【正文】 中： K q— 流量增益，單位 : Vsm ?/3 ； Kc — 流量壓力系數(shù)，單位 : Nsm ?/5 ； r c— 比例閥閥芯的徑向間隙，單位 : mm； u — 流體動力粘度，單位 :Pa。比例放大器將變槳距控制器輸出的電壓信號（這里 0~5V 之間），轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流信號作為輸入量送入比例電磁鐵，從而產(chǎn)生與輸入信號成比例的輸出物理量（力、流量、位移）。由于右端活塞面積 25 大于左端活塞面積，使活塞右端壓力髙于左端的壓力從而能使活塞向前移動。為了提高整個變槳距系統(tǒng)的動態(tài)性能，在變距液壓缸上也設(shè)有 LVDT位置傳感器，如圖 46所示。 濾清器上裝有旁通閥和污染指示器，它在旁通閥打開前起作用。均步在圓盤內(nèi)，這三個圓盤支腿分別通過連桿與三個槳葉相連接。在變槳距控制系統(tǒng)中，主控制器作為上位機，變槳距控制器作為下位機。 組成電液比例系統(tǒng)的基本元件有： 指令元件； 比較元件； 電控器； 比例閥； 液壓執(zhí)行元件； 檢測反饋元件。變槳矩控制是根據(jù)伺服電動機自帶的位 置編碼器所測的位移值進行控制的，電動伺服變槳矩執(zhí)行機構(gòu)原理框圖如圖 39。然而，液壓系統(tǒng)存在死區(qū)、滯環(huán)、庫倫摩擦，還有一些軟參量，如體積彈性模量、油的粘度、系統(tǒng)阻尼比等，有非線性特征，甚至會出現(xiàn)漏油、卡塞等現(xiàn)象。這一過程不僅使轉(zhuǎn)子具有高起動力矩，而且在風速快速地增大時能夠快速起動。 變槳矩控制系統(tǒng) 新型變槳距控制系統(tǒng)框圖如圖 32所示 圖 32 控制系統(tǒng)分布圖 在發(fā)電機并人電網(wǎng)前，發(fā)電機轉(zhuǎn)速由速度控制器 A根據(jù)發(fā)電機轉(zhuǎn)速 反饋信號與給定信號直接控制；發(fā)電機并入電網(wǎng)后，速度控制器 B與功率控制器起作用。轉(zhuǎn)速控制器按照一定的速度上升斜率給出速度的參考值，變槳矩系統(tǒng)根據(jù)給定的速度參考值，進而調(diào)整槳葉的槳矩角，進行速度控制。另外，定槳距失速控制的風力機最大升力對由溫度 和海拔高度的變化所引起的空氣密度的變化比較敏感。葉尖速比λ即為槳葉尖部的線速度與風速之比 : ????? RRn ?? 2 （ 22） 式中 : ω — 風輪在風速為 v時的旋轉(zhuǎn)角速度 , 單位 : rad/s。本課題對變槳矩風力發(fā)電機組的變槳矩控制系統(tǒng)進行研究，希望對我國變槳矩控制系統(tǒng)的國產(chǎn)化提供有益參考，具有重要的現(xiàn)實意義。因此，對可再生能源的開發(fā)利用受到世界各國的高度重視。 國外最早的風力發(fā)電機主要采用定槳矩系統(tǒng) [1]。 作 者 簽 名： 日 期： 指 導(dǎo)教師簽 名： 日 期： 使用授 權(quán)說 明 本人完全了解 大 學(xué)關(guān) 于收集、保存、使用 畢業(yè)設(shè)計 （ 論文）的 規(guī) 定，即：按照 學(xué) 校要求提交 畢業(yè)設(shè)計 （ 論 文）的印刷本和電 子版本； 學(xué) 校有 權(quán) 保存 畢業(yè)設(shè)計 （ 論 文）的印刷本和 電 子版， 并提供目 錄檢 索 與閱覽 服 務(wù) ； 學(xué) 校可以采用影印、 縮 印、 數(shù) 字化或其它復(fù) 制手段保存 論 文；在不以 贏 利 為 目的前提下， 學(xué) ?？梢怨?論文的部分或全部 內(nèi) 容。 ：任 務(wù)書 、 開題報 告、外文 譯 文、 譯 文原文（ 復(fù) 印件）。其余的廠家多采用電動變槳系統(tǒng)。 隨著風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)技術(shù)的不斷成熟和發(fā)展，變槳矩風力發(fā)電機的優(yōu)越性越來越突顯；于是風力機運行的可靠性有了大大的提高；再加上擁有高的風能利用系數(shù)和不斷優(yōu)化的輸出功率曲線；進而由于葉輪的重量有所減輕，因此風力機的受力狀況有了極大的改善，這就使風力機在不同的風速下運行時，始終保持著最佳的轉(zhuǎn)換效率，從而獲得最大的輸出功率，提高風能利用率。 4 第 2 章 風力發(fā)電機組的電液變槳距系統(tǒng)控制原理 風力發(fā)電機組的組成 風力發(fā)電機組的總體結(jié)構(gòu)示意圖如圖 21所示 圖 21 風力發(fā)電機組的總體示意圖 本論文主要研究的是風力發(fā)電機組的變槳距的控制系統(tǒng)。近年來，這些學(xué)科的迅速發(fā)展為風力發(fā)電機組的研究和設(shè)計提供了良好的理論基礎(chǔ)，因此現(xiàn)代風力發(fā)電技術(shù)發(fā)展越來越快，單機容量也越來越大。綜上所述， 與定槳距控制技術(shù)相比，變槳距控制的優(yōu)點是槳葉較為輕巧，槳距角可以隨風速的大小而自動調(diào)節(jié)，因而能夠盡可能更多的吸收風能，同時在高風速段保持平穩(wěn)的功率輸出，如圖 31 所示。與轉(zhuǎn)速控制方式同理，在早期的變槳矩風力發(fā)電機組中，對于 欠功率狀態(tài)是不進行控制的?？刂破饕灿糜谠谕睫D(zhuǎn)速（ 50Hz時 1500r/min)時的控制。從圖中可以看到 圖 35 速度控制系統(tǒng) B 在風速信號輸入端設(shè)有低通濾波器，節(jié)距控制對瞬變風速并不響應(yīng)。電動伺服變槳矩執(zhí)行機構(gòu)可對每個槳葉采用獨立的調(diào)節(jié)方式，伺服電動機通過主動齒輪與槳葉輪轂內(nèi)齒圈相嚙合，進而直接對槳矩角進行控制。比例閥是在普通液壓閥基礎(chǔ)上，用比例電磁鐵取代閥的調(diào)節(jié)機構(gòu)及普通電磁鐵構(gòu)成的。液壓驅(qū)動變距有兩種結(jié)構(gòu)形式，一種是通過安裝在輪轂內(nèi)的三個液壓缸，三套曲柄滑塊機構(gòu)分別驅(qū)動三片槳葉。當比例閥通負向電流 (比例閥跨接位置 )，壓力油通過先導(dǎo)止回閥進入油缸右腔，而油缸左腔則由于單向閥與油缸隔離。液壓泵安裝在油箱油面以下并通過聯(lián)軸器 6，由油箱上部的電動 機驅(qū)動。油溫過高會導(dǎo)致報警，以免在高溫下泵的磨損延長密封的使用壽命。電磁閥 211通電，從而使先導(dǎo)管路（虛 線）增加壓力。為了防止在緊急停機時，蓄能器內(nèi)油量不夠變距液壓缸一個行程，緊急順槳將由來自風的自變距力完成。 圖 51 對稱四通閥控制的非對稱液壓缸 圖 5 中： P P2分別為液壓缸無桿腔和有桿腔壓力， A A2分別為活塞左右兩腔的有效面積， Q Q2分別為液壓缸無桿腔和有桿腔的流量， PS、 P0分別為油源壓力和回油壓力， x為比例閥閥芯位移， y為活塞桿位移。 圖 53 變槳距電液比例控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖 根據(jù)前面的分析結(jié)果和比例控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖，可以繪出控制系統(tǒng)的方框圖，如圖 54所示。 繪出式（ 25）的博德圖如圖 9所示。假設(shè)所分析的閥為理想零開口閥，故不考慮閥口間的泄漏，所以在正向運動時（在活塞桿推出時） Q 4= 0。緊急 26 順槳的速度由二個節(jié)流閥 171和 172控制并 限制到約 9176。把比例閥 20通電到“直接”（ P — A, B — T)時，壓力油即通過單向閥 112和電磁閥 192傳送 P — A 至缸筒的前端。如圖 47所示，控制器根據(jù)功率或轉(zhuǎn)速信號給出一個 10 ~ +1OV的控制電壓，通過比例閥控制器轉(zhuǎn)換成一定范圍的電流信號，控制比例閥輸出流量的方向和大小。液壓泵由壓力傳感器 12的信號控制。此時葉片往安裝角增大的方向轉(zhuǎn)動，風輪輸出功率減小。另一種結(jié)構(gòu)是液壓站和液壓缸放在機艙內(nèi)，通過 一套曲柄滑塊機構(gòu)同步推動三片槳葉旋轉(zhuǎn)。 電液 比例控制技術(shù)基本工作原理是：根據(jù)輸入電信號電壓值的大小，通過放大器，將該輸入電壓信號（一般在 9~ +9V 之間）轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流信號，如 lmV 電壓對應(yīng) 1mA 電流。 圖 38 電動變槳矩結(jié)構(gòu)圖 圖 38中只畫出了一個槳葉的電動變槳矩的結(jié)構(gòu)，其它兩個槳葉則與此完全相同。這一特性增加了小轉(zhuǎn)差率時的增益，以便控制節(jié)距角加速趨于 0176。 10 r/min 內(nèi) 持續(xù) 1s 發(fā)電機將切入電網(wǎng)?，F(xiàn)在多采用的雙饋異步發(fā)電機的風力發(fā)電機在該狀態(tài)能夠通過風速采集的低頻分量為參數(shù)調(diào)整發(fā)電機轉(zhuǎn)差率，使其運行在最佳葉尖速比，進而達到對風能的最大利用率。 圖 3— 1 定槳距、變槳距風力發(fā)電機組功率曲線 因此，本文選擇的研究對象是風力發(fā)電機組變槳系統(tǒng)。隨著計算機與先進控制技術(shù)在風力發(fā)電領(lǐng)域中的應(yīng)用，風力機控制方式也從基本單一的 定槳距失速控制向變槳距控制方向發(fā)展，甚至向智能型控制發(fā)展。其中風力機的功能是將風能轉(zhuǎn)換為機械能。 3 風力發(fā)電變槳控制系統(tǒng)研究的意義 變槳矩風力發(fā)電機組有很多的優(yōu)越性，變槳矩風力發(fā)電機組將會成為大型風力發(fā)電機組發(fā)展的主流 [4]。初期研制成功的主要是額定功率為 600KW以下的風力發(fā)電機組，近年來開始研制兆瓦級風力發(fā)電機組，并且已經(jīng)取得成功，其制造技術(shù)已基本掌握。 圖 表整 潔 ，布局合理，文字注 釋 必 須 使用工程字 書寫 ，不準用徒手 畫 3） 畢業(yè)論 文 須 用 A4 單 面打印， 論 文 50 頁 以上的 雙 面打印 4） 圖 表 應(yīng)繪 制于無格子的 頁 面上 5） 軟 件工程 類課題應(yīng) 有程序 清單 ， 并 提供 電 子文 檔 訂順 序 1） 設(shè)計 （ 論 文） 2）附件：按照任 務(wù)書 、 開題報 告、外文 譯 文、 譯 文原文（ 復(fù) 印件）次序裝訂 指 導(dǎo)教師評閱書 指 導(dǎo)教師評 價： 一、撰 寫 （ 設(shè)計 ） 過 程 學(xué) 生在 論 文（ 設(shè)計 ） 過 程中的治 學(xué)態(tài) 度、工作精神 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學(xué) 生掌握 專業(yè) 知 識 、技能的扎 實 程度 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學(xué) 生 綜 合 運 用所 學(xué) 知 識 和 專業(yè) 技能分析和解 決問題 的能力 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 研 究方法的科 學(xué) 性；技 術(shù)線 路的可行性； 設(shè)計 方案的合理性 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 完成 畢業(yè)論 文（ 設(shè)計 ）期 間 的出勤情 況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、 論 文（ 設(shè)計 ） 質(zhì) 量 論 文（ 設(shè)計 ）的整體 結(jié)構(gòu) 是否符合撰 寫規(guī) 范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 是否完成指定的 論 文（ 設(shè)計 ）任 務(wù) （包括裝 訂 及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、 論 文（ 設(shè)計 ）水平 論 文（ 設(shè)計 ）的理 論 意 義 或 對 解 決實際問題 的指 導(dǎo) 意 義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論 文的 觀 念是否有新意？ 設(shè)計 是否有 創(chuàng) 意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論 文（ 設(shè)計說 明 書 ）所體 現(xiàn) 的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建 議 成 績 ： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所 選 等 級 前的□ 內(nèi)畫 “√”） 指 導(dǎo)教師 ： （ 簽 名） 單 位： （蓋章） 年 月 日 評閱教師評閱書 評閱教師評 價： 一、 論 文（ 設(shè)計 ） 質(zhì) 量 論 文（ 設(shè)計 ）的整體 結(jié)構(gòu) 是否符合撰 寫規(guī) 范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 是否完成指定的 論 文（ 設(shè)計 ）任 務(wù) （包括裝 訂 及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、 論 文（ 設(shè)計 ）水平 論 文（ 設(shè)計 ）的理 論 意 義 或 對 解 決實際問題 的指 導(dǎo) 意 義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論 文的 觀 念是否有新意？ 設(shè)計 是否有 創(chuàng) 意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論 文（ 設(shè)計說 明 書 ）所體 現(xiàn) 的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建 議 成 績 ： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所 選 等 級 前的□ 內(nèi)畫 “√”） 評閱教師 ： （ 簽 名） 單 位： （蓋章） 年 月 日 教研 室（或答 辯 小 組 ）及 教學(xué) 系意 見 教研 室（或答 辯 小 組 ） 評 價： 一、答 辯過 程 畢業(yè)論 文（ 設(shè)計 ）的基本要點和 見 解的 敘 述情 況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 對 答 辯問題 的反 應(yīng) 、理解、表 達 情 況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學(xué) 生答 辯過 程中的精神 狀態(tài) □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、 論 文（ 設(shè)計 ） 質(zhì) 量 論 文（ 設(shè)計 ）的整體 結(jié)構(gòu) 是否符合撰 寫