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新能源风力发电技术与自动化技术研究
Research on New Energy Wind Power Generation Technology and Automation Technology
风条件。机舱还设有登机入口以供登塔检修人员进入机舱和筒式塔架。齿轮箱作
为风电设备的核心装置之一，因其常年工作在高空、严寒酷暑等多变的工况下，
成为风电设备出现故障率最高的部件之一。为了保障正常运行，最有效的方法是
进行较全面的动力学分析。塔架是能支撑风力发电机的机械部件。它的设计特点
是有足够的疲劳强度，不仅能承受风轮引起的振动载荷，而且还包括起动和停机
的周期性影响、突发变化和塔影效应等方面。除此之外，塔架要求刚度适度，其
自振频率应避开运行频率的整数倍。
3. 风力发电机的安全维护
风力发电机在安全维护方面主要有两种体现，一是风力发电机状态监测技
术。具体的监测有以下几种：振动监测、油液监测、过程参数监视和性能参数检
查。二是风力机的故障诊断技术。风力系统中发电机的常见故障包括定子绕组故
障（12.98%）、轴承故障（41.77%）、转子导条和端环故障（7.64%）、转轴或
连轴器故障（4.3%）以及其他各种故障。
4. 风力发电机的设计成本
风力发电机的成本涉及很多，总体可分为投资成本和运行成本。投资成本分
为风电机组成本、选址和安装成本；运行成本分为风电机组运行和维修成本、保
险成本、土地成本和项目管理成本。因此降低风力发电机的成本，能够从很大程
度上促进风力发电产业的发展和壮大。
（三）风力发电机组的仿真系统
仿真是 20 世纪 40 年代末，伴随着计算机技术的发展而逐步形成的一门新兴
学科。仿真（Simulation）就是通过建立实际系统模型并利用所建模型对实际系
统进行研究的过程。
1. 风力发电机部件的仿真
在叶轮叶片方面，对于它的气动性能的仿真研究，张果宇等用 Gambit 建模
软件对风力机单叶片进行三维建模，对风力机叶片则用 Fluent 软件进行气动性能
的数值模拟，仿真得出叶片气动流场流态。Takanashi 等提出了飞轮储能系统，
采用计算机仿真软件 PSCAD/EMTDC 将该方法和传统输出滤波控制进行比较、
分析，证明了该方法对于孤立的小型电网频率的稳定性具有明显的效果，解决了
风力发电的输出波动变化，改善了电能质量，并且使得频率偏差可以控制在理想
的范围内。而 Heege 等用有限元方法，建立了风力发电机组的多体动力学模型。
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