风力机定量泵-并联变量马达主传动系统并网控制

提出了液压型风力发电机组定量泵-双并联变量马达主传动系统并网的控制方法,即当首台变量马达处于并网状态时采用恒压控制方法实现下一台变量马达启动时系统不失稳,并采用结构不变性原理对双并联变量马达速度耦合进行解耦,当下一台变量马达启动后采用转速控制方法实现并网同步转速控制;建立了系统并网控制的数学模型,并进行了仿真研究,得到了不同风速(定量泵转速)条件下系统采用压力与转速控制的并网过程中定量泵转速、变量马达斜盘摆角、变量马达转速、系统高压压力的响应特性,验证了定量泵-双并联变量马达系统并网控制方法的有效性,为拓展液压型风力发电机组在大型及超大型机型中的应用奠定了理论基础。     

液压型风力发电机组恒转速输出补偿控制

以液压型风力发电机组为研究对象,针对其液压调速系统恒转速输出问题,建立了定量泵-变量马达液压调速系统数学模型,得到了系统泄漏、系统压力瞬态调整和模型参数误差对机组恒转速输出的补偿控制数学模型。以数学模型为基础,给出了液压型风力发电机组恒转速输出补偿控制方法。以30kV·A液压型风力发电机组实验台为仿真和实验基础,对提出的控制方法展开研究。仿真和实验结果表明,液压型风力发电机组恒转速输出补偿控制方法具有较好的控制效果,可实现机组的恒转速输出的高精度控制。     

液压型风力发电机组的转速和转矩解耦控制

以液压型风力发电机组为研究对象,输出高质量电能为研究目标,针对机组存在的转速和转矩解耦问题展开研究。建立定量泵-变量马达液压传动系统数学模型。从液压传动系统出发,探究影响机组电能输出质量的关键因素,分析该多输入-多输出系统存在的耦合问题,并采用前馈解耦补偿控制方法解耦。分析变量马达和比例节流阀对液压系统输出转速与转矩的控制规律,得到基于高电能质量控制的转速和转矩解耦控制器。以30kVA液压型风力发电机组半物理仿真实验台为基础,针对提出的控制方法展开研究。仿真和实验结果表明：液压型风力发电机组输出的转速和转矩实现了解耦控制,有效地实现了液压传动系统的稳速控制和传输功率波动的平滑控制。研究结果为液压型风力发电机组高质量电能输出控制和电网友好性能提高奠定了基础。     

液压传动型风力发电机马达转速模糊控制研究

以液压传动型风力发电系统为研究对象,针对液压调速回路元件选用的实际情况,建立了定量泵-双变量马达调速系统、永磁同步发电机及风轮的数学模型。采用AMESim软件建立液压调速系统仿真模型,采用MATLAB/Simulink软件建立永磁同步发电机及风轮仿真模型。应用模糊控制方法,分析了液压传动变速恒频风力发电系统马达的转速特性。研究表明,定量泵-双变量马达液压调速系统能实现永磁同步发电机转速稳定控制。     

液压型风力发电机组主传动系统压力控制特性研究

液压型风力发电机组主传动系统为定量泵-变量马达闭式系统,风机并网后依靠变量马达变排量机构对系统进行控制。研究了系统压力控制特性,建立了并网后主传动系统数学模型,得出了系统压力对马达斜盘摆角的传递函数。利用MATLAB辨识工具箱,根据实验数据,对系统压力控制模型进行数据辨识,并与理论模型进行对比,验证了理论模型的准确性,为液压型风力发电机组通过压力控制实现最佳功率追踪控制奠定理论与实验基础。     

变转速输入定量泵-恒转速输出变量马达系统恒转速控制方法研究

以变转速输入定量泵-恒转速输出变量马达容积调速系统为研究对象,提出变转速输入定量泵-恒转速输出变量马达容积调速系统的控制方法。建立恒流状态下系统恒转速控制的数学模型,分析系统的相乘非线性特征与变量马达斜盘摆角基准值的计算方法,采用稳态控制量叠加基于小信号线性化补偿控制量的控制方法。通过定量泵-变量马达系统的开环辨识,得到系统参数。对系统进行仿真与试验研究,得到在恒流状态下变量马达斜盘阀控缸的响应速度、马达斜盘摆角和定量泵转速对系统控制特性的影响规律,验证变转速输入定量泵-恒转速输出变量马达容积调速系统的控制方法的有效性。为拓展定量泵-变量马达容积调速系统应用领域奠定了理论基础。     

液压型风力发电机组并网冲击抑制研究

以液压型风力发电机组为研究对象,针对其并网冲击问题,建立了风力发电机数学模型、定量泵-变量马达液压调速系统数学模型、同步发电机与励磁系统数学模型,推导了并网过程的冲击电流与冲击转矩数学模型。以数学模型为基础,提出了液压型风力发电机组并网冲击抑制方法,即通过发电机稳速控制、励磁电压控制和准同期监控相结合对机组并网冲击进行抑制。以30kV·A液压型风力发电机组实验台为仿真和实验基础,对机组并网冲击抑制展开研究。仿真和实验结果表明,所提出的并网冲击抑制方法对并网冲击转矩和冲击电流具有较好的控制效果,基本实现了机组柔性并网。     

液压型风力发电机组低电压穿越控制方法研究

以液压型风力发电机组作为研究对象,根据机组低电压穿越控制过程对液压系统功率快速调整的要求,以发电机稳定于工频转速和液压系统瞬态调整时间最短为控制目标,提出一种基于直接控制变量马达摆角的低电压穿越控制方法。以30kV·A液压型风力发电机组模拟实验台为仿真和实验平台,针对提出的低电压穿越控制方法展开研究,仿真和实验分析表明,直接控制变量马达摆角的方法具有较好的低电压穿越控制效果。     

基于风速预测的液压型风力发电机组并网转速控制研究

以垂直轴液压型风力发电机组为研究对象,主要针对机组的垂直轴风力机特性和高精度并网转速控制展开研究。首先建立风速、垂直轴风力机和液压主传动系统的数学模型,分析垂直轴风力机的空气动力学特性,得到垂直轴风力机输出转速周期性波动规律。根据风速预测曲线,结合垂直轴风力机空气动力学模型,得到风力机转速特性曲线。然后根据机组的实际并网需求,提出基于短期风速预测的变量马达排量和比例节流阀协调控制的高精度并网控制策略,使变量马达转速稳定在1 500r/min±6r/min满足并网需求。最终利用Matlab/Simulink软件对所提出的转速控制策略进行仿真验证,并考虑真实风速波动情况,在30kVA液压型风力发电机组半物理模拟试验台上对转速控制策略进行试验验证。所得到的研究成果为垂直轴液压型风力发电机组的广泛应用提供理论指导。     

基于有功功率控制的液压型风力发电机组最佳功率追踪策略关键问题研究

液压型风力发电机组采用定量泵-变量马达闭式系统作为风机主传动系统,采用同步发电机直接并网发电,区别于传统齿轮或直驱型风机,需要对其最佳功率追踪策略进行深入研究。介绍液压型风机能量传递过程,最佳功率追踪控制需解决的关键问题,研究基于有功功率控制的最佳功率追踪原理。分析风力机功率传输特性,提出功率追踪分段控制策略。分析液压系统存在的非线性问题,利用小信号线性化方法结合变增益PID控制,解决系统非线性带来的功率响应不一致问题。最后利用转速控制环节对功率控制环节优化,使系统在功率追踪过程中系统更加平稳。在30k VA半物理仿真实验平台上验证变增益PID控制下系统功率一致响应,以及按最佳叶尖速比给定的最佳功率进行的最佳功率追踪策略。     

泵控马达液压调速系统负载扰动补偿控制

以泵控马达调速系统为研究对象,建立定量泵-变量马达调速系统数学模型。针对系统负载扰动的随机不可控性,提出了负载扰动补偿控制方法。通过负载扰动观测,依据系统结构不变性原理实时补偿变量马达摆角,实现系统的转速控制。通过燕山大学泵控马达实验平台对所提出的负载扰动补偿控制方法进行仿真与实验研究。仿真和实验结果表明所提出控制方法提高了系统的鲁棒性和控制性能,具有较高的控制精度。     

液压型风力发电机恒转速控制的研究

针对传统风力发电机体积庞大,制造和维修费用较高的缺点,研究利用液压传动的风力发电技术。阐述了液压型风力发电的工作原理,即如何将风机变转速输入转化为发电机恒转速输入,并在此基础上运用AMESim仿真软件,研究不同定量泵转速对变量马达恒转速输出的影响。     

液压型风力发电机组低电压运行特性分析

以液压型风力发电机组为研究对象,分析机组在低电压工况下的运行特性。结合低电压穿越要求,完善并分析液压型风力发电机组工作原理。建立电压跌落时风力机、定量泵-变量马达液压调速系统以及发电机的暂态数学模型。以数学模型为基础搭建MATLAB/Simulink仿真平台,并在不同跌落深度下分别对三相电压等幅跌落、两相对地短路故障和单相对地短路故障进行低电压运行特性仿真分析。研究结果揭示了不同故障下机组低电压运行的特性规律,其中电流过载与电磁转矩产生脉振是机组低电压运行的重要表征现象。研究工作将为该机型低电压穿越控制提供一定的理论基础和技术手段。     

基于风力机转速控制的液压型机组功率追踪研究

为解决液压型风力发电机组风能利用率问题,以机组输出功率最佳为控制目标,研究机组最佳功率追踪控制方法。建立了风力机特性数学模型和液压主传动系统数学模型,在数学模型的基础上提出了一种用直接风力机转速控制的最佳功率追踪控制方法,并对其控制率进行推导与分析。以30 kVA液压型风力发电机组实验台为基础,针对所提出的最佳功率追踪控制方法进行仿真与实验研究,结果表明该控制方法具有良好的控制效果。