对风力机液压变桨距控制系统建模与动态特性分析

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1、!"#$年##月机床与液压,789!"#$第%&卷第!#期'()*+,-.//01*234(50+)6:7;9%&,79!#!"#!#"<&=>=?@9ABBC9#""#D&EE#9!"#$9!#9"%$风力机液压变桨距控制系统建模与动态特性分析苏东海!林长斌"沈阳工业大学机械工程学院!辽宁沈阳##"EH"#摘要!建立风力机液压变桨距控制系统数学模型&利用'(.0(d?6AIT;ACb对系统进行了仿真分析&并验证了其稳定性&证明了液压变桨距控制系统设计的可行性以及设计参数的准确性'同时加入Q+3校正环节并基与WAZX;Z]G

2、,AMP7;B理论整定Q+3控制器参数&提高了控制系统的动态特性'关键词!风力$变桨距$稳定性$动态特性中图分类号!.'&#$$.Q#&RR文献标志码!(RR文章编号!#""#D&EE#"!"#$#!#D#E&D&I:5*2-4<'45!/4')-7&(:N*(+/84'2/Y-4<%/5('=2-7V'(-'.2*&-+73H:4+(:2>/1+*):9P-45U=(.-4*6537CXPJA&0+,)PJCX`AC"6MP77;7'ZMPJCAMJ;-CXACZZ]ACX&6PZCOJCX5CA8Z]BA_O7.ZM

3、PC7;7XO&6PZCOJCX0AJ7CACX##"EH"&)PACJ#8.1+('7+!.PZIJ_PZIJ_AMJ;I7^Z;7PO^]JT;AM8J]AJ`;ZaA_MPM7C_]7;BOB_ZI7YAC^_T]`ACZYJB`TA;_&_PZBAIT;J_A7CJCJ;OBAB7BOB_ZIYJBM7C^TM_Z^`OTBACX'(.0(d?6AIT;ACbJC^A_BB_J`A;A_OYJB8Z]AAZ^<+_BM7CM;TBA7CA;;TB_]J_Z_PABPO^]JT;AM8J]AJ`;ZaA_MPM

4、7C_]7;BOB_ZII7^Z;ABZJBA`;ZJC^A_BaJ]JIZ_Z]BJ]Z]AXP_<(_Z]J^^ACXQ+3M7]]ZM_A7C;ACb&_PZM7Z\AMAZC_B7Q+3M7C_]7;;Z]YJB_TCZ^`JBZ^7CWAZX;Z]G,AMP7;BIZ_P7^&YPAMPAIa]78ZB_PZ^OCJIAMa]7aZ]_O7_PZM7C_]7;BOB_ZI<6*/A:(51!SAC^_T]`ACZ$:J]AJ`;ZaA_MP$6_J`A;A_O$3OCJIAMa]7aZ]_O!"前言随着能

5、源问题的日益严重&许多国家越来越重视可再生能源的开发和利用&风力发电作为绿色能源在全球得以快速发展'在风力发电机向大型化发展之际&液压变桨距控制技术由于具有功率大*响应快*精度高*刚度大以及抗干扰能力强等优点&已经成为风力发电的关键技术之一'研制液压变桨距控制系统实现大型风力机变桨距控制技术国产化*产业化的要求十分迫切'图#R液压变桨距系统简图变桨距系统一般放置在风机塔顶机舱内&其受机桨距角%与液压缸活塞位移#4a关系式如下!!!舱震动的影响较大&因此为了保证系统在外界干扰#4af槡)ae(D!M7B"!e%#)a("##下

6、&介质和元件间隙等参数较大范围内变化时仍能保经过线性拟合得到活塞位移与桨距角关系式如持良好的性能&必须对液压变桨距系统进行全面的动下!态特性研究'若用真机进行实验&成本比较昂贵并有#4afB%"!#可能损坏风机&因此在研究液压变桨距的系统特性比例阀的流量线性化方程如下式!时&建模与仿真是必不可少的步骤']0fCL48DCM*M"&##"液压变桨距控制系统建模式中!]0为负载流量$CL为流量增益$48为比例阀风力发电机液压变桨距系统由泵*电液比例阀*芯位移$CM为流量D压力系数$*M为负载压力'液压缸组成&电液比例阀输出与输入

7、电压成正比&通液压缸无杆腔流量连续性方程如下式!^ZZ^*过控制液压缸推动摇块机构来实现桨距角的变化&其MMM]e3"*D*#fe"%#0AaBM中液压缸采用差动连接以实现节能'桨距角与活塞位^;%Z^;移关系如图#所示'式中!3Aa为内泄漏系数$*B为系统压力$*M为负载收稿日期!!"#%D"ED!E作者简介!苏东海"#=>%%#&男&博士生导师&教授&主要从事流体与传动控制研究'通信作者!林长斌&-DIJA;!%>%"$%H==KLL9M7I'+LSD+机床与液压第%&卷压力$ZM为液压缸无杆腔容积$%Z为液体体积弹性例

8、系数$H为比例阀输出信号'模量'在工程应用中比例阀传递函数为!无杆腔容积如下式!#]C6:f"#%#ZfZe$4"$###!!1/M7#a/6:ee#式中!Z"为无杆腔初始容积$$#为液压缸无杆腔面-!-积6:6:'反馈环节采用的是位移传感器其反馈放大系数为假定活塞位移很小&即$#4ass