对风力发电机液压变桨距系统研究

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1、2012年12月机床与液压Dca．20l2第40卷第23期MACHINETO0L&HYDRAULICSVo1．40No．23DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．23．015风力发电机液压变桨距系统研究任育杰，宋锦春，任广安，张悦(东北大学机械工程与自动化学院，辽宁沈阳110819)摘要：介绍风力发电机组变桨距控制原理；并以2．5MW风力发电机组为研究对象，根据变桨速度和力矩的要求设计液压控制系统，分别对开桨和关桨时的液压系统进行建模，对变桨距系统进行仿真，并分析了系统的

2、稳定性，为更深层次的仿真研究和系统优化提供理论依据。关键词：风力发电机组；液压变桨距系统；建模；仿真中图分类号：TK83文献标识码：A文章编号：1001—3881(2012)23—058—3StudyonHydraulicPitch—controlSystemforWindDrivenGeneratorRENYujie，SONGJinchun，RENGuang’an，ZHANGYue(SchoolofMechanicalEngineeringandAutomation，NortheasternUniv

3、ersity，ShenyangLiaoning110819，China)Abstract：Constantpowercontrolprincipleofwindgeneratingsetwasintroducedwhenwindvelocitywashigherthanratedwindspeed．Hydrauliccontrolsystemof2．5MWwindgeneratingsetwasdesignedaccordingtothedemandofvariablepropellervelocit

4、yandtorque．Aimingatclosingpitchandopeningpitchrespectively，itwasmodeled，simulated，adjusted，andthestabilityofthesystemwasanalyzedtoprovidetheoreticalbasisforsimulationandotherfurtherresearch．Keywords：Windgeneratingset；HydrauliCvariablepropellersystem；Mod

5、eling；Simulation1变桨距控制理论研究上述结论是变桨距控制的理论基础：当风速低于风能利用系数可用下式近似表示：额定风速时，通过变速恒频装置，随风速变化改变发电机转子转速使风能利用系数恒定在c⋯，使风能C=(0．44-0．0167／3)sin[卜得到最大利用；当风速高于额定风速时，变桨距系统0．00187(A一3)(1)开始工作，通过调整节距角卢改变风能利用系数C。，其中：为节距角，C为风能利用系数，A为尖速度使发电机转速恒定，功率恒定。比。由式(1)可针对不同的节距角作出的相应的2变桨距

6、机构风能利用系数C的变化曲线称为变桨距风力发电机变桨距一般分为统一控制和独立控制两种方式。特性曲线，如图1所示。统一控制即机组所有桨叶都由一个执行机构驱动，桨叶节距角变化相同；独立控制时，每个桨叶都由独立的变桨距执行机构控制，如果其中一个执行机构出现故障，其余两个桨叶仍能调节桨叶节距角实现功率控制，继续带伤工作。而统一变桨距执行结构出现故障，只能停机维修，并且自然界的风在整个风轮扫及面上的分布是不均匀的，独立桨叶控制可以根据各个桨叶上的风速不同进行调节，不仅能优化发电机输出功率，而且能减小桨叶拍打振动

7、，从而减小整机的动图1变桨距风力机功率系数特性曲线态载荷。由图1中所示的曲线，可有以下结论：文中采用了独立的液压变桨距机构，具有3套(1)在叶节距角不变的情况下，存在唯一的独立的液压系统和执行机构，在控制方式上仍然沿风能利用系数最大值c⋯。用了统一控制，这样可以保证当一个执行机构和液(2)在尖速度比A保持不变的情况下，叶节距压系统出故障不会影响到整个风力机的控制。由于角=OO时风能利用系数c。最大，并且风能利用系桨叶通过机械连杆机构与液压缸活塞杆相连接，而数c。随着叶节距角卢的增大而减小。节距角又同液

8、压的位移成正比，所以可以通过控制收稿日期：2011—10—17作者简介：任育杰，男，博士研究生，研究方向为机、电、液一体化。E—mail：369220424@163．corn。第23期任育杰等：风力发电机液压变桨距系统研究·59·液压缸活塞杆位移来控制节距角。变桨驱动机构示go平衡方程意图见图2。AP(s)=．Is13(s)+(s)(5)由式(2)一(5)得套去Qm一1(+)暇——]一兰／f口)—一‘雅杆99．5Ql』】一1．98X10一×(6．05+0