＿ ｒ
Ｖ ｈ ｕ ｂ
，
可 以得 到 湍流 风 的湍流 强 度跟 风 速 成反 比 。
对 于某 一给 定风 速 ，通过 固定 的随机 程序模 拟
短期 的载荷 响应 规律 ，然 后 ，再 进一 步假设 极 值发 生 在非 常离 散 的点上 ，并 且彼此 间相 互独 立 ，进而
因此 在湍 流风 文件 的生 成 中 ，为 了得到 特定 风速 下 不 同的风 文件 ，在湍 流风模 型定 义 中引 入 了一个 伪 随机 变 量 一 种 子 ，通 过选 取不 同 的种 子 ，便 可 获 得 虽具有 不 同频 域特 『 生，但具 有相 同统计 特性 的湍 流 风 ，详见 参考 文献 ３附 录 Ｂ。
６
式 中 ，曰 一 叶 片个数 ；尺 一 叶 片半 径 （ ｉ ｎ ） ；ｐ 一 空气
对象 近 似值 的方 法 ，称 为外 推法 。该 方法 的基 本
密度 （ ｋ ｇ ／ ｍ ） ；ｃ 一叶素弦长 （ ｍ ） ； 一合 风速 （ ｍ ／ ｓ ）；Ｃ 一 升 力 系 数 ，与 攻 角 有
一
重 技术
的气 流 是三 维 的 ，所 以需 要对 二维 气 动系数 进行 修 正 。对 于 给定 的攻 角 Ｏ ｌ ，修 正后塔架 和 叶 片） ，其 中传 动链 可 以根据 风机 类 型 的不 同而 改变 。考 虑到计 算 效率 与
１ ． ２ Ｂ ｌ ａ ｄ ｅ ｄ结构 响应 模 型
在 观察 时 间 内分 析最 大 载 荷 大 于 给定 载 荷 Ｆ
的概 率
Ｐ ｒ ｏ ｂ （ Ｆ ￣ ＞Ｆ Ｉ ， １ Ｔ） ： １ 一 【
… ． ． ． ． ． … ． ． ． ． … … … … … … …
Ｖ）
… … … …
６
Ｒ
Ｉ １ Ｂ ｐ ｃ Ｗ。 （ Ｃ １ ｃ ｏ ｓ 咖 ＋ Ｃ ｄ ｓ ｉ ｎ ￣ ｂ） ｄ ｒ ……
， １
（ １ ）
２ 统计 外推 法
以一 组观测 值 为基 础 ，计 算 出观测 范 围 以外 同
一
＝
Ｊ — １ 一 ｃ Ｗ （ Ｃ １ ｓ ｉ ｎ 十 ｃ ｄ ｃ ｏ ｓ ） ｒ ｄ ｒ …… （ ２ ）
ｌ ＝ （ ０ ． ７ ５ Ｖ ｈ ｕ ｂ ＋ ５ ． ６） … … …… … … … … （ ３ ）
Ｉ
局部 极 值 载 荷 提 取
式 中 ，， 厂 １ ５ ｍ ／ ｓ 风 速 下 的期 望湍 流 强度 ，Ａ类 风
Ｉ
Ｗｅ ｉ ｂ ｕ ｌ １ 分布函数拟合
场为 ０ ． １ ６ ，Ｂ类 风 场 为 ０ ． １ ４ ，Ｃ类 风 场 为 ０ ． １ ２ ； ｈ ． 一轮毂 高度 处 的风速 （ ｒ ｎ ／ ｓ ） 。
在 自然 环境 中 ，由于风 速具 有湍 流特 性 ，所 以 风 力发 电机 承受 的风载也 是 变化 的 ，甚至 由于湍流 风 的作 用 而承受 非 常大 的载 荷 ，从 而导致 风力 发 电
接影 响着 风力 发 电机载荷 计算 的准确性 。而 风力 发
电机极 限载荷外推计算正是在大量湍流风工况仿真
关 ；ｃ 厂 阻 力 系数 ，与 攻 角 有 关 ； 一 人
流角 （ 。 ） 。
思路 是将 一段 时 间 内观察 到 的结果 作 为随机 变量 的
一
个样 本值 ，再 根 据概率 分 布原理 ，利 用一 定 的数
由于湍流 风 的变化程 度 以及工 况 的仿真 个数 直
学方 法做 出在 统计 意义 上 的客观 预测 『 】 一 。
Ｉ
超越 概率计算
在仿 真计 算 中 ，为 了消除 湍流 风 的随机 性 ，以 便 使仿 真 计算 的结 果更 具 有统计 特 性 ，需要 生成 多
个 湍 流风 文件 ，进 行 多 次 工 况 仿 真 。根 据 公 式 ， ＝
Ｉ
极 限 载荷 外 推 结 果
图 １ 风 力发 电机 极 限载 荷 外 推 步 骤 示意 图
机发 生灾难性 事故 。在 （ Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ４ ０ ０ — １ ：２ ｏ ｏ ５ ｝ 标 准 中 ，定 义 了两 种湍 流 风 的模 型 ，分 别 是 Ｍａ ｎ ｎ模 型与 Ｋ ａ ｉ ｍ ａ ｌ 模 型 ，本 文采 用 后 者 。在该 模 型定 义
中 ，三个 方 向上 的风 速 分 量标 准差 １ ： ２ ： ３ ＝ １ ： ０ ． ８ ： ０ ． ５ ， ． 的定义 由式 （ ３ ）给出：
维风洞试验 中测得 的数据要大。根据动量一 叶素理 论 ，在 攻 角 一 定 的 条 件 下 ，作 用 在 叶 片 上 的推
力 与扭 矩分 别 为
ｒ
精度 ，双馈风力发电机一般采用柔性单元 ，直驱风 力发电机一般采用刚性单元。刚性单元在计算 中相 对 简单 高效 ，而 柔性 单元 的计 算速 度相对 较 慢 ，但 是结果 更 为精 确 。
１ ０
…
式中， （ Ｆ Ｉ ） 一局部最大载荷的短期 概率分 布 函数 ；Ｅ（ ｎ ｌ ， ） 一观测时 间段 内局部最 大
’
…
（ ４ ）
Ｂ ｌ ａ ｄ ｅ ｄ软 件 可 以 在 时 域 内对 风 力 发 电机 的 结
构响应进行仿真。它包含了风力发电机主要零部件 的动 态特 性 ，包 括 叶轮 、塔筒 、传 递链 、发 电机 以
及控 制器 等 。 Ｂ ｌ ａ ｄ ｅ ｄ结 构 模 型 采 用 多 连 杆 动 态 结 构 。模 型 中假 设 结 构 单 元 为 刚 性 的 （ 比如 偏 航 、变 桨 轴 承
的基 础 上 ，根 据 统计 学 原理 对 极 限 载荷 进 行 分析 ，
从 而外 推计 算 出风 力发 电机在 ５ ０年 中可 能遭 遇 的 极大 载荷 的情 况 ，因此 ，能 够降低 因湍流风 的随机 性而 造 成极 限载荷 的不 确定 性 （ 见图 １ ） 。
Ｂ ｌ ａ ｄ ｅ ｄ软件载荷仿真计算