基于功率键合图的风电机组液压变桨系统动态特性分析

【摘要】：大型并网风电机组通常采用变桨距功率调节方式实现功率调节,而液压变桨系统是目前采用的变桨距调节方式之一。本文对液压系统动态特性研究方法和研究内容进行了分析,以液压系统动态特性为研究对象,主要从以下两个方面展开研究：风电机组液压变桨系统动态数学模型的建立与动态仿真研究；风电机组液压变桨系统动态特性优化方法及优化内容研究。 风电机组液压变桨系统包含电、机、液压等多种能量的耦合,而功率键合图提供了统一处理多能量范畴的工程系统动态分析法。本文利用功率健合图法建立了风电机组液压变桨系统动态模型,并推导出系统状态方程。在Matlab/Simulink下实现了液压系统的动态特性仿真,分析了恒压源压力、阀口开度和负载惯量等变量对系统动态特性的影响。仿真结果表明利用功率键合图对液压系统进行建模与仿真分析,具有方便、直观和准确的特点。 液压系统动态特性的优化研究对提高系统动态性能具有十分重要的意义。本文选择ItAE准则作为目标函数,利用遗传算法对液压系统动态特性进行优化。利用Matlab遗传算法优化工具箱和Simulink模块相结合实现了系统动态特性的优化,通过仿真对比证明了算法的有效性。 【关键词】：风电机组 液压变桨 功率键合图 动态特性 遗传算法 优化
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM315;TH137
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-26
• 1.1 国内外风电发展现状11-16
• 1.1.1 世界风电发展现状11-14
• 1.1.2 国内风电发展现状14-16
• 1.2 风机变桨距系统常用类型16-19
• 1.2.1 电动变桨距执行机构17-18
• 1.2.2 液压变桨距执行机构18-19
• 1.3 液压系统动态特性分析及优化19-23
• 1.3.1 液压系统动态特性主要内容20
• 1.3.2 液压系统动态特性研究方法20-22
• 1.3.3 液压系统动态特性优化22-23
• 1.4 课题背景、意义及研究内容23-25
• 1.4.1 课题背景及意义23-24
• 1.4.2 课题研究主要内容24-25
• 1.5 本章小结25-26
• 第2章 风电机组液压变桨系统理论分析26-39
• 2.1 风电机组液压变桨系统工作原理26-29
• 2.2 液压系统动态特性影响因素分析29
• 2.3 液压系统建模常用方法29-31
• 2.4 功率键合图基本理论31-37
• 2.4.1 键合图基本元件31-35
• 2.4.2 键合图的增广35-36
• 2.4.3 键合图模型列写状态方程36-37
• 2.4.4 键合图仿真软件37
• 2.5 本章小结37-39
• 第3章 风电机组液压变桨系统动态特性分析39-53
• 3.1 液压变桨系统简化分析39-40
• 3.2 液压变桨系统建模40-43
• 3.2.1 液压变桨系统功率口原理图40
• 3.2.2 液压变桨系统关键元件处理40-43
• 3.2.3 液压变桨系统整体键合图建模43
• 3.3 液压变桨系统数学模型推导43-47
• 3.3.1 液压元件功率参数和运动定律43-46
• 3.3.2 液压变桨系统状态方程的建立46-47
• 3.4 系统仿真及结果分析47-51
• 3.4.1 系统仿真模型的建立47-49
• 3.4.2 系统仿真参数的确定49
• 3.4.3 仿真结果及分析49-51
• 3.5 本章小结51-53
• 第4章 风电机组液压变桨系统动态特性优化53-60
• 4.1 优化概述53-54
• 4.2 液压变桨系统动态特性优化步骤54-56
• 4.2.1 系统优化参数的确定54
• 4.2.2 目标函数54-55
• 4.2.3 遗传算法55-56
• 4.3 系统参数优化的实现和结果分析56-59
• 4.3.1 参数优化思路56-57
• 4.3.2 目标函数实现57
• 4.3.3 跨空间参数传递的实现57-59
• 4.4 本章小结59-60
• 第5章 结论与展望60-62
• 5.1 主要结论60
• 5.2 研究展望60-62
• 参考文献62-66
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果66-67
• 致谢67

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