风机数学模型.pdf

整个风力发电机模型构成整个风力发电机模型构成整个风力发电机模型构成整个风力发电机模型构成 p c wind P v WW P R P W G nmnm nnn a hA W G 图图图图 风机模型结构风机模型结构风机模型结构风机模型结构 风速模型风速模型风速模型风速模型 风速风速风速风速 sin1 0 tvtAvtv g k kk 阵风阵风阵风阵风 1 sin 4 max 1 2 t g g g e v tv 风能计算模型风能计算模型风能计算模型风能计算模型 风能模型风能模型风能模型风能模型 3 2 1 AvPwind 其中其中其中其中 空气密度空气密度空气密度空气密度 RT p p 为气恪为气恪为气恪为气恪 T 为温度为温度为温度为温度 R 为气体常数为气体常数为气体常数为气体常数 A 为风轮为风轮为风轮为风轮 扫掠面积扫掠面积扫掠面积扫掠面积 v 为风速为风速为风速为风速 根据经悚公式根据经悚公式根据经悚公式根据经悚公式 惏据海拔高度计算空气密度惏据海拔高度计算空气密度惏据海拔高度计算空气密度惏据海拔高度计算空气密度 H10194 1 4 0 H 为海拔高度为海拔高度为海拔高度为海拔高度 海平面上海平面上海平面上海平面上 温度温度温度温度 T 288K 时的标准空气密度为时的标准空气密度为时的标准空气密度为时的标准空气密度为 3 0 m 225kg 1 风能转换为机械能模型风能转换为机械能模型风能转换为机械能模型风能转换为机械能模型 3 1 2 1 AvcPcP pwindpWW 1 v为来流前风速为来流前风速为来流前风速为来流前风速 p c为风能利用系数为风能利用系数为风能利用系数为风能利用系数 是情尖速比是情尖速比是情尖速比是情尖速比 桨距角的变化函数桨距角的变化函数桨距角的变化函数桨距角的变化函数 可惣描述为可惣描述为可惣描述为可惣描述为 1 c 5 x 4321 6 eccc 1 cc p c 系数系数系数系数x cc 61 根据不同风机而惻根据不同风机而惻根据不同风机而惻根据不同风机而惻 参数参数参数参数 1 的定惴惁有多种的定惴惁有多种的定惴惁有多种的定惴惁有多种 取其中惊种取其中惊种取其中惊种取其中惊种 3 1 035 0 08 0 11 各系数取值各系数取值各系数取值各系数取值 21c5c0c4 0c116c5 0c 654321 桨距角桨距角桨距角桨距角 变化变化变化变化 00 400 风轮风轮风轮风轮滞后滞后滞后滞后模型模型模型模型 引起风轮引起风轮引起风轮引起风轮动态变化动态变化动态变化动态变化的因素有的因素有的因素有的因素有 风轮相对于风速转速的悄迟风轮相对于风速转速的悄迟风轮相对于风速转速的悄迟风轮相对于风速转速的悄迟 情片谐振等情片谐振等情片谐振等情片谐振等 2 1 1 1 W W W WW R sT sT K P P 在中型惻步发电机失速发电系统中在中型惻步发电机失速发电系统中在中型惻步发电机失速发电系统中在中型惻步发电机失速发电系统中 参数可估计为参数可估计为参数可估计为参数可估计为 9s 0T 3s 3T 1 21 WWW K 机械本征振荡机械本征振荡机械本征振荡机械本征振荡 考虑离心力考虑离心力考虑离心力考虑离心力 重力重力重力重力 气动力气动力气动力气动力 回转力矩作用在塔架上回转力矩作用在塔架上回转力矩作用在塔架上回转力矩作用在塔架上 产生的扭曲产生的扭曲产生的扭曲产生的扭曲 弯曲弯曲弯曲弯曲 偏惕等偏惕等偏惕等偏惕等 系统本身固有系统本身固有系统本身固有系统本身固有 并施加惣谐波功率输出并施加惣谐波功率输出并施加惣谐波功率输出并施加惣谐波功率输出 sin 1 0 3 1 2 1 km t kkm k k m kmkmkRW dmtg thtgaAPP k A 第第第第 k 次本征振荡幅值次本征振荡幅值次本征振荡幅值次本征振荡幅值 k 第第第第 k 次本征振荡频率次本征振荡频率次本征振荡频率次本征振荡频率 k h 第第第第 k 次本征振荡调节系数次本征振荡调节系数次本征振荡调节系数次本征振荡调节系数 m 谐波谐波谐波谐波 km g 第第第第 k 次本征振荡次本征振荡次本征振荡次本征振荡 第第第第m次谐波分布次谐波分布次谐波分布次谐波分布 km a km g的归惊化幅值的归惊化幅值的归惊化幅值的归惊化幅值 km 第第第第 k 次本征振荡次本征振荡次本征振荡次本征振荡 第第第第m次谐波相位次谐波相位次谐波相位次谐波相位 t 时间时间时间时间 取值如下取值如下取值如下取值如下 K 本征振本征振本征振本征振 荡源荡源荡源荡源 k A k rad s k h m km a km 1 0 8 0 1 不对称不对称不对称不对称 0 01 1 1 2 0 2 2 1 0 5 0 2 涡流涡流涡流涡流 塔架相塔架相塔架相塔架相 互作用互作用互作用互作用 0 08 1 1 2 0 5 2 3 情片情片情片情片 0 15 5 42 t g t g5 0 2111 2 1 0 0 齿轮箱传动轴齿轮箱传动轴齿轮箱传动轴齿轮箱传动轴模型模型模型模型 作用在第作用在第作用在第作用在第 i 个质量体上的运动方程个质量体上的运动方程个质量体上的运动方程个质量体上的运动方程 dt d D dt d J i iiiiii i i 1 1 2 2 其中其中其中其中 i J 第第第第 i 个质量体惯性力矩个质量体惯性力矩个质量体惯性力矩个质量体惯性力矩 i 第第第第 i 个质量体扭角个质量体扭角个质量体扭角个质量体扭角 t 时间时间时间时间 i 施加在第施加在第施加在第施加在第 i 个质量体上的外转矩个质量体上的外转矩个质量体上的外转矩个质量体上的外转矩 1 1 iiii 第第第第 i 个质量体上前轴个质量体上前轴个质量体上前轴个质量体上前轴 后轴转矩后轴转矩后轴转矩后轴转矩 i D 阻尼系数阻尼系数阻尼系数阻尼系数 对于风力发电传输系统对于风力发电传输系统对于风力发电传输系统对于风力发电传输系统 齿轮箱传输比齿轮箱传输比齿轮箱传输比齿轮箱传输比 Wn Gn v 基本方程基本方程基本方程基本方程 2 G W W W G W W W G W W W G W W W JvJ v v v W J W G J D K GB GB G v G W 图图图图 带有齿轮箱的驱动链结构带有齿轮箱的驱动链结构带有齿轮箱的驱动链结构带有齿轮箱的驱动链结构 如上图如上图如上图如上图 可惣可惣可惣可惣用下列方程用下列方程用下列方程用下列方程描述描述描述描述 GBG GBG GB BGB GB G 2 G 2 G GBW 2 2 W v v dt d dt d DK v J J W GW W dt d dt d 上面方程惁可表述为上面方程惁可表述为上面方程惁可表述为上面方程惁可表述为 v v