Page 131 - 新能源风力发电技术与自动化技术研究

第三章 风力发电机组设计与优化

在紧急制动工况下，用叶素理论计算风力发电机的气动载荷，对叶片主轴和齿轮
箱的载荷变化情况进行了仿真计算。细化到轴承，Tsai 等将主动磁轴承运用到风
力发电中，在设计的样机中对仿真结果进行了验证，得出的结果是提高了能量转

换的效率。
2. 风力发电机系统的仿真
在传动系统方面，Schlecht 等将风力机的一组确定载荷作为输入，利用
SIMPACK 软件对 600kW 风电机传动系统进行了仿真计算，得到了传动系统在正

常运转和制动情况下的载荷。在控制系统仿真方面，陈益广等对 1.5MW 直驱式
永磁风力发电系统进行了仿真研究。仿真结果表明：一种改进的、最大功率追踪
（MPPT）控制方法能够保证发电系统稳定的运行。而任丽蓉针对风力发电系统
的非线性、时变和强耦合的特点，提出了基于模糊控制的风机电动变桨距仿真系

统。将模糊控制引入到变桨距控制中，在高于额定风速的情况下，根据主控制器
因风速变化计算出的桨距角变化量来调节桨叶的位置。最后利用 Simulink 构建
整个控制系统，用 Matlab 对变桨距控制系统进行仿真。在偏航系统方面，基于
现有的液压偏航系统，闫利文等通过 AMESim 仿真选出了最合适的阻尼孔尺寸、

最合适的蓄能器容积。仿真结果能够有效地缓解偏航系统中制动缸工作时冲击过
大的问题。而邹宇等对偏航控制系统的硬件电路和系统软件用 Prmeus 进行仿真，
并且用 Matlab 对控制算法设计的合理性进行验证考核，为实际偏航控制系统研
发提供了依据和指导。

最近，利用 VR 技术，通过机组的三维模型运动与运行曲线相结合的方式，
展示机组的不同运行状态，并在此基础上利用关系数据库技术，实现了机组常见
故障的位置模拟、故障分析、问题处理和危险点控制。随着军事和科学技术的迅
猛发展，仿真已成为各种复杂系统研制工作的一种必不可少的手段。风力发电机

在其部件和各个系统方面有着不同的仿真，其目的是得到更好的风力发电机应用
系统和风力发电机结构。仿真对风力发电机的应用有着深远的意义。
（四）风力发电机的新型技术及其展望

1. 叶轮叶片的新型材料
新型叶片材料的提出使得叶片的发展趋向于更长、更轻。不仅如此，它的提
出会更加有利于叶轮设计理念的完善。近期提出的第一种新型叶片材料是热塑性
复合材料（CBT 树脂系统），它具有密度小、抗冲击性能强和生产时间短等特点。

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