特定频域特性的风模型研究.pdf

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1、特定频域特性的风模型研究陈娜娜，卢晓光，霍富强。，王萌(1．许昌许继风电科技有限公司，河南许昌461000；2．许继集团有限公司，河南许昌461000)ResearchonWindModeloftheSpecificFrequencyDomainCharacteristicsCHENNana，LUXiaoguang，HUOFuqiangz，WANGMeng(1．XJ—WindPowerTechnologyCompany，Xuchang461000China；2．XJGroupCorporation，

2、Xuchang461000China)摘要：为了保证风力机设计过程中所需要载荷0引言计算的准确性，以确保风力机各零部件的动力学分析和寿命计算，需要在实验室中得到与自然风具有近年来，随着风力发电技术的发展，对风机运相同数学特性的风速序列。对Kaimal功率谱密度行时所处环境的分析和对各种载荷进行精准的计函数进行逆傅里叶变换得到离散时间序列，通过对算显得尤为重要。而大气边界层内的风特性是决该序列的频谱特性与某风场实测风速序列的频谱定上述计算的重要因素，对特定风场风资源lI勺研究特性进行对比分析，结果表明

3、，该方法能够得到具被广泛的关注。有特定功率谱密度和随机特性的风速时间序列。作为风力发电机的输入源，风特性对于风力发关键词：风速；时间序列；功率谱密度；傅里叶电系统有直接的影响。因此，在实验室中若要对风变换力风电系统进行载荷计算和动态模拟等，首先就要中图分类号：TK81计算出与实际风速具有相同数学特性的风速序列，从而能够对风速的变化进行模拟。因风速序列本文献标识码：A文章编号：1001—2257(2014)12—0043一O4身具有时间、空间上的随机性和复杂性，众多类似的文献研究分析表明，Kaimal

4、谱的特性与自然界中Abstract：Inordertoensuretheaccuracyofthe实测风速序列所呈现的随机特性较为吻合[1]。因requiredloadcalculationindesignprocessing，and此，通过对Kaimal谱进行傅里叶反变换所计算出的thedynamicanalysisandthelifecalculationof离散风速序列的功率谱，能够与实测风速时问序列componentsofthewindturbine，itneedtogetthe功率谱保持基

5、本一致，那么就证明通过傅里叶反变serieswithnaturalwindcharacteristicsinlaborato—换所得到的风速序列，能够较为准确地表现出风速ry．Thearticleobtaindiscretetimeseriesbythe的变化过程，可以反映出特定风场风速的客观变化inverseFouriertransformofKaimalpowerspectral的信息和行为特征L2]。这样生成的时间序列拥有与历史风速数据具有相似的数学特性，能够为实验densityfunctio

6、n．Bycomparingthespectralchar—室的仿真研究提供基础，进而做到优化和完善各系acteristicsofthesequencewiththespectralcharac。-统的实验模型。teristicsofthemeasured，theresultsshowthatthismethodcanobtainwindspeedtimeserieswith1湍流风特性certainspecificpowerspectraldensityandrandom风湍流是指10min内平均风

7、速的随机变化。characteristics．风湍流模型应包括风速变化、风向变化和旋转采样Keywords：windspeed；timeseries；power的影响。湍流风速的3个矢量分别定义如下]，即纵向分量即沿着平均风速方向；横向分量即=fE水平spectraldensity；Fouriertransform面内，垂直于纵向分量；竖向分量即垂直于纵向分量和横向分量。收稿日期：2014一O9—23对于正常湍流模型，湍流标准偏差特性，在《机械与电子)2014(12)·43··型给定轮毂高度的风速应

8、按概率分布为9O分位点几分钟，因此，需要用随机过程的方法才能描述湍值给出。对标准等级的风力发电机组，随机风湍流流风【9]。模型速度场应满足下列要求。某风场所测到的实际风速序列可作为随机过纵向风速分量的标准差特性值dr为：程的研究对象，风速序列X(￡)即是该过程的随机样1一15(0．75V1omin+6)(1)本。对于离散的风速序列X()不需要复杂的时域6—5．6m／s；J。是风速为15m／s时的湍流强分析，可以通过傅里叶变换进行频域分析。同样随度特性值；V为10min