《兆瓦级风力发电机组液压变桨距系统研究》顾鑫 2008.3

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兆瓦级风力发电机组液压变桨距系统研究
顾鑫 2008.3 江南大学硕士学位论文
【摘要】
风能作为一种取之不尽、用之不竭的清洁绿色能源，越来越受到全世界的重视。变
桨距风力机以其能最大限度地捕获风能、输出功率平稳等优点，日益成为风力机的主流
机型。变桨距系统是兆瓦级风力发电机组的关键技术之一，本文对变桨距液压控制系统
进行了较为全面的理论分析和试验研究。
首先简述了风力发电机组的工作原理，介绍了定桨距和变桨距风力发电机组的特
点。综述了国内外风力发电的现状和发展趋势。阐述了课题的研究意义，并提出了本文
的主要研究内容。在空气动力学分析的基础上，推导出变桨距风力机变速恒频控制的理
论基础，并通过对变桨距风力机进行数学建模和仿真，最终验证理论分析的正确性。
针对国内传统的依靠曲柄机构驱动桨叶旋转的统一变桨方式，本文提出了独立液压
变桨距控制，设计了变桨距执行机构。对桨叶变距驱动力、液压系统负载力和流量进行
了计算。在此基础上，设计了变桨距液压控制系统，对液压系统的工作原理和各种工况
下油液循环路线进行了详细说明，并对主要液压元件进行了选型。根据该液压系统在开
桨和关桨时油液循环回路不同的特点，分别建立了开桨和关桨两个过程的系统线性控制
数学模型。采用PID控制器构建了变桨距闭环控制系统，并进行了仿真研究。
根据现有条件，对液压变桨控制系统进行了地面加载试验，包括正常运动控制试验、
紧急顺桨试验、闭环控制试验、控制精度试验和速度控制试验。试验结果验证了系统设
计的正确性和仿真模型的合理性。所设计的液压变桨距控制系统能够满足变桨距风力机
对桨距角精确快速的控制要求。

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