风力发电机组变桨系统的设计

为了解决风力发电机组在复杂多变的风况下,能够基本保持其发电机稳定运转的问题,将PLC、变频器技术应用到风力发电机的变桨系统中。开展了变桨系统自动控制的分析,建立了PLC、变频器和变桨电机之间的关系,利用PLC及PLC的模拟量输入模块对风电场自然风风速以及风力发电机组3片桨叶的桨距角度进行了数据信息的采集,并自动进行了内部数据的处理;然后再通过对变频器的输出控制进而控制变桨电机的工作状态,使3片桨叶旋转到与自然风风速相对应的桨距角度。在发电机能自动保持稳定运转的基础上,对其性能进行了评价。分析和验证结果表明,该系统实现了对风力发电机组变桨系统的自动控制。     

基于载荷优化的风电机组变桨控制技术研究

以国产兆瓦级风力发电机组为依托,研究大型风力发电机组独立变桨距控制技术,以优化机组的疲劳载荷。将独立变桨控制过程解耦为协同变桨控制过程和偏差变桨控制过程,并分别进行协同变桨控制和偏差变桨控制的理论研究;偏差变桨控制系统是一个多输入多输出线性系统,通过Park坐标变换和逆变换技术,将偏差变桨控制系统解耦为两个单输入单输出线性系统,实现采用经典控制理论设计相关控制器,极大提高独立变桨控制技术的工程实用性。采用GH bladed软件,对一台1.5 MW机组的仿真研究结果表明:采用独立变桨控制不仅可以实现传统协同变桨控制的功能,而且还能有效减小风电机组各关键部件的疲劳载荷。     

风电机组变桨轴承摩擦力矩特性的实验研究

变桨轴承是风力发电机组中最关键的零部件之一,而轴承摩擦力矩则是影响变桨轴承运行性能的重要因素。介绍了一种风机变桨轴承摩擦力矩特性检验的方法,主要用于在地面实验室模拟风力发电机组实际运行中变桨轴承所承受的各种载荷,检测风力发电机组变桨轴承的摩擦力矩。     

风力发电机组变桨齿轮与齿轮箱计算方法研究

针对风力发电机组变桨齿轮,基于风力发电机组标准IEC 61400-1和齿轮设计标准ISO 6336,对其计算方法进行研究与探索。提出了根据风机变桨状态和变桨角度,合成各个齿载荷时序并分别计算齿轮强度的计算流程与方法,为实际工程应用提供了指导。结合多个实际风力发电机组作为实例,对比了文中所提方法与GL风力发电机组认证导则中简化算法的计算结果。结果表明,文中所提方法考虑了齿轮静止状态情况,较GL认证导则方法更为合理,齿轮裕度更小,为提高变桨系统可靠性提供了更为严谨的设计方法。     

神经网络模型参考控制在风力发电机组变桨距系统的应用

变桨距系统是风力发电机组研究的关键部分。针对变速变距型风力发电机组的液压驱动式变距执行机构,提出了基于神经网络模型参考的PID变桨距控制方法,以解决变桨距机构的非线性、参数时变性、抗干扰和滞后性控制问题。     

MW级变速恒频风力发电机组电液变桨距系统的研究

变桨距系统是风力发电机控制的关键技术之一。在国内外研究的基础上提出一种新型的变桨距系统,该系统采用液压变桨距机构来实现桨距角的改变。在安全液压缸和控制液压缸的共同作用下,该套系统相对其他变桨距机构更具有变桨力矩大、变桨精度高、易于控制、叶片振动小等优点。     

风力发电机组液压变桨机构运动与强度分析

将各个构件的Solidworks实体模型导入ANSYS中,生成柔性体模态中性文件,将该柔性体导入ADAMS中替换原有的刚性体,建立变桨机构的刚柔混合体模型。利用ADAMS对风力发电机组变桨机构的模型进行变桨精度分析,发现实际变桨速度和角位移与理论值有一定误差,提出了在桨叶盘上增设位置传感器,利用传感器发出的信号控制液压缸动作,对变桨误差进行补偿;将运动仿真过程中产生的零件载荷文件,导入ANSYS中,对关键零件进行强度分析,指出了各零件易破坏位置与最大应力位置,设计时应注意保护。     

基于COSMOSMotion的兆瓦级风力发电机组变桨机构建模和分析

对兆瓦级风力发电机组的液压变桨机构进行了简化,在SolidWorks中建立了简化机构的三维实体模型,并用COSMOSMotion对其进行了运动仿真.通过仿真分析了控制油缸驱动变桨时,变桨机构各个主要构件尺寸参数与控制油缸所需性能之间的关系.其结果表明,将变桨机构中摇杆和连杆的杆长调节到合适的尺寸时,机构对控制油缸的性能要求降低,其运动也更平稳,桨叶受到的冲击更小;控制油缸在驱动变桨过程中所受到的阻力与摇杆和连杆的长度无关,而与它们之间的夹角有关.     

基于Automation Studio的风力发电变桨距液压系统的仿真分析

变桨机构通过调节风机叶片的节距角来保证风机在多变的环境下稳定运行。变桨距系统利用曲柄连杆机构与叶片连接,实现直线往复运动与旋转运动的转换。介绍了风力发电机组变桨距液压系统的工作原理;运用Automation Studio软件对变桨距液压系统进行建模和仿真分析,形象直观的展示风机在各种工况下的状态,检验流量、压力和液压缸伸缩速度等参数的实时数值是否满足工程需求,为更深层次的仿真研究和系统优化提供了理论依据。     

变速变桨距双馈风力发电技术研究

大型风力发电机组多具有变速变桨距功能,能够通过控制桨距角来调节机组的功率输出,使整个风力机的功率控制更为有效.通过对变速变桨距双馈风力发电机组的控制策略进行详细分析,给出了变速变桨距风力发电机组的MATLAB仿真波形,仿真结果验证了控制策略的正确性与可行性.     

MW级风力机液压变桨精度的分析和研究

分析影响MW级风力机中液压变桨距机构执行精度的原因,对其建立数学模型,并仿真运算。其结果表明液压缸中液压油压缩形变对桨距角影响较明显,液压缸结构原理性泄漏对桨距角影响甚微;但两者对最终的风力机功率输出干扰不大,可以忽略。进一步分析发现,由于液压油的可压缩性,液压变桨距机构具有良好的柔性,在稳定风机输出功率、风机自我保护和运行可靠性上发挥了一定的作用。     

风力机最大能量捕获及功率稳定性研究

通过对风力机空气动力学特性的分析,提出了风力机组变速运行最大能量捕获及变桨距控制实现功率稳定的理论依据.详细研究了变速运行控制方法、变桨距机构设计及控制方案.数字仿真表明,在风速低于额定风速时变速运行捕获能量比恒速运行捕获能量大;节距调节控制可以很好地使输出功率稳定在额定功率左右.     

自抗扰控制技术在风电变桨控制系统中的应用

研究了自抗扰控制技术在风力发电变桨距控制系统中的应用。首先介绍了风力发电机组的机理模型,然后介绍了自抗扰控制的基本原理。最后,设计了自抗扰控制器,并介绍了其参数整定方法,并应用在了风力发电的变桨距控制系统中。仿真结果表明这种方法可以有效抑制随机风扰动下电机转速偏差,实现恒功率控制。     

风力机电动变桨伺服系统的控制

分析了目前兆瓦级变桨风力发电机主流的电动变桨控制方式,并设计了一套以三相异步电动机为伺服电机的电动变桨距系统,使得在调试过程中变桨距机构工作正常、稳定,达到了预期设计的目标.     

基于转矩补偿的风电变桨加载系统的研究及仿真

针对风电变桨加载系统在建模及控制方法上存在的缺陷,对桨叶模拟系统的补偿转矩进行了研究分析,对加载系统中的控制方法进行了改进,提出了一种转矩闭环控制与转矩补偿优化相结合的控制方法.基于Bladed软件对2.5 MW风电机组运行进行了仿真,同时利用该模型模拟现场工况,参与平台控制并进行了加载试验,将平台试验数据与仿真结果进行了比较,两者基本一致.研究结果表明,转矩闭环控制与转矩补偿优化相结合的控制方法能真实反映桨叶在风场的工况,使变桨加载系统的控制达到最优.     

新能源主动支撑电网能量获取及调配策略研究

为满足新能源风电主动支撑电网的调频需求,实现风电大比例友好接入电网,分析了风机实物轴上能量获取及转化特征,推导了实物轴上惯性能变动量化公式,同时推导了变桨方式能量调配计算方法,得到三维动态联合储能及能量调配控制实现策略.然后,把风机能量调配策略应用于风机虚拟同步机控制中,设计了风机虚拟同步机控制策略,融入正常风机控制逻辑中,实现了风电主动支撑电网的控制策略.控制策略经仿真及现场实验的检验,结果表明,风机能量调配策略能精确预留风机调频备用能量,风机虚拟同步机控制能实现电网主动支撑.     

变桨和偏航运动对风力发电机桨叶轴承载荷的影响

在考虑攻角、桨距角、偏航运动、重力和惯性力等因素的情况下,基于静力学分析方法,建立了桨叶轴承系统载荷分析数学模型。通过数值计算,研究了桨叶轴承在风速和桨距角、偏航角速度和桨叶转速同时发生变化的工况下所承受的载荷。分析结果表明,风速的增大会使载荷不断增加,而桨距角的增大只能使载荷在局部有所增大;桨叶轴承系统的陀螺力矩幅值大小、桨叶在空间的旋转角度以及偏航速度有着直接的关系。     

风机液压变桨机构的负载力分析及系统建模

变桨机构通过调节风机叶片的节距角来保证风机在多变环境下的稳定运行.变桨距系统利用曲柄连杆机构与叶片连接,实现直线往复运动与旋转运动的转换,机构形式使叶片转动的阻力矩与液压缸负载力存在非线性关系.以1 MW风机为例,根据曲柄连杆机构的运动转换关系,分析了液压缸负载力的非线性变化,并采用功率键合图法结合控制信号的方块图模型,建立了系统的数学模型,为系统优化提供了理论依据.