兆瓦级风力发电机变桨距液压控制系统的设计和建模仿真

针对兆瓦级水平轴变桨距风力发电机的控制要求,设计了变桨距液压控制系统.运用传递函数法结合阀控非对称缸理论建立了变桨距液压系统的数学模型,利用Simulink仿真软件对其进行了动态仿真,根据仿真结果验证了其模型的合理性和正确性.通过建模仿真试验为MW级大型风力发电机变桨距国产化提供了一定的理论数据.     

风电机组独立变桨距控制策略研究

为了减小叶片不平衡载荷造成的风电机组疲劳,运用空气动力学原理对风轮扫掠面内风速受风切效应和塔影效应影响所产生的俯仰弯矩和偏航弯矩等附加载荷进行分析,提出了基于载荷反馈的风电机组独立变桨距控制策略。通过d-q坐标变换,将三相旋转坐标系转化为两相静止坐标系进行控制。通过Bladed半实物仿真平台验证该控制策略的合理性和可行性。     

电液比例变桨距风力机节距角变化率研究

为了提高变桨距控制的功率稳定性和减小机组的振动,在空气动力学研究的基础上,设计合理的风力机变桨距桨叶节距角变化率.建立了真实的电液比例变桨距执行机构,并与风力机设计软件BLADED相联组建成数字式半物理试验台.在此试验台上,通过改变泵的输出流量产生一系列的节距角变化率进行变桨距控制试验.试验结果表明,当节距角变化率为8°/s～10°/s时,不仅能够满足功率控制的要求,而且桨叶塔架的振动幅值不大.     

基于电液行星锥齿马达的变桨距控制

针对风电机组变桨距控制的特点,提出一种基于电液行星锥齿马达的变桨距控制方式,采用液压马达驱动与锥齿直接减速方式变桨距控制.设计电液行星锥齿马达变桨距机构及其电液控制系统,提出基于电动机-变量泵-比例阀的协同变桨距控制方案,构建系统等效控制模型.同时,针对变桨距的大惯性、非线性、强干扰等特征,设计新型的桨距角控制器和变桨距控制器,构建系统仿真模型,进行对比仿真研究.结果表明该变桨距控制方式的可行性和有效性.     

船用智能化低速柴油机电控排气阀HIL仿真试验平台设计与实现

在RT-Flex60C型智能化柴油机WECS(WrtsilElectronic Control System)控制系统和推进控制系统基础上,采用"缸平移法"生成模拟排气阀升程信号,结合自主开发的实时仿真单元和信号采集单元,研制了大型智能化柴油机电控排气阀系统的硬件在环(Hardware In the Loop,HIL)仿真试验平台,该平台可采集伺服油轨压、排气阀升程、排气阀开启/关闭控制信号、空气弹簧压力等信号,试验结果表明,试验平台性能稳定可靠,能正确模拟真实柴油机的运行,实现了可变排气阀开启VEO(Variable Exhaust Opening)和可变排气阀关闭VEC(Variable Exhaust Closing),为研究大型智能化低速柴油机电控排气阀的特性、执行机构的性能验证以及控制系统的测试提供了试验平台。     

基于风电机组LPV模型参考自适应独立变桨控制

为了减少大型风电机组多输入、多输出的非线性耦合影响和独立变桨带来的附加控制载荷,根据线性参数变化理论（LPV）对风电机组风能转换系统进行局部线性化,建立统一化的风电机组独立变桨线性参数变化LPV模型.利用模型参考自适应控制理论（MRAC）,以线性化后的LPV控制系统为被控对象建立参考模型,设计出高性能的独立变桨距自适应控制系统.采取波波夫（Popov）超稳定性分析法给出风电机组LPV模型参考自适应控制律,并对所设计的LPV模型参考自适应独立变桨距系统进行计算机仿真实验.实验结果表明,所设计的基于LPV模型参考自适应系统能够适应机组参数在较大范围内的变化,能够实现风电机组独立变桨系统的整机控制,具有良好的稳定性和快速性.     

变速恒频风力发电系统变桨距智能控制

大型变速恒频风力发电系统通常采用变桨距控制技术,保证额定功率点以上输出功率平稳和机组安全,但风机的强非线性和较大的转动惯量导致了变桨距控制的困难,单纯的模糊控制和PID控制都不能取得良好的控制效果.针对这一问题,提出了变速恒频风力发电系统模糊PID-PID双模变桨距控制策略,系统根据工作状况随时调整控制模式及参数.仿真表明,在该控制策略作用下,当风速在额定值以上随机变化时,转速能较好地稳定在额定值附近,具有结构简单、可靠性高、动态响应好、适应性强、控制精度高的优点,同时避免了变桨距执行机构的频繁动作,减小了变桨距执行机构的能量消耗,延长了其使用寿命.     

小卫星控制系统半物理仿真验证平台

介绍了小卫星控制系统地面半物理仿真验证平台的系统组成和方案设计,进行了实际控制系统仿真验证.平台以dSPACE实时仿真器为核心,在气浮台上辅以星载计算机、敏感器和执行机构进行仿真验证.该仿真平台能够在部分实物短缺情况下,采用仿真器对这些实物进行功能和电气接口完全模拟,提前进行星体控制系统半物理仿真验证,达到验证目的,降低了仿真成本.该仿真验证平台充分考虑了卫星控制系统实际运行环境,提高了仿真验证的可信度,是卫星半物理仿真有效便捷的工具.     

基于BP神经网络的PID变桨距风电机组控制

针对变速变距型风力发电机组的液压驱动式变距执行机构，提出基于BP神经网络的PID变桨距控制方法，以解决变桨距机构的非线性、参数时变性、抗干扰、滞后性控制问题.分析了三种不同工况下的液压油路变化、数学模型和参数变化，阐述了BP神经网络的PID控制算法，并根据7.5 kW变速恒频试验机组液压变距机构设计数据进行仿真结果比较、分析.     

基于dSPACE的异步电动机控制平台研究

为开发既快捷又便利的控制算法工作平台,本文基于dSPACE控制系统开发平台,利用空间矢量脉冲宽度调制和功率变换技术,设计了异步电动机半实物调速系统,给出了硬件电路的整体设计方案,并分别设计了整流、三相逆变、故障输出和三相电流采集等电路,同时对矢量控制算法进行仿真和实验结果分析,并利用dSPACE半实物仿真平台实现了异步电动机闭环控制系统。仿真和实验结果表明,电机运行平稳,在运行中有负载扰动时,电机能迅速恢复设定转速,系统具有良好的动态和稳态性能。dSPACE半实物仿真平台能够快速验证硬件电路及控制算法的可行性,缩短了项目研发周期,节省了大量测试费用。     

基于神经滑模控制的风机变桨系统控制研究

以风力发电系统为背景,由于风速波动及风机叶片扫掠面积上风资源的不均匀分布,风机叶片的变桨需要根据自身风况单独控制,即实现独立变桨.提出一种基于RBF(径向基函数)神经网络的滑模控制策略,优化了风机变桨距的控制方法,提高了风力发电系统的稳定性.将算法植入10 kW风机缩比模型实验台,控制伺服变桨电机,实验台模拟运行结果表明,RBF神经网络滑模控制策略能够改善变桨控制的效果,提高系统的鲁棒性.     

风电机组气动载荷控制策略

针对风电机组在风切效应影响下,较大尺寸的桨叶会加剧风轮所承受的不平衡气动载荷问题,提出了基于改进离散模糊控制的同步变桨距和基于桨叶方位角权系数分配的独立变桨距联合控制策略.通过主动变桨距控制来实现风电机组输出功率的稳定,同时降低风轮所承受的轴向气动载荷.仿真结果表明,此联合控制策略在风电机组的额定工作区间,不仅可以使风电机组的输出功率稳定在额定功率附近,而且还可以有效地抑制其轴向气动载荷,也直接证明了所提出的控制策略的有效性.     

基于PSCAD/EMTDC的双馈感应风电机组变桨距控制仿真分析

提出一种简化的风力机变桨距控制模型,通过发电机转速和风力机输出功率的反馈信号分别调节桨距角,控制发电机的转速恒定和风力机输出功率平稳.采用PSCAD/EMTDC仿真软件建立该变桨距控制模型,对整个风力发电系统（包括双馈电机和并网装置等）进行仿真,验证该风力机变桨距控制方法的可行性.     

基于模糊PID控制的风电机组变桨距控制技术研究

针对传统的P I D控制器在变桨距控制中存在的适应力不强、控制精度不高等缺陷,提出将模糊控制与PID控制相结合的变桨距控制方法,使变桨距控制系统兼具模糊控制和PID控制的优点。通过对风电机组变桨原理及控制要求进行分析,建立风电机组的数学模型和仿真模型,在随机风作用下对风电机组进行仿真分析。仿真结果表明,本方法能提高变桨距控制的精度和响应时间,具有良好的静态、动态特性。     

新型6 MW单柱浮式风力机耦合运动分析

针对100 m水深条件,设计新型6 MW海上单柱浮式风力机;利用气-液-固-弹性数值模拟软件FAST,对该浮式风力机进行全耦合时域动力响应分析.整个风力机系统的气动力分析采用叶素动量理论,浮式基础的水动力分析基于势流理论同时考虑采用Morison公式计算得到的黏性阻尼,系泊系统采用等效的弹性杆单元.数值仿真结果表明：浮式基础纵荡和纵摇耦合作用较明显;平台运动响应主要取决于风载荷,波浪载荷会改变平台在平衡位置附近的振荡运动;风浪同向会激发较大的运动响应;风浪的夹角越大,平台首摇运动越明显;在额定海况下,环境载荷方向的变化对垂荡运动的影响较小;delta-line能够很好地控制首摇运动,可以避免锚链缠绕现象发生;设计出的6 MW浮式风力机具有良好的总体运动响应,系泊系统设计方案能够保证风力机系统的安全运行.     

水平轴潮流能发电机组独立变桨距系统

针对水平轴潮流能发电机组轮毂空间小、变桨角度大、变桨力矩大等特点,设计一种新型的基于电液比例控制的齿轮齿条传动方案的独立变桨距系统.该系统机械结构紧凑,占用空间小,各个桨叶变桨执行机构相互独立.在分析变桨距载荷的基础上,建立系统的数学模型,并在AMESim软件中对系统进行了仿真研究.仿真结果表明:该系统顺桨变桨180°只需1.1 s,逆桨变桨180°只需3.4 s,响应速度快,稳定性好,并且可以实现独立变桨,满足了水平轴潮流能发电机组的变桨要求.     

动态入流条件下风力机运行控制的数值模拟

在动态入流条件下,采用基于致动线模型的大涡模拟方法对一台1.5 MW的商用风力发电机组的转速、转矩以及输出功率的响应特性进行数值模拟.在对数风廓线模型的基础上,通过引入正弦波动获得动态入流边界条件.对风力机引入比例积分变桨距控制和转矩控制,实现对动态入流的追踪.研究结果表明,在当前的变桨距控制和转矩控制条件下,风力机的转速、转矩、输出功率能够很好地响应入流风速的变化.在风加速阶段,三者都在额定风速时达到额定值;当入流风速减到额定风速后,变桨距控制以及转速、转矩、功率的下降都存在10 s的延迟;模拟得到的功率曲线与风力机实际功率曲线整体上吻合良好,不过在风速小于9 m/s的区间段还存在着一定的偏差,有待于进一步优化.