風(fēng)電機組機械液壓混合傳動系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著新的全球氣候協(xié)議——《巴黎協(xié)定》在2015年簽訂，可再生能源迎來又一次發(fā)展良機。在各種可再生能源中，風(fēng)能的利用技術(shù)應(yīng)該屬于最成熟的，市場化以及產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)狀以及前景都非常光明。本文采用遞進式研究方法，從中機械電液混合傳動系統(tǒng)工作機理、方案設(shè)計與理論分析、控制策略研究，到機械及液壓動力學(xué)建模仿真、試驗臺試驗驗證研究，系統(tǒng)地完成了風(fēng)力機中機械液壓混合傳動傳動原理及關(guān)鍵技術(shù)的研究。
　　論文各章節(jié)內(nèi)容如下:
　　第一章，概述了風(fēng)

2、能利用的歷史，并對風(fēng)能利用現(xiàn)狀，包括全球裝機容量以及中國裝機容量進行了數(shù)據(jù)分析，對比國外風(fēng)力發(fā)電占總發(fā)電量的比值指出我國存在的差距;綜述了風(fēng)力機傳動鏈分類以及變轉(zhuǎn)速運行風(fēng)力機技術(shù)研究進展，重點針對機械液壓混合傳動提出現(xiàn)有研究結(jié)構(gòu)存在的不足，結(jié)合課題的研究意義及來源，提出了論文的主要研究內(nèi)容。
　　第二章，對風(fēng)力機機械液壓混合傳動系統(tǒng)進行了設(shè)計以及控制策略適配。對行星齒輪系的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速以及功率流向進行了深入的研究，在此基礎(chǔ)上提出四種機

3、械液壓混合傳動系統(tǒng)方案并進行對比選出最優(yōu)方案;結(jié)合傳統(tǒng)1.5 MW風(fēng)力機參數(shù)對混合傳動系統(tǒng)機械系統(tǒng)參數(shù)進行設(shè)計計算，為提高系統(tǒng)傳動效率選擇閉式液壓系統(tǒng)并對其關(guān)鍵參數(shù)進行計算;對風(fēng)力機混合傳動系統(tǒng)不同階段的控制策略進行分析，提出低于額定風(fēng)速的并網(wǎng)前后葉輪轉(zhuǎn)速控制、高于額定風(fēng)速的恒轉(zhuǎn)速變轉(zhuǎn)矩控制以及高于額定功率的恒功率控制策略，并結(jié)合混合傳動系統(tǒng)模型中各參數(shù)之間的定量關(guān)系，對功率分合流控制、變速控制和轉(zhuǎn)矩控制進行理論論證和分析。
　　

4、第三章，在1.5 MW傳統(tǒng)風(fēng)電機組的參數(shù)基礎(chǔ)上，對混合傳動機組仿真參數(shù)進行計算，采用高級建模和仿真軟件AMESim以及商業(yè)數(shù)學(xué)軟件MATLAB對系統(tǒng)進行聯(lián)合仿真研究，分別對風(fēng)速、葉輪轉(zhuǎn)子、變量泵排量調(diào)整機構(gòu)、混合傳動鏈、同步電機以及無窮大電網(wǎng)系統(tǒng)進行理論分析和數(shù)學(xué)建模;采用AnsysWorkbench軟件建立柔性銷軸風(fēng)電行星齒輪傳動的三維實體模型并進行虛擬裝配，對其強度、彎曲應(yīng)力以及應(yīng)變進行數(shù)值模擬分析;通過對仿真結(jié)果的分析討論，確定柔

5、性銷軸應(yīng)力及應(yīng)變滿足設(shè)計要求，同時控制策略實現(xiàn)了低于額定風(fēng)速時最大功率捕獲、高于額定風(fēng)速時保護機械結(jié)構(gòu)、高于額定功率時機械功率穩(wěn)定液壓系統(tǒng)吸收波動轉(zhuǎn)矩的預(yù)期效果。
　　第四章，對30kW混合傳動風(fēng)力機進行試驗設(shè)計及選型，對機械齒輪箱、閉式液壓系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)進行了設(shè)計選型，計算出齒輪箱的關(guān)鍵參數(shù)并繪制三維模型圖;擬定閉式液壓系統(tǒng)原理圖并計算液壓系統(tǒng)參數(shù);對變量液壓泵進行原理探究與初步調(diào)試，確保變量泵輸入電壓與排量的線性對應(yīng)關(guān)系。

6、
　　第五章，搭建30kW混合傳動風(fēng)力機試驗平臺，擬定系統(tǒng)空載試驗、負(fù)載變速控制以及轉(zhuǎn)矩吸收試驗、效率對比試驗、轉(zhuǎn)矩吸收對比試驗以及并網(wǎng)試驗方案，并對試驗結(jié)果進行分析和討論。試驗結(jié)果表明機組具有較好的變速控制、吸收轉(zhuǎn)矩波動等傳動特性，機械液壓功率分配合理，實現(xiàn)了機械主要傳遞能量、液壓主要調(diào)節(jié)波動的新原理傳動模式，同時電氣系統(tǒng)實現(xiàn)了無變頻器輔助成功并網(wǎng)，整個混合傳動系統(tǒng)試驗機組完成了預(yù)期的各項設(shè)計目標(biāo)。
　　第六章，總結(jié)了論文