風力發電控制技術的案例
風力發電機組的噪聲控制
風力發電機組的噪聲控制
http://www.newenergy.com.cn 2006-6-7 14:24:00 中國風能協會
摘 要：
簡要分析了風力發電機組的噪聲源，重點介紹了阻尼減振降噪控制和噪聲傳播降噪控制的原理和方法，提出風力發電機組的噪聲控制措施和方法。
關鍵詞：風力發電機 阻尼減振 噪聲控制
0 引言
能源是現代社會和經濟發展的基礎。在常規能源告急和全球生態環境惡化的雙重壓力下，風能作為最有開發利用前景和技術最成熟的一種新能源和可再生能源之一，已成了全球能源工業關注的熱點。自二十世紀七十年代以來，風能開發和利用在歐美發達國家發展非常迅速，風力發電的技術也日趨成熟。中國國家計委于1996 年3 月制定了“乘風計劃”，以風力發電機的國產化來帶動風電場建設的產業化。該計劃旨在采取技貿結合的形式，引進國外先進技術，通過消化吸收，達到自主開發，自行設計和制造大型風力發電機的能力[1]。
風能開發能減輕空氣污染和水污染，但如果處理不當，則會增加噪聲污染。近幾年，隨著風力發電機國產化程度的不斷擴大，而我國制造業與歐美發達國家還有一定的差距，因此國產化風力發電機振動噪聲問題逐漸顯現出來。風力發電場附近居民對風力發電機組產生大噪聲煩擾的投訴、申告也越來越多，甚至威脅到風力發電機的正常國產產業化，因此，風力發電機的減振降噪控制是非常重要和必要的。本文將重點討論阻尼減振降噪技術和噪聲傳播降噪技術在風力發電機組噪聲控制中的應用。
1 噪聲源分析
風力發電機組工作過程中在風及運動部件的激勵下，葉片及機組部件產生了較大的噪聲，其噪聲源主要有：
（1）機械噪聲及結構噪聲
齒輪噪聲。
展開 2024山東光伏發電展，風力發電展，儲能技術展，青島輸配電設備展
參展范圍：
1、光伏展區
◆光伏組件、電池片、逆變器、匯流箱、控制器、接線盒、晶硅/薄膜材料、光伏支架、追蹤系統、光伏電纜、封裝玻璃、光伏生產設備、光伏運維及檢測系統等光伏配套產品及設備、光伏路燈、光伏熱水器等光伏應用電子產品。
2.儲能展區
◆儲能材料、技術、產品、設備、儲熱中高溫應用；離網逆變器；各類蓄電池（鎳氫電池、釩液流電池、鋰離子電池、鈉離子電池、鉛酸蓄電池、鈉硫電池、液流電池等）；電容器；儲能應用解決方案；充交換電站產品；新能源汽車；充電樁；家庭儲能系統等儲能技術及產品等。
3.智慧能源、智慧照明、電力設備及其他綜合能源展區
◆能源計量與物聯、智能輸配電網建設、能源管控平臺、智能微電網、智慧能源園區建設方案、售電模式及案例、能源互聯網等智慧能源新產品新技術等。
4.光伏工程及系統
◆光伏系統集成、太陽能空氣調節系統、農村光伏發電系統、太陽能檢測及控制系統、太陽能取暖系統工程、太陽能光伏工程程序控制和工程管理及軟件編制系統
5.太陽能與綠色建筑
◆太陽能熱利用、太陽能光伏、光熱發電、太陽能制冷系統及設備、太陽能燈具及建筑材料、LED 技術及產品、太陽能配件、綠色建筑節能產品、綠色新型建筑材料。
6.充換電及配套設備
◆充電樁、充電站、充電站配電設備、停車場充電設施及智能監控設備等；電動汽車儲充換電站、光儲充一體化解決方案等。
7.
展開 案例分享 | 基于海克斯康技術的渦輪增壓風力發電機設計與分析
為了進一步提高其在全球范圍內的采用率，需要應用 CAE 技術降低其能源生產成本并提高其可靠性。
H2O Turbines Ltd 是英國渦輪增壓風力發電機技術專家。該公司已經建造了一個創新的3KW家用渦輪機，該渦輪機使用專利技術將風能轉化為熱能和電能（圖 1）。該渦輪機足夠小，無需規劃許可即可安裝在后花園中，并將旋轉運動能量轉換為儲存的熱能。簡單來說，當風吹來時，渦輪機的頂部開始旋轉，旋轉軸進入渦輪機的底部進行運轉。渦輪機不使用電氣元件，在運行和發電過程中不燃燒碳，也不使用貴金屬。為了提供更多的清潔熱能，這項技術的升級及推廣計劃正在有序進行中。英國的 DOCAN 是一家先進的工程咨詢和 CAE 軟件分銷公司，一直為H2O Turbines 提供工程支持，支持原型開發和 FEED（前端工程設計）項目。他們一直使用海克斯康的軟件和技術支持這種創新的新型可再生能源系統的開發。
圖 1：渦輪系統的 3D CAD
海克斯康于 2018 年收購BRICSCAD，用于生成新型渦輪系統的 2D 和 3D 幾何并提供 3D 可視化。
將 MSC Apex 應用于幾何形狀處理，以便對葉片結構的不同配置進行快速的結構研究。通過中性面提取、網格劃分和運行分析，可在幾分鐘內完成固有頻率分析（圖 2 和 3）。這一部分對于設計很重要，避免在風載和運行下激發固有頻率。
圖 2：使用 MSC Apex 進行幾何清理
圖 3：固有頻率分析
事實上，H2O 渦輪機將風能轉化為機械能，然后再轉化為熱能。
為了將能量從渦輪機傳輸到加熱系統，將使用大型行星齒輪系統。
展開 磁力傳動技術延長海上風力發電場的使用壽命
無論是汽車發動機、風力渦輪機，還是隨處可見的腕表，扭矩轉換和旋轉功率的傳遞都是眾多技術的重要組成部分。
傳統的傳動系統通常利用一組機械齒輪或軸來進行扭矩和功率的傳遞。機械傳動裝置中的連續接觸部位容易受到摩擦、磨損和過載的影響。隨著傳動技術的應用不斷向著更加惡劣和極端的環境擴展，機械傳動裝置的局限性可能造成嚴重危害。在交通不便、環境惡劣的地區，更換故障的傳動裝置是一項極具挑戰的任務，需要付出巨大的代價。
無摩擦動力傳遞
Sintex 公司的工程師開發了一套具有更高穩定性和可靠性的新型傳動系統：磁力聯軸器。這種聯軸器的特別之處在于動力的傳遞是依靠磁力而非機械力來實現，因此避免了接觸和磨損，大幅延長了傳動系統的使用壽命。扭矩聯軸器的動力傳遞依靠同軸的永磁體陣列（圖 1）。當電源開啟后，一個驅動器開始轉動，它與另一個驅動器間的耦合磁場會帶動另一個驅動器以相同的速度轉動。該系統中的旋轉功率傳遞與機械傳動裝置相似，但是由于沒有摩擦，所以不存在過載風險。如果電機傳遞的扭矩過大，則聯軸器會限制對軸施加過量扭矩，這一機制可防止軸所承受的扭矩值超過設計極限，從而保證系統能夠在預期工作條件下持續運行。
圖 1. 磁力聯軸器結構示意圖。
對于海上風力發電機和采用復雜泵系統的行業來說，Sintex 的非接觸式磁力聯軸器是一款理想的產品。海上風力發電場因發電量大的優勢而備受關注。然而由于風機零部件維修難度極大，因此這些零部件需要具備高度的可靠性。在單臺渦輪機中，磁力聯軸器將能量從電機傳遞給水泵，用于全天 24 小時冷卻電子元件。由于海上風力發電系統的遠程離岸安裝，預防性維護或維修任務非常繁重，且成本高昂，因此磁力聯軸器的可靠性成為了重中之重。驅動器之間的間隙可以輕松容納一個隔離密封套（圖 2），其作用是隔離不同的介質，形成密封系統。
展開 
基于adams和simulink聯合仿真技術的風力發電機組系統設計分析
本論文將聯合仿真技術運用于風電機組的虛擬樣機模型建立中，從風電機組的空氣動力學理論、系統聯合仿真分析模型、整機性能分析、振動特性仿真分析進行了研究。
基于adams和simulink聯合仿真技術的風力發電機組系統設計分析3.rar
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基于聯合仿真技術的風力發電機組系統設計分析.part1.rar
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基于adams和simulink聯合仿真技術的風力發電機組系統設計分析
MSC.ADAMS_風電機組仿真.rar
基于GDW理論的風力發電機整機性能分析.rar
基于聯合仿真技術的風力發電機組系統設計分析.rar
失速型風力發電機系統振動仿真分析.rar
為什么風力發電機轉得那么慢還能發電？
風力發電機是將風能轉換為機械功，機械功帶動轉子旋轉，最終輸出交流電的電力設備。
我們曾報道過位于丹麥的V164，高達220米，上面安裝有3個巨型葉片，每個葉片長達80米。一天24小時能發電26萬度，足夠滿足數百戶家庭1個月的用電量。
關于這個發電量，小編收到大家的疑問比較多，風機轉得這么慢能發電嗎，發電量真的有那么多嗎？
大家都玩過手搖發電手電筒吧，使勁的搖幾下，手電真的能亮一會，但是持續的時間并不長。最經典的要數手搖剃須刀了，記得上高中那會，十分流行（一不小心就暴露年齡了）。
當然，風機并不同于這種手搖玩具，它真的在發電！
其實，風機葉片轉速慢的原因很簡單，這跟自身的重量以及風速有很大關系。
越大型的風機，葉片越長，重量越大，轉得越慢。1.5兆瓦風機葉片重約6噸，是0.75兆瓦風機葉片的1.8倍，但每分鐘才轉18圈，只有0.75兆瓦風機的3/4。
風機葉片的轉速跟風速也有很大關系，風速越快，風機轉得越快。1.5兆瓦風機在風速達到3米每秒時，就可以通過轉動齒輪提高轉速，從而帶動發電機發電。
那么，風機葉片轉速能不能隨著風速的增加而無限增大呢？
那肯定不是。
當風速超過風機限定速度時，風機就要停止工作。因為如果轉速過快，離心率大大增強，慣性趨勢會打破風機自身的平衡，葉片就容易折斷。
因此，每種型號的風機都有最大轉速。
展開 Workbench fluent風力發電機組葉片流場及溫度場仿真，附詳解視頻及原模型 ￥96
本文檔提供基于ANSYS的風力發電機組溫度場仿真全流程指南，涵蓋幾何處理、網格劃分、求解設置及后處理等核心環節，結合實用技巧與問題解決方案，助力用戶高效完成熱場分析，支撐機組熱管理設計與性能優化。
請使用全英文路徑完成整個流程。
1. 幾何建模與處理
1.1 幾何導入與預處理
啟動SpaceClaim模塊
在ANSYS Workbench中創建新項目，拖拽 “fluid flow(fluent)”模塊至項目流程圖。右鍵選擇“edit Geometry in SpaceClaim ”進入幾何建模界面。
通過菜單欄“File”→“Import”導入風機模型（支持格式：STEP、IGES、Parasolid等），直接拖拽模型到窗口也行。若模型包含多余部件（如螺栓、支架），需手動刪除以簡化計算。
幾何切割與旋轉操作。平面切割：選擇選項卡中的切割工具，以塔筒底部或葉片根部為參考平面進行切割，斷開幾何體的連接。此步驟確保后續旋轉操作僅作用于葉片部分。通過“Move”工具中的“Rotate”功能調整葉片至停機狀態（一個葉片朝下）。該軟件需要單獨學習操作的，可以關注作者的其他課程。
合并幾何體：使用“Combine”功能將旋轉后的葉片與塔筒合并為單一部件，避免后續分析中出現接觸面不連續問題。使用“Repair”工具修復模型中的微小縫隙或重疊面，確保幾何封閉性。對于復雜曲面（如葉片翼型），可通過“Simplify”功能減少局部細節，提升網格生成效率。
1.2 流體域抽取
創建外部流體域：在SpaceClaim中，選擇“準備”選項卡，使用“外殼”工具沿風機周圍生成長方體流體域，可以鍵盤上直接輸入數值。建議尺寸為風機幾何的20-30倍。
展開 風力發電原理介紹
風機的葉片越大，功率越大，相應發電量就越多。
比如，1.5兆瓦風機在滿功率發電的情況下，一小時能發1500度電。以一個三口之家在夏季高峰季平均每天用30度電計算，差不多能用50天。
風力發電的種類
盡管風力發電機多種多樣，但歸納起來可分為兩類：①水平軸風力發電機，風輪的旋轉軸與風向平行；②垂直軸風力發電機，風輪的旋轉軸垂直于地面或者氣流方向。
水平軸風力發電機
水平軸風力發電機科分為升力型和阻力型兩類。升力型風力發電機旋轉速度快，阻力型旋轉速度慢。對于風力發電，多采用升力型水平軸風力發電機。大多數水平軸風力發電機具有對風裝置，能隨風向改變而轉動。對于小型風力發電機，這種對風裝置采用尾舵，而對于大型的風力發電機，則利用風向傳感元件以及伺服電機組成的傳動機構。
風力機的風輪在塔架前面的稱為上風向風力機，風輪在塔架后面的則成為下風向風機。水平軸風力發電機的式樣很多，有的具有反轉葉片的風輪，有的再一個塔架上安裝多個風輪，以便在輸出功率一定的條件下減少塔架的成本，還有的水平軸風力發電機在風輪周圍產生漩渦，集中氣流，增加氣流速度。
垂直軸風力發電機
垂直軸風力發電機在風向改變的時候無需對風，在這點上相對于水平軸風力發電機是一大優勢，它不僅使結構設計簡化，而且也減少了風輪對風時的陀螺力。
利用阻力旋轉的垂直軸風力發電機有幾種類型，其中有利用平板和被子做成的風輪，這是一種純阻力裝置；S型風車，具有部分升力，但主要還是阻力裝置。這些裝置有較大的啟動力矩，但尖速比低，在風輪尺寸、重量和成本一定的情況下，提供的功率輸出低。
展開 風力發電機的模態分析
本案例用SIMSOLID對風力發電機進行了快速的模態分析。
模型如下圖所示，底部固支：
在analysi下拉選項中選擇Modal進行模態分析，如下圖所示：
設定分析的模態數量為10，計算所得前10階固有頻率如下圖所示：
其中前三階模態如下：
一階模態
二階模態
三階模態
通過SIMSOLID，可以方便的播放模態動畫。
展開 
samcef 的 風力發電仿真
風機傳動鏈對風機動態負載的重要影響。在風機設計軟件samcef for wind turbine（S4WT）中包含對多種傳動鏈結構的參數化建模，如單軸承，雙軸承等。在較精確的風載荷輸入條件下，可以對每種設計理念進行評估，幫助設計者仔細觀察傳動鏈上，如齒輪箱內部各部分的載荷，進而對風機部件或整機的疲勞特性及壽命進行評估，也可以對軸承的受力進行瞬態分析和FFT下分析。對直驅風機，軟件也能夠進行詳細的建模，對同步電機可以利用轉子的偏心程度模擬電機的受力及轉矩等。
利用SWT軟件構建的1.5MW高精度模型的效果如gif圖，采用的IEC 1 A 湍流風，從啟動到停機圖過程仿真。
samcef SWT 風力發電論文幾篇
Samcef wind turbine（SWT）在風力發電機組設計方面有著巨大優勢，分享幾篇基于SWT的風機設計碩士論文。
（1）
基于TLP原理的海上風機
對基于TLP原理的海上風機浮式基礎進行了概念設計。通過對不同平臺型式的特點分析，選定了TLP平臺基礎型式；初步確定了浮式基礎的主尺度。對海上張力腿浮式風機整體結構進行了動力響應研究。對基于TLP原理的海上風機浮式基礎進行了水動力性能研究及結構設計，進行了波浪載荷預報。此外，還進行了總體強度分析。設計了海上張力腿浮式風機縮尺比試驗模型，進行了試驗方案設計。
（2）
隨機風速下風電齒輪傳動系統的動態特性分析
基于samcef windturbine的虛擬樣機技術和有限元分析方法，對齒輪系統的動態特性進行分析，在驗證仿真模型正確的基礎上，得到系統的輪齒間動態嚙合力和動態軸承力。對結果分析表明，軸承力受外載荷影響的作用明顯，隨載荷的變化具有相同的變化趨勢，兩級行星輪系所受力矩大于平行軸傳動，在系統運行時更容易發生失效現象。
在滿足系統正常運轉及疲勞強度的條件下，根據系統可靠性定義，設計齒輪系統的可靠模型，以基本設計參數為變量，對風力發電機齒輪系統的兩級行星輪系做優化設計。
（3）
風機關鍵部件的多體動力學分析
文章首先依據3MW風力發電機組相關參數，對風力發電機組的不同部件采用不同的建模方式，在實體模型的基礎上進行風機關鍵部分的超單元建模，超單元法在風力發電機組中的應用大大縮減了模型的自由度，對機艙底盤和輪轂主軸的超單元模型與有限元的模型模態的進行對比。
搭建整機模型，根據IEC標準進行了風模型創建，工況設計，載荷計算及后處理。在瞬態分析中做了三方面研究：控制器性能檢測研究，風速對載荷的影響研究及自動譜分析。
百度鏈接：http://pan.baidu.com/s/1sjkiyux
展開 風力發電機風和地震耦合 workbench
怎么用workbench做風力發電機的耦合 風機葉片要考慮動量理論
ANSYS新聞：使用仿真加速風力發電
使用仿真加速風力發電：http://www.ansys-blog.com/wind-turbine-accelerating-simulation/
