计与基础所处的地质条件密不可分，良好的地质条件可以为基础提供可靠的安全保证，从风机塔筒基础特点的分析可以看出，风机塔筒基础的重要性及复杂性是不言而喻的。在复杂地质条件下如何确定安全合理的基础方案更是重中之重。 关键词：1.5兆瓦；风力发电机组；塔筒；基础；设计 1、我国风机基础设计的发展历程 我国风机基础设计总体上可划分为三个阶段，即2003年以前小机组基础的自主设计阶段，2003— 2007年MW机组基础设计的引进和消化阶段，2007年以后MW机组基础的自主设计阶段， 在2003年以前，由于当时的鼓励政策力度不大，风电发展缓慢，2002年末累计装机容量仅为46.8万kw，当年新增装机容量仅为6.8万kw，项目规模小、单机容量小，国外风机厂商涉足也较少，风机基础主要由国内业主或厂商委托勘测设计单位完成，设计主要依据建筑类的地基规范。 从2003年开始，由于电力体制改革形成的电力投资主体多元化以及我国开始实施风电特许权项目，尤其是2006年《可再生能源法》生效以后，国外风机开始大规模进入中国，且有单机容量600kw、750kw很快发展到850kw、1.0MW、1.2MW、1.5MW 和2.0MW，国外厂商对风机基础设计也非常重视，鉴于国内在MW风机基础设计方面的经验又不够丰富，不少情况下基础设计都是按照厂商提供的标准图、国内设计院
基于MATLAB的“风力发电机运行仿真” 软件设计 摘要 关键词 1前言 1.1建模仿真的发展现状 20世纪 50—60年代, 自动控制领域普遍采用计算机模拟方法研究控制系统动态过程和性能。“计算机模拟”实质上是数学模型在计算机上的解算运行, 当时的计算机是模拟计算机, 后来发展为数字计算机。1961年G.W.Morgenthler 首次对仿真一词作了技术性的解释，认为“仿真”是指在实际系统尚不存在的情况下，对于系统或活动本质的复现。目前，比较流行于工程技术界的技术定义是系统仿真是通过对系统模型的实验，研究一个存在的或设计中的系统。仿真的三要素之间的关系可用三个基本活动来描述。如图1 图1 系统仿真三要素之间的关系 20世纪50年代初连续系统仿真在模拟计算机上进行, 50年代中出现数字仿真技术, 从此计算机仿真技术沿着模拟仿真和数字仿真两个方面发展。60年代初出现了混和模拟计算机, 增加了模拟仿真的逻辑控制功能, 解决了偏微分方程、差分方程、随机过程的仿真问题。从60-70代发展了面向仿真问题的仿真语言。20世纪80年代末到90年代初, 以计算机技术、通讯技术、智能技术等为代表的信息技术的迅猛发展, 给计算机仿真技术在可视仿真基础上的进一步发展带来了契机, 出现了多媒体仿真技术。多媒体仿真技术充分利用了视觉和听觉媒体的处理和合成技术, 更强调头脑、视觉和听觉的体验, 仿真中人与计算机交互手段也更加丰富。80年代初正式提出了“虚拟现实”一词。虚拟现实是一种由计算机全部或部分生成的多维感觉环境, 给参与者产生视觉、听觉、触觉等各种感官信息, 使参与者有身临其境的感觉, 同时参与者从定性和定量综合集成的虚拟环境中可以获得对客观世界中客观事物的感性和理性的认识。图2体现
定速风电机组的仿真 组员：32111222王浩32111208 乐姗姗32111207 瞿 振林32111212 刘洁波 一、简单介绍 基于普通感应发电机的定速风电机组，一般由风轮、轴系（包括低速轴LS 高速轴HS 和齿轮箱组成）、感应发电机组等组成，如图1所示。发电机转子通过轴系与风电机组风轮连接，而发电机定子回路与电网用交流线路连接。这种类型的风电机组一旦起动，其风轮转速是不变的（取决于电网的系统频率），与风速无关。在电力系统正常运行的情况下，风轮转速随感应发电机的滑差变化。风电机组在额定功率运行状态下，发电机滑差的变化范围为1%~2%因此正常运行时 风轮转速仅在很小范围内变化。 、工作原理: 风电机组通过三叶片风轮将风能转换成机械能，风能输出的机械功率为: * = 0） 注释： 式中，Q表示空吒帶戸是通过凤力机叶片附轨速'A,心a分别均叶光速出、叶片険转半径、叶片捻转角速度；A衷小叶片扫风面积；口为功率系敦。Q与叶尖猱出入以及叶片 根据不同的取值，可得到的曲线如图2所示，从图中可以看出，对应某一确定的浆距
角，有一极大值存在，也就是说，当风力机运行时不能保证在所有的风
速下都能够产生最大的功率输出。的理论最大值为 0.593，这就是著名的Betz 极限。 Q.5i ------------------------------------------------------------------ 6 S 10 12 M 16 图2:关系曲线 定速风电机组的风轮从风中获取机械能，然后通过齿轮轴系传递给感应发电 机,感应发电机再把机械能转换成电能， 输送到电网中。感应发电机向电网提供 有功功率，同时从电网吸收无功功率用来励磁。 因为这种类型的感应发电机无法 控制无功功率，所以利用无功补偿器来改善风电机组的功率因数， 降低机组从电 网中吸收的总的无功功率。现代定速风电机组的风轮转速为 15~20r/min ，发电 机转子的同步转速与电网频率对应。 定速风电机组可以采用定浆距控制， 也可以采用叶片角控制。其中，定浆距 控制风电机组为被动失速控制，它将叶片以固定浆距角用螺栓固定在轮毂上，在 给定风速下，风电机组风轮开始失速，失速条件始于叶片根部，并随着风速加大 逐渐发展到全部叶片长度。这种失速控制方式成本低廉，但是低风速下风电机组 发电效率较低。而叶片角控制定速风电机组为采用负浆距角的主动失速控制方式。 主动失速设置为在风速低于额定风速时优化处理，在风速超过额定风速时限制出 Tubwie Puma CtEiiKLciislics aigfc bc*a _ 0 0 02 04 0G OB 1 12 1.4 Tuitme speed (pi 风电常用英语单词汇总 一、技术参数： 风电场 wind farm wind power station 风力机 wind turbine ['t??ba?n; -?n] 风力发电机组 wind turbine generator ['d?en?re?t?] system 水平轴风力机 horizontal [h?r?'z?nt(?)l] axis ['?ks?s] wind turbine 垂直轴风力机 vertical ['v??t?k(?)l] axis wind turbine rated ['re?t?d] power 额定功率rated wind speed 额定风速 Cut-in wind speed 切入风速 cut-out wind speed 切出风速Survival [s?'va?v(?)l] wind 最大风速/安全风速 rotor['r??t?] diameter [da?'?m?t?] 风轮直径 Swept[swept] area 轮扫面积 rotational [ro'te??nl] direction [d??rek?n] 旋转方向 Tile [ta?l] 倾角 coning ['k?uni?] 锥角 Rotational [ro'te??nl] speed range 转速范围 blade number 叶片数 Blade [ble?d] length 叶片长度 reactive [r?'?kt?v] power 无功功率 upwind [?p'w?nd]上风向 downwind [da?n'w?nd]下风向 gust[g?st]阵风hub height [ha?t]轮毂高度 power curve [k??v]功率曲线 blade material 叶片材料 Glass-fiber reinforced resin 玻璃钢增强树脂 Gearbox ['g??b?ks]齿轮箱 One stage planet and two stage parallel axis cylindrical 一级行星两风电场常用英语
相关主题
文本预览