風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，風能的利用技術應該屬于最成熟的，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、方案設計與理論分析、控制策略研究，到機械及液壓動力學建模仿真、試驗臺試驗驗證研究，系統(tǒng)地完成了風力機中機械液壓混合傳動傳動原理及關鍵技術的研究。
　　論文各章節(jié)內(nèi)容如下:
　　第一章，概述了風

2、能利用的歷史，并對風能利用現(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;綜述了風力機傳動鏈分類以及變轉(zhuǎn)速運行風力機技術研究進展，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，對風力機機械液壓混合傳動系統(tǒng)進行了設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風力機參數(shù)對混合傳動系統(tǒng)機械系統(tǒng)參數(shù)進行設計計算，為提高系統(tǒng)傳動效率選擇閉式液壓系統(tǒng)并對其關鍵參數(shù)進行計算;對風力機混合傳動系統(tǒng)不同階段的控制策略進行分析，提出低于額定風速的并網(wǎng)前后葉輪轉(zhuǎn)速控制、高于額定風速的恒轉(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)風電機組的參數(shù)基礎上，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)學軟件MATLAB對系統(tǒng)進行聯(lián)合仿真研究，分別對風速、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)學建模;采用AnsysWorkbench軟件建立柔性銷軸風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、彎曲應力以及應變進行數(shù)值模擬分析;通過對仿真結(jié)果的分析討論，確定柔

5、性銷軸應力及應變滿足設計要求，同時控制策略實現(xiàn)了低于額定風速時最大功率捕獲、高于額定風速時保護機械結(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)矩的預期效果。
　　第四章，對30kW混合傳動風力機進行試驗設計及選型，對機械齒輪箱、閉式液壓系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)進行了設計選型，計算出齒輪箱的關鍵參數(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關系。

6、
　　第五章，搭建30kW混合傳動風力機試驗平臺，擬定系統(tǒng)空載試驗、負載變速控制以及轉(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)試驗機組完成了預期的各項設計目標。
　　第六章，總結(jié)了論文