风电机组变桨距伺服控制系统研究

【摘要】： 风能由于其蕴藏丰富、清洁、可再生等特点,在能源领域具有不可比拟的开发前景,与此同时,对风力发电技术的研究工作越来越受到世界各国的重视。 本文首先介绍了风力发电机组的液压变桨距控制系统,应用电液比例控制技术对变桨距系统液压驱动部分进行设计,对各种工况下的液压系统油液循环路线进行了详细的分析,并对液压系统的主要元器件进行了选型。给出了变桨距机构设计的方案,通过对系统物理特性的分析建立数学模型。对于液压系统和桨距角变化的过程分别利用MATLAB仿真工具搭建仿真模型,并对系统的稳定性进行了分析。在变桨距控制系统中加入了常规PID控制。对于偏航系统,分析了偏航系统的组成,液压控制偏航系统的油液循环路线的过程。由于偏航系统是随动系统,很难找到精确的数据进行建模,所以引入了模糊控制理论来对偏航系统进行数学建模。本文对模糊控制器进行了仿真,为下一部对整个偏航系统的动态仿真打下了基础。 【关键词】：风力发电机组 变桨距 偏航 控制系统 模糊控制
【学位授予单位】：华北电力大学（北京）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM315;TM921.541
【目录】：

• 中文摘要4
• 英文摘要4-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 前言8
• 1.2 风力发电机简介8-9
• 1.2.1 风力发电机组原理8-9
• 1.2.2 变桨距风力机组9
• 1.3 国内外发展趋势9-11
• 1.3.1 国际风力发电发展9-10
• 1.3.2 国内风力发电发展10-11
• 1.4 选题意义及主要研究内容11-13
• 1.4.1 选题意义11
• 1.4.2 研究内容11-13
• 第二章 风力发电变桨距控制系统理论研究13-21
• 2.1 风力机组变桨距控制理论研究13-17
• 2.1.1 风力机空气动力学理论13-15
• 2.1.2 风力机工作原理15
• 2.1.3 变桨距控制理论研究15-17
• 2.2 风力机组运行状态研究17-18
• 2.3 变桨距控制系统18-19
• 2.4 变桨距机构设计19-20
• 2.5 本章小结20-21
• 第三章 液压控制系统的设计21-33
• 3.1 液压传动概述21
• 3.2 风力发电机组液压系统21-27
• 3.2.1 液压变距控制系统22-26
• 3.2.2 液压偏航控制系统26-27
• 3.3 液压变距控制系统的设计27-29
• 3.3.1 比例控制技术27-29
• 3.3.2 液压变桨距控制29
• 3.4 液压变桨控制系统元器件的选取29-32
• 3.4.1 液压泵的选择29-30
• 3.4.2 液压泵电机的选择30
• 3.4.3 油箱尺寸的决定30
• 3.4.4 蓄能器的选择30-32
• 3.4.4.1 蓄能器充气压力P_0的选择30-31
• 3.4.4.2 总容积V_0的确定31-32
• 3.5 本章小结32-33
• 第四章 液压变桨控制系统的数学建模及仿真33-47
• 4.1 液压变桨距原理33
• 4.2 液压缸负载压力及位移的数学模型建立及仿真分析33-38
• 4.2.1 液压缸负载压力与流量传递函数33-37
• 4.2.2 基于Simulink的仿真及分析37-38
• 4.3 液压缸控制桨距角变化的研究38-46
• 4.3.1 液压系统控制桨距角变化的数学建模38-41
• 4.3.1.1 关桨过程数学建模38-39
• 4.3.1.2 开桨过程数学建模39-40
• 4.3.1.3 比例放大器数学建模40-41
• 4.3.1.4 比例阀数学建模41
• 4.3.1.5 位移传感器数学建模41
• 4.3.2 液压变桨距控制系统框图41
• 4.3.3 基于simulink的仿真及分析41-43
• 4.3.4 引入PID控制的液压变桨距系统43-46
• 4.3.4.1 PID控制原理43-45
• 4.2.4.2 变桨距系统的PID控制及仿真45-46
• 4.4 本章小结46-47
• 第五章 偏航系统47-59
• 5.1 偏航系统及控制47-50
• 5.1.1 偏航系统简介47
• 5.1.2 偏航的基本原理47
• 5.1.3 偏航系统的控制过程47-50
• 5.2 偏航模糊控制的研究50-58
• 5.2.1 模糊控制的基本原理50-51
• 5.2.2 偏航系统模糊控制器的设计51-58
• 5.2.2.1 模糊控制输入、输出变量的确定51
• 5.2.2.2 论域和隶属函数的确定51-52
• 5.2.2.3 模糊控制规则的语言描述52-54
• 5.2.2.4 模糊控制表54
• 5.2.2.5 基于simulink的仿真54-58
• 5.3 本章小结58-59
• 第六章 总结与展望59-60
• 6.1 研究工作总结59
• 6.2 未来展望59-60
• 参考文献60-62
• 致谢62-63
• 在学期间发表学术论文和参加科研情况63

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