变桨距风力机的动态建模与仿真研究

在分析变桨距风力机工作原理的基础上,利用机理建模的方法构建了包括风轮、传动系统、发电机、变桨距系统在内的风力机各个主要子系统的数学模型,并充分考虑各子系统之间的相互耦合作用关系,建立了实时的变桨距风力机系统模型。利用Matlab/Simulink软件,采用上海电气W2000机型的相关参数,对所建模型进行了仿真研究,验证了所建模型的正确性,为工程设计和实际应用奠定了理论依据。     

风力机塔架减载控制研究

采用FAST/Aerodyn和Matlab/Simulink搭建风力机气弹与控制联合仿真平台,以NREL-5MW风力机作为参考机型,实现了风力机转矩控制模型和变桨距控制模型。通过在变桨距控制器中引入塔架减载控制环,考虑了匀速风,渐变风,湍流风等风况,研究变桨距-塔架控制环对塔架动态载荷及结构动态响应的影响作用。研究结果表明变桨距-塔架减载控制环可以有效减小风力机塔架的动态载荷及变形,对风力机输出功率的影响较小;变桨距-塔架控制环增益系数G的取值过小则减载效果不明显,取值过大会引起系统震荡持续时间过长,NREL-5MW风力机的增益系数G最优值为0.2;风力机塔架减载控制技术可以有效降低风力机的运行维护成本,有良好的工程应用前景。     

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。     

液压变桨型风力机的建模与仿真分析

该文在兆瓦级风力机理论分析的基础上,研究液压变桨距控制策略,基于MATLAB/Simulink建立大型风力机的整机模型,对风力机的各个工况进行仿真,并分析了风力机的动态特性和仿真性能。仿真结果表明,该模型是有效且可靠的,为进一步研究风力机的功率控制提供了保证。     

风力发电机组电动变桨距机构设计与仿真

阐述了风力机变桨距控制原理,在此基础上设计了一种新型变桨距机构-电作动筒变距机构,并对其进行了矢量环建模,结合MATLAB/Simulink进行了动态运动仿真及分析,进一步为风力机变桨距系统的优化设计奠定了基础.     

电液伺服比例阀控缸位置控制系统仿真研究

由于液压元件本身所包含的非线性,难以建立精确的数学模型,使得Simulink仿真效率往往不高。本文利用AMESim和Matlab／Simulink的各自优势建立了联合仿真模型,进行仿真分析,取得了良好的效果,研究结果表明AMEsim／Simulink联合仿真更加准确的模拟了实际系统的工作状态。     

电液伺服比例阀控缸位置控制系统AMESim／Matlab联合仿真研究

以电液伺服比例阀控缸位置控制系统为研究对象,通过对电液伺服比例阀控液压缸系统的详细分析,建立了液压系统的动态数学模型.利用Matlab软件中的动态仿真工具Simulink,构造了电液伺服控制系统仿真模型,对其仿真.并利用AMESim和Matlab/Simulink的各自优势建立了联合仿真模型,进行了仿真分析,取得了良好的效果,并详细进行了性能分析与研究.同时分析了影响液压系统动态特性的主要因素.     

电液比例变桨距风力机半物理仿真试验台

针对风力机变桨距控制研究的重要性，提出风力机电液比例变桨距系统半物理仿真试验台的设计方案。通过风力机空气动力学分析和模型研究，为变桨距控制提供了理论基础。当仿真风速信号在额定风速上下变化时，加载装置实时模拟作用在变桨距液压缸上的风力负载，同时仿真平台中电液比例变桨距执行机构控制桨叶节距角发生相应的变化，通过风力机模型实现半物理仿真，最终输出功率稳定在额定功率附近，达到了变桨距功率控制的要求。     

风力发电机组泵控液压系统变桨距控制研究

风能收集和转换主要的两种功率调节模式是风力机转速变化和桨距控制。从大型风力发电机组容量和变桨距控制的要求出发，对高性能变桨距控制技术展开研究，应用电液伺服泵控变桨距控制系统，针对变桨距控制中负载强扰动，系统控制鲁棒性差的问题，采用模糊PID控制策略，提高系统抗干扰的综合性能。通过Simulink建立模糊PID控制策略，因为负载处于强扰动工况，针对不同桨距角下，油缸所受载荷进行仿真分析，通过在Fluent中建立风机桨叶的流场模型，得出了不同风速情况下液压缸所受载荷与桨距角之间的关系。最终将系统的载荷谱装载到液压系统与控制策略仿真模型中，通过仿真与试验相结合的形式，得出系统稳态控制精度提高71%,响应时间提高34.28%,系统超调降低48.33%。验证模糊PID控制策略对于提高系统鲁棒性有良好的控制效果。     

基于SimHydraulics的风力机液压变桨执行机构建模与稳定性分析

该文在前期液压变桨执行机构系统设计的研究基础上,利用Matlab/Simulink中SimHydraulics建立了完整的风力机液压变桨执行机构物理仿真模型,同时给出了传递函数数学建模结果,并对两种建模方法得到的液压变桨执行机构模型的稳定性作了比较分析,最后通过SimHydraulics所建液压变桨执行机构模型与风力机整机模型联合仿真,完成了风力机的变桨功率控制仿真实验.仿真结果表明,相比传递函数、状态方程、功率键合图等数学建模方法,SimHydraulics物理建模方法所建模型精确性更高,基于该模型的风力机功率控制、稳定性、可靠性等相关分析研究的准确性和可靠性也较高.     

低温条件下变桨距液压系统启动特性测量方法研究

分析了低温环境对风机发电机组电液变桨距控制系统的影响,提出了测量低温条件下液压系统电机启动电流及液压缸空载启动摩擦力的方法,并介绍了检测原理和系统组成,该方法具有结构简单,测试精确,自动化程度高.     

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。     

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。     

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。     

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。     

变速恒频风力机桨叶电液比例控制系统研究

文章针对兆瓦级变速恒频风力机,分析讨论了变桨距电液比例控制技术及系统,以及同步油缸、冗余电液比例控制系统等。     

液压增速传动风力发电恒频控制研究

以液压型风力发电机组为对象,针对低速定量泵-高速变量马达增速传动闭式回路系统,阐释液压型风力发电机组工作原理,建立定量泵-变量马达主传动系统数学模型,搭建了37 kW液压风力发电试验平台,在系统恒流源控制基础上,应用PID控制器补偿斜盘摆角方法,分析了液压增速传动变速恒频系统的马达转速特性以及控制方法的抗干扰性能。研究表明,定量泵-变量马达液压增速传动控制系统能实现电励磁同步发电机转速稳定控制。     

液压传动风力发电机并网转速控制研究

由于风速的随机性使得液压传动风力发电机采用同步交流发电机并网时的转速控制成为关键性问题,为此提出了一种并网速度控制系统的结构和原理,建立了控制系统模型,采用Simulink的SDO软件包进行PID控制器参数整定,并对系统的动态性能进行了仿真和对仿真结果进行了分析。     

Adaptive sliding mode back-stepping pitch angle control of a variable-displacement pump controlled pitch system for wind turbines

A variable-displacement pump controlled pitch system is proposed to mitigate generator power and flap-wise load fluctuations for wind turbines. The pitch system mainly consists of a variable-displacement hydraulic pump, a fixed-displacement hydraulic motor and a gear set. The hydraulic motor can be accurately regulated by controlling the pump displacement and fluid flows to change the pitch angle through the gear set. The detailed mathematical representation and dynamic characteristics of the proposed pitch system are thoroughly analyzed. An adaptive sliding mode pump displacement controller and a back-stepping stroke piston controller are designed for the proposed pitch system such that the resulting pitch angle tracks its desired value regardless of external disturbances and uncertainties. The effectiveness and control efficiency of the proposed pitch system and controllers have been verified by using realistic dataset of a 750 kW research wind turbine.