大功率风电机组传动系统液力变矩器的设计研究

利用几何相似设计理论,根据风电机组传动系统要求,应用MATLAB编写计算程序,求出专用导叶可调液力变矩器循环圆各部分几何尺寸并设计其机械结构.建立液力变矩器的动态数学模型,并进行MATLAB/Simulink仿真分析,验证了液力变矩器应用在风电机组传动系统的合理性,为大功率风电机组传动系统设计提供必要的理论基础.     

基于导叶可调液力变矩器风电机组的设计

基于导叶可调式液力变矩器,综合考虑风轮转速、发电机功率、液力变矩器结构参数,设计出适应于变化的风轮转速,并能使发电机输入转速保持恒定的风电机组.     

导叶可调式液力变矩器在大型风电机组传动系统中的动态仿真研究

为解决大功率风电机组产生的电压不稳定问题,设计了新型传动方案,即在传动系统中加入导叶可调式液力变矩器.根据传动系统特点,建立了专用导叶可调式液力变矩器动态数学模型.对所设计的液力变矩器和传动系统分别进行了仿真分析,其结果表明了液力变矩器的应用是合理的,传动系统的设计是正确的.     

大型风电液力机械传动装置的分析与研究

本文紧扣液力变矩器在新能源领域的应用主题,阐述可调液力变矩器和行星传动装置组成的液力机械传动装置在风电领域应用的可行性,并对液力机械传动装置进行了理论分析,着重分析了行星排运动动力学方程、内啮合行星减速部件功能、可调变矩器结构与功能、变速恒频原理,并且对液力机械传动装置的控制原理进行了分析.     

扁平化液力变矩器循环圆设计及液力性能分析

研究扁平率变化对液力变矩器液力性能的影响。采用基于椭圆的新型设计方法,设计4种扁平率互不相同的液力变矩器。通过CFD对内流场进行仿真,分析其压力场和速度场的变化,与原型进行对比,得出扁平率对液力变矩器液力性能的影响规律。发现随着扁平率的降低,液力变矩器整体液力性能呈下降趋势。     

液力变矩器新型循环圆的一般设计方法

介绍了液力变矩器循环圆传统设计方法的一些特点,指出传统设计方法存在的一些问题.说明了液力变矩器循环圆设计应遵循的原则以及相关参数的经验资料.根据液力变矩器循环圆的设计原则,以中间流线为准则建立数学模型,并结合以往的设计经验,推导出循环圆内、外环型线的参数方程,提出了液力变矩器新型循环圆的一般设计方法.新的设计方法对于简化液力变矩器循环圆的设计、提高循环圆的设计精度都具有很重要的意义.     

基于高速开关阀的液力变矩器锁止控制系统

分析了液力变矩器锁止工作机理,为实现液力变矩器锁止功能,设计了以高速开关阀为主的液力变矩器锁止离合器液压控制系统.在液力变矩器锁止过程中,设计的模糊控制器减少了锁止离合器接合冲击、减少滑磨损耗,保证了发动机的稳定运转.     

基于Pro／E的液力变矩器叶片设计

液力变矩器是汽车自动变速器的核心部件之一,而液力变矩器设计的关键则是其叶片的设计。对液力变矩器叶片的三维设计方法进行了研究,以Pro/E为设计平台,针对不同型式的叶片采用不同的设计方法,实现了对叶片的三维实体设计。与传统的二维平面设计相比,该设计方法更简便和直观,并可进一步用于叶形优化设计和对叶片曲面进行流体分析;同时,提高了液力变矩器设计的效率,缩短了其研发的时间。     

液力变矩器叶栅系统的三维建模

液力变矩器要求具有良好的动力性和经济性,叶栅系统的设计是液力变矩器设计的关键,直接影响液力变矩器的性能。探讨了液力变矩器叶片三维建模方法,提出了建模方法的基本设计流程。以投影于多圆柱面的等角射影原理为基础,建立了液力变矩器叶栅系统的数学模型。通过求解流线上各分点的坐标,确定叶片在剖分面上的形状,利用直纹面将其连接,从而直接生成叶片形状。这种模型为液力变矩器叶栅系统的设计制造提供了方便,可用于三维流场的数值分析和叶片的快速成型。     

基于整机效能匹配的液力变矩器性能评价

为了解决液力变矩器在整机复杂工况下的性能评价问题,提出了一种基于整机载荷特征的液力变矩器评价方法,即建立整机的数字化模型,以传动链效率提升作为目标来评价不同载荷工况下液力变矩器的性能.对比液力变矩器的模型解析结果和台架试验数据,验证了变矩器系统子模型的准确性.选取2种性能相近的变矩器作为评价对象,通过整机系统计算得到它们在典型工况下的输出情况和评价指标,仿真结果表明液力变矩器和整机合理匹配可以有效提高整机效率,对液力变矩器改型和设计有实际意义.     

前端调速式风力机组传动链建模与仿真

对前端调速式风力机传动链关键部件的工作原理进行分析,建立数学模型。分别建立风速模型、风轮空气动力学模型、传动链动力学模型、液力变矩器动态模型以及主轴转速计算模型。整合各子系统,引入神经网络控制,建立传动链整体仿真模型,进行模拟仿真。基于最大风能捕获量,综合考虑传动链结构参数,通过神经网络调节液力变矩器导叶开度,改变工作油循环流量,从而改变液力变矩器的输出转矩和转速。液力变矩器输出与风轮输出通过行星轮系综合作用于发电机前的主轴,使主轴转速稳定在设计值。     

风力机与液力变速传动装置匹配工作特性研究

通过对液力变速传动装置应用于风力发电系统运动规律的分析,得到了适应变化的风轮转速、保持恒定发电机输入转速的风轮转速与液力变矩器涡轮输出转速应保持的关系。根据传动系的功率分流原理及能量平衡方程,推导了液力变矩器泵轮输入功率占风轮功率的比例以及液力变速传动装置的总体传动效率关系式。结合风力机特性进行了液力变矩器涡轮输出工作特性的分析,综合评价了影响传动效率的主要因素。针对低转速比和高转速比两种型号的液力变矩器进行了系统的匹配计算,为液力元件的选型与设计、差动轮系及定轴轮系关键结构参数的选取提供了参考。
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The conceptual design of grid-connected wind turbine based on speed regulating differential mechanism

In view of problems arising from the grid-connected wind turbine with the frequency converter, we propose a conceptual design of grid-connected wind turbine based on speed regulating differential mechanism (SRDM). The SRDM regulates its output speed and torque self-adaptively referring to wind rotor and makes the synchronous generator (SG) keep a constant speed to output electricity in steady frequency without the normal frequency converter and it has excellent low voltage ride through (LVRT). This paper offers the kinematics and dynamics analysis of the designed wind turbine and builds the SIMULINK model based on FAST (fatigue, aerodynamics, structures and turbulence) software. The simulation of speed, torque and power of wind rotor under average wind speed of 12 m/s and turbulence intensity of 20% can verify the feasibility of the designed wind turbine.     

风力机风速测控系统的研究

针对变速变桨风力机如何在额定风速以下时追踪最大风能利用系数,对在额定风速以上时抑制输出功率的波动进行了研究。在风速测控系统中,提出了低风速时运用自适应转矩控制策略;高风速时为了稳定输出功率,根据估计的有效风速给出合适的前馈桨距角,实现动态前馈补偿与传统PID反馈结合的变桨距控制策略。基于Bladed和MATLAB软件平台,应用此方法对某2MW变速变桨风电机组进行仿真比较。结果表明：此系统在低风速时能够更好追踪最大功率点,在高风速时能有效稳定输出功率。     

The effect of torque scheduling on the performance and mechanical loads of a wind turbine

The generator torque control loop of a multi-MW wind turbine consists of three operational regions, i.e. a max Cp region, a transient region around the rated rotor speed, and a power regulation region. The performance and mechanical stress on the wind turbine structure are closely related with how the torque schedule is mechanized in the transient and above-rated regions. Using a drive train model, the closed loop dynamic characteristics for different torque schedules were analyzed. It is found that the slope of the torque for the rotor speed in the transient region is the major factor which determines the performance and mechanical loading of the wind turbine. The effect of using a variable torque instead of the fixed rated torque in the above-rated region is also analyzed.     

1.5kW H型垂直轴试验风机空气阻力试验

风能这种可再生能源正在成为新能源的重要力量.随着风电技术的快速发展,垂直轴风机无需对风,无变浆偏航装置,结构简单的优点逐渐被人们所认知.H型垂直轴风机具有扫风面积更大、质量轻、惯量小、结构简单等特点.实验对不同实度和支撑结构的1.5kWH型垂直轴风轮进行了无风条件下的电动拖动试验.通过对不同试验风轮空气阻力扭矩的测量和比较,初步了解了不同结构对H型垂直轴风机性能的影响,为今后兆瓦级垂直轴风机的设计提供了优化方向和参考依据.     

变速风力机的静态特性仿真研究

根据变速风力机的静态特性,在Matlab/Simulink的环境下建立了变速风力机的仿真模型,在不同的风速下进行仿真研究,讨论了变速风力机的静态特性与叶尖速比及桨距角等参数之间的关系,结果为变速风力机性能分析提供了参考。