风力发电液力机械控制系统研究

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1、国内图书分类号：TK83学校代码：10213国际图书分类号：681.5密级：公开工学硕士学位论文风力发电液力机械控制系统研究硕士研究生：曾凡桂导师：董泳副教授申请学位：工学硕士学科：流体机械及工程所在单位：能源科学与工程学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TK83U.D.C:681.5DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONTHEHYDRAULICMECHANICALCONTROLSYSTEMOFWINDTURBINE

2、Candidate：ZengFanguiSupervisor：AssociateProf.DongYongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：PowerEngineeringAffiliation：SchoolofEnergyScienceandEngineeringDateofDefence：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着

3、人类不断的进步和发展，随之而来的是对能源的开发和利用不断增加。能源广泛应用于各个领域，工业、车辆、以及日常生活中都会大量的使用能源，能源和我们人类的生存息息相关，对人类的发展和未来至关重要。因此，合理的开发、利用可再生能源，是值得认真对待的世界性问题，需要人类的共同努力。风能是可再生能源并且污染小，应该增加对其的利用，关于风能利用的问题应引起世界共同的关注。虽然我国的风电装机容量和风电设备制造规模近几年发展迅速，在世界范围内具有一定的竞争力。但是在风力发电的技术方面，特别是在风电场接入系统后的运行方面和在风电设备的制造方面，我国与世界

4、先进水平的差距还相当大。近年来已经引进了国外的先进技术，仍然处于消化、理解和吸收的阶段。传统的变速恒频风力发电机组，例如双馈感应风力发电机组，频率不稳定，机械故障率较高，电的品质得不到保证，会对电网造成污染。本文所研究的风力发电机组通过液力机械调速装置取代频率转换装置，既可以保证风轮变转速运行又可以直接与同步发电机相连接，向电网提供与常规火电、水电机组同样质量的电能。有利于大功率发电设备的开发和国产化，意义重大。本课题主要从以下几个方面进行研究与分析：（1）基于曲面拟合原理建立导叶可调式液力变矩器的数学模型研究阶次及加权系数对拟合精度

5、的影响，通过调节阶次和加权系数的大小，提高拟合的精度。基于以上理论分析拟合液力变矩器的CFD计算数据，得出泵轮和涡轮转矩关于转速比和导叶开度的二元三次函数，并对导叶调节规律进行分析。（2）风力发电系统的静态数学模型建立为分析风力发电液力机械控制系统的特性建提供了基础。分别建立了风力机、齿轮箱、同步发电机以及导叶调节机构的数学模型。风力发电系统由液压伺服位置控制系统调节导叶开度，利用AMESim软件模型库中提供的模型，对阀控液压缸系统进行建模，合理设置参数，得出较为理想的响应曲线。（3）风力发电系统的动态仿真分析根据风电机组的运行特性和

6、控制要求，设计相应的控制系统，利用MATLABSimulink建立系统模型联合AMESim软件对风力发电液力机械控制系统进行联合动态仿真。观察系统在不同风速变化情况下的动态响应特性，验证控制器设计的准确性以及是否能构达到控制目标。关键词：风力发电；导叶可调式液力变矩器；PID控制；联合仿真I哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractNowadays,energyandenvironmentisanurgentproblemtosolveforthesurvivalanddevelopmentofhumanbeings.Conve

7、ntionalenergysourcesarecoal,oilandnaturalgas,whichnotonlyhavelimitedresources,butalsocauseseriousairpollution.Therefore,thedevelopmentandutilizationofrenewableresources,especiallythedevelopmentandutilizationofwindenergy,hasbeenhighlyvaluedbycountriesaroundtheworld.China

8、'swindpowerinstalledcapacityandwindpowerequipmentmanufacturingscaleareallamongthebestintheworld,butintermsofth