恒压网络电液变量马达的风力机变桨距控制

提出恒压网络电液变量马达的风力机变桨距控制技术,通过调节接入到恒压网络中变量马达的排量来控制变桨转矩和方向,并适应变桨载荷的变化。在此基础上,构建了系统数学模型,分析了其双闭环的桨距角位置控制特性和参考桨距角的模糊给定策略,并进行了仿真实验。结果表明,变量马达变桨距的响应速度较快,可将传动链转矩稳定于额定值的5%以内,将功率稳定于额定值的6%以内。相比于常规变桨距方式,该方式变桨效率较高,功率和转矩控制的准确性较好。     

基于ICPSO-PID风电机组桨距控制分析

针对传统的一阶变桨距机构简化模型难以描述真实的变距执行系统动态特性,建立了完整的电液变桨距风力发电机组高阶数学模型;根据风电机组额定风速以上恒功率控制目标并考虑变桨机构具有惯性和延迟特性,设计了基于功率和风速前馈的变桨控制器;针对额定风速以上变桨控制器参数整定难的问题,提出了一种基于改进协同粒子群优化算法(ICPSO)与比例、积分、微分控制器(PID)相结合的ICPSO-PID控制算法,并将其应用于桨距角PID控制器的参数整定.研究结果表明:提出的优化算法能够快速整定桨距角控制器的参数,风速前馈控制器能够提高变桨系统的动态性,功率控制环节能够实现额定风速以上风电机组恒功率控制.与传统PID控制器的控制效果相比,提出的控制方法具有超调量小、调节时间短和鲁棒性好等优良的控制品质.文中研究方法可应用到实际的电液变桨距风力发电机组控制系统中.     

变速恒频风力机组变桨距控制系统

在风力机空气动力学特性分析的基础上，讨论了变速恒频风力机组变桨距机构在低于额定风速阶段和高于额定风速阶段的不同控制策略。将模型与控制方法相结合的数字仿真表明，控制曲线与预期要求一致。具体设计了变桨距机构液压控制方案和电机控制方案，并提出了高油压冗余式电液比例变桨距机构的设计思路。     

基于多种UDF方法的变桨距垂直轴风力机性能分析

为了提高垂直轴风力机的性能,针对变桨距垂直轴风力机,利用叶素理论求得叶片在不同方位桨距角的变化规律,使叶片在各个不同位置升力系数达到最大;通过滑移网格、动网格、滑移网格动网格组合等动区域方法的研究,实现了变桨距垂直轴风力机主动控制数值模拟方法的多元化;最终获得不同叶片各自产生的总力矩和风能利用率。用垂直轴风力机的试验和模拟对比分析,验证了数值模拟结果的可靠性。结果表明,采用变桨控制规律的垂直轴风力机,提高了风力机的风能利用率,尤其是在低尖速比情况下,很大程度上改善了风力机的起动性能,尖速比为1.5、2.0、2.5时,相对定桨距风力机功率都增大90%左右。     

基于无模型自适应控制器的风力发电机载荷控制

建立了风力发电机独立变桨距系统的线性化模型.为了便于控制器设计,通过Park坐标变换将叶根的弯矩转换到两个固定的直交坐标系,对两个坐标系分别设计无模型自适应控制器进行载荷控制.在NREL建立的风力发电机模型FAST上对设计好的控制器进行了验证,结果表明基于MFA的独立变桨距控制器可以有效消除风力机上的不平衡载荷.与统一...     

桨距角对螺旋桨气动特性的影响

为了研究桨距角的大小对螺旋桨的整体气动性能的影响,基于滑移网格和动网格技术,使用CFD软件求解非定常不可压流动的N-S方程和S-A湍流模型,分别对桨距角静态变化和动态变化下的螺旋桨气动特性进行了模拟分析,桨距角静态变化角度分别为0°,3°和6°,桨距角动态变化时桨距角按照正弦变化曲线从0°增大到4°.数值计算结果表明:在桨距角静态变化过程中,螺旋桨的拉力和扭矩均随桨距角的增大而增大,而效率降低,相对于桨距角0°,桨距角3°时的拉力提高了20%~30%、扭矩提高了将近30%~40%.在桨距角动态变化过程中,随着桨距角的增加,拉力、扭矩及需用功率均呈线性增加,效率减小,此外,桨距角静态变化时的桨距角3°与和桨距角从0°增大到4°动态变化时的桨距角3°所对应的气动参数大致相同.     

甘蔗收获机切割器齿轮箱的优化设计

切割器是甘蔗收获机械的重要组成部分。根据研究,从试验装置到物理样机的过渡,切割器结构与动力的工程实现、台架提升机构的设计、夹紧装置的布置都与切割器齿轮箱紧密联系。为此,利用有限元软件ANSYS的优化模块提供的一阶分析法,采取自上向下的建模方法,简化复杂的齿轮箱的实际模型,参数化齿轮箱体的结构尺寸,对齿轮箱体进行优化设计,使其达到了轻量化的设计目的。     

基于动态特性的甘蔗收获机刀架仿真和模态分析

为进一步提高甘蔗收获机宿根切割质量,结合UG、ANSYS等软件及模态测试系统,对课题组第2台甘蔗收获机刀架进行仿真和试验模态分析,刀架结构包括齿轮箱和提升转臂。研究发现:齿轮箱中部连杆长度大,结构刚性较弱;加强中部连杆结构后,齿轮箱前3阶模态固有频率分别提高了86%、173%、26%,刚性明显提高;齿轮箱结构加强后,刀架前3阶模态固频由19.7、20.14、41.92Hz变为29.697、34.710、64.063Hz,刚性明显提高。相同外界激励信号下,试验采集刀架结构改机前后的动态响应,验证了仿真试验结果,同时为高刚性刀架结构优化设计研究提供了技术基础。     

基于风速功率谱估计的风力发电机变桨距控制研究

对某风场风速信号进行功率谱估计,分析样本风的频率特性,根据风速的频率特性调整控制参数,使风机在尽可能高功率输出的前提下减少变桨动作次数,提高系统的出力和寿命。在Matlab/Simulink中建立变桨距风力发电机数学模型,对此模型为引入模糊控制算法,根据模糊控制理论设计模糊控制器,在低风速时能够获取最大的风能,高风速时能够使输出功率恒定。不仅能有效的减少振荡,而且可以较快的达到稳态。     

20 kW定桨距风力机叶片优化设计

以设计攻角作为变量,在不超过额定功率和基本运行风速范围内,考虑风场风速的概率分布,建立了以年发电量最大为目标的优化模型,采用遗传算法对20 kW定桨距风力机叶片外形进行了优化设计.通过对3叶片定桨距20 kW风力机的气动性能评价以及与NREL的同型风力机的对比表明,优化后的风力机具有更好的气动性能,表明了该优化方法在设计定桨距风力机中的优越性.