本書主要針對液壓型風力發(fā)電機組及其相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)進行闡述。液壓型風力發(fā)電機組控制涉及多變量、非線性、強時變、高階次、工況跨度大等問題，是電力系統(tǒng)、控制與流體傳動等多學科交叉的研究內(nèi)容。液壓型風力發(fā)電機組控制技術(shù)中包含了多項關(guān)鍵技術(shù)，攻破并掌握這些關(guān)鍵技術(shù)是液壓型風力發(fā)電機組進一步發(fā)展的必由之路，也是液壓型風力發(fā)電機組進行產(chǎn)業(yè)化的道路中必須要克服的難題。
燕山大學孔祥東教授團隊經(jīng)過多年對液壓型風力發(fā)電機組控制技術(shù)的研究，已經(jīng)掌握了多項液壓型風力發(fā)電機組關(guān)鍵技術(shù)，并通過本書得到了體現(xiàn)。本書內(nèi)容包括緒論、液壓型風力發(fā)電機組工作原理及子系統(tǒng)數(shù)學模型、液壓型風力發(fā)電機組輸出轉(zhuǎn)速控制技術(shù)、液壓型風力發(fā)電機組輸出功率控制技術(shù)、液壓型風力發(fā)電機組*佳功率追蹤控制技術(shù)、液壓型風力發(fā)電機組低電壓穿越控制技術(shù)、液壓型落地式風力發(fā)電機組長管路諧振抑制技術(shù)、液壓型風力發(fā)電機組變槳距控制技術(shù)。
本書通過通俗簡練的語言和圖文并茂的展現(xiàn)方式把對液壓型風力發(fā)電機組功率傳輸及其控制技術(shù)的研究工作進行提煉和總結(jié)，希望對從事風力發(fā)電領(lǐng)域的廣大科研人員和工程技術(shù)人員有所幫助。
目錄
序一
序二
前言
第1章緒論1
1.1風力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀1
1.2液壓型風力發(fā)電機組發(fā)展現(xiàn)狀2
1.2.1液壓型風力發(fā)電機組概述2
1.2.2液壓型風力發(fā)電機組國外發(fā)展現(xiàn)狀2
1.2.3液壓型風力發(fā)電機組國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀6
1.3液壓型風力發(fā)電機組控制關(guān)鍵技術(shù)8
1.4本章小結(jié)9
參考文獻9
第2章液壓型風力發(fā)電機組工作原理及子系統(tǒng)數(shù)學模型11
2.1液壓型風力發(fā)電機組工作原理11
2.2風速建模12
2.2.1風12
2.2.2風速模型12
2.2.3組合風速模型13
2.3風力機系統(tǒng)建模15
2.3.1風功率計算15
2.3.2風力機能量分析15
2.3.3風能利用系數(shù)17
2.3.4風力機特性數(shù)學建模19
2.4調(diào)槳系統(tǒng)建模21
2.4.1離心力引起的變槳距載荷21
2.4.2氣動力引起的變槳距載荷23
2.4.3重力引起的變槳距載荷24
2.5液壓傳動系統(tǒng)建模24
2.5.1定量泵數(shù)學模型25
2.5.2比例節(jié)流閥數(shù)學模型25
2.5.3變量馬達數(shù)學模型26
2.5.4液壓管路數(shù)學模型26
2.5.5液壓系統(tǒng)輸出數(shù)學模型27
2.5.6液壓傳動系統(tǒng)狀態(tài)空間模型28
2.6發(fā)電機系統(tǒng)及勵磁系統(tǒng)建模29
2.6.1不同坐標系下同步發(fā)電機模型29
2.6.2同步發(fā)電機的穩(wěn)態(tài)暫態(tài)運行32
2.6.3同步發(fā)電機運行控制34
2.6.4發(fā)電機的功角特性與勵磁系統(tǒng)模型37
2.7本章小結(jié)38
參考文獻38
第3章液壓型風力發(fā)電機組輸出轉(zhuǎn)速控制技術(shù)39
3.1機組液壓主傳動系統(tǒng)概述39
3.1.1液壓主傳動系統(tǒng)馬達恒轉(zhuǎn)速控制的意義39
3.1.2定量泵-變量馬達閉式容積調(diào)速系統(tǒng)特性40
3.2流量反饋法轉(zhuǎn)速控制40
3.2.1定量泵-變量馬達調(diào)速系統(tǒng)數(shù)學模型41
3.2.2定量泵-變量馬達系統(tǒng)模型簡化43
3.2.3定量泵-變量馬達系統(tǒng)開環(huán)辨識46
3.2.4仿真與實驗驗證49
3.2.5液壓型風力發(fā)電機組準同期并網(wǎng)控制54
3.3基于反饋線性化方法的轉(zhuǎn)速控制61
3.3.1反饋線性化方法61
3.3.2控制律求解70
3.3.3仿真驗證75
3.4基于動態(tài)面控制的變量馬達轉(zhuǎn)速控制79
3.4.1控制律求解79
3.4.2仿真驗證81
3.5本章小結(jié)82
參考文獻82
第4章液壓型風力發(fā)電機組輸出功率控制技術(shù)84
4.1液壓型風力發(fā)電機組功率控制概述84
4.1.1液壓型風力發(fā)電機組能量分配概述84
4.1.2液壓型風力發(fā)電機組主傳動功率下垂特性84
4.1.3液壓型風力發(fā)電機組功率控制思想85
4.1.4液壓型風力發(fā)電機組功率控制研究意義87
4.2液壓主傳動系統(tǒng)功率傳輸機理分析87
4.2.1管道特性的功率傳輸機理分析87
4.2.2泵側(cè)輸入端功率傳輸機理分析92
4.2.3變量馬達側(cè)輸出端功率傳輸機理分析93
4.2.4液壓系統(tǒng)特性對輸出功率影響仿真95
4.3液壓型風力發(fā)電機組并網(wǎng)運行功率控制方法102
4.3.1液壓型風力發(fā)電機組有功功率控制方法102
4.3.2液壓系統(tǒng)功率傳輸特性105
4.4高風速條件下的變槳距功率平滑控制策略研究123
4.4.1PI控制變槳距系統(tǒng)功率波動分析124
4.4.2基于模糊PID的變槳距功率平滑控制策略127
4.4.3基于模糊PID變槳距功率平滑控制仿真驗證131
4.5本章小結(jié)135
參考文獻135
第5章液壓型風力發(fā)電機組最佳功率追蹤控制技術(shù)136
5.1液壓型風力發(fā)電機組最佳功率追蹤概述136
5.1.1液壓型風力發(fā)電機組能量傳遞方式136
5.1.2液壓型風力發(fā)電機組最佳功率追蹤方法研究意義137
5.2基于古典控制理論的最佳功率追蹤方法137
5.2.1變步長的最佳功率追蹤控制方法137
5.2.2直接發(fā)電功率控制的最佳功率追蹤方法142
5.2.3發(fā)電功率和風力機轉(zhuǎn)速聯(lián)合控制的最佳功率追蹤方法149
5.2.4直接壓力控制的最佳功率追蹤方法152
5.2.5系統(tǒng)壓力和風力機轉(zhuǎn)速聯(lián)合控制的最佳功率追蹤方法157
5.3基于現(xiàn)代控制理論的最佳功率追蹤方法160
5.3.1以風力機轉(zhuǎn)速為輸出的最佳功率追蹤控制160
5.3.2以發(fā)電功率為輸出的最佳功率追蹤控制164
5.3.3以高壓壓力為輸出的最佳功率追蹤控制167
5.3.4以液壓轉(zhuǎn)矩為控制輸出的最佳功率追蹤優(yōu)化控制171
5.3.5基于自抗擾控制的最佳功率追蹤控制179
5.4本章小結(jié)188
參考文獻189
第6章液壓型風力發(fā)電機組低電壓穿越控制技術(shù)190
6.1低電壓穿越概述190
6.1.1低電壓穿越的要求及關(guān)鍵技術(shù)190
6.1.2電網(wǎng)電壓跌落分類及分析191
6.1.3低電壓穿越研究現(xiàn)狀191
6.2液壓型風力發(fā)電機組低電壓穿越特性分析193
6.2.1電網(wǎng)故障的暫態(tài)分析193
6.2.2電網(wǎng)電壓跌落時同步發(fā)電機的暫態(tài)穩(wěn)定198
6.2.3液壓系統(tǒng)瞬態(tài)特性分析203
6.3基于馬達擺角調(diào)控的低電壓穿越控制方法207
6.3.1液壓型風力發(fā)電機組的能量傳遞207
6.3.2基于馬達擺角調(diào)控的低電壓穿越控制方法208
6.3.3仿真驗證209
6.4基于閥-泵聯(lián)合的低電壓穿越控制策略211
6.4.1基于能量耗散的比例節(jié)流閥控制律211
6.4.2基于動態(tài)面控制的變量馬達擺角控制律212
6.4.3仿真驗證214
6.5能量分層調(diào)控218
6.5.1低電壓穿越能量傳輸機理分析218
6.5.2低電壓穿越能量分層調(diào)控219
6.5.3低電壓穿越電磁轉(zhuǎn)矩補償224
6.5.4機組整體低電壓穿越控制律規(guī)劃230
6.5.5機組低電壓穿越控制律實驗驗證232
6.6本章小結(jié)234
參考文獻234
第7章液壓型落地式風力發(fā)電機組長管路諧振抑制技術(shù)235
7.1長管路對機組特性的影響235
7.1.1長管路建模方法235
7.1.2系統(tǒng)管道效應(yīng)影響分析248
7.2長管路系統(tǒng)特性分析256
7.2.1液壓元件阻抗模型256
7.2.2液壓型落地式風力發(fā)電機組整機流體網(wǎng)絡(luò)阻抗數(shù)學模型260
7.2.3液壓型落地式風力發(fā)電機組頻率特性分析262
7.2.4液壓型落地式風力發(fā)電機組長管路系統(tǒng)轉(zhuǎn)速特性分析275
7.2.5液壓長管路系統(tǒng)轉(zhuǎn)速比傳遞特性的影響分析276
7.2.6液壓長管路系統(tǒng)負載力矩對轉(zhuǎn)速特性的影響分析279
7.2.7液壓長管路系統(tǒng)諧振頻率分析281
7.2.8串聯(lián)節(jié)流閥的特性研究284
7.3液壓型落地式風力發(fā)電機組諧振抑制289
7.3.1振動源289
7.3.2系統(tǒng)阻抗289
7.3.3系統(tǒng)阻抗調(diào)整下的壓力比傳遞特性分析291
7.3.4系統(tǒng)阻抗調(diào)整下的轉(zhuǎn)速傳遞特性分析292
7.4本章小結(jié)293
參考文獻293
第8章液壓型風力發(fā)電機組變槳距控制技術(shù)295
8.1概述295
8.2閥控液壓馬達變槳距系統(tǒng)運行特性295
8.3閥控液壓馬達槳距角位置控制296
8.3.1閥控液壓馬達位置伺服系統(tǒng)數(shù)學模型296
8.3.2LuGre摩擦模型參數(shù)辨識302
8.3.3基于LuGre摩擦模型的閥控液壓馬達槳距角控制與仿真308
8.4閥控液壓馬達變槳距速度沖擊抑制316
8.4.1液壓變槳距控制沖擊分析316
8.4.2基于速度/位置模糊控制的變槳距沖擊抑制317
8.4.3模糊控制器設(shè)計322
8.4.4變槳距速度/位置模糊控制仿真分析與實驗驗證325
8.5液壓型風力發(fā)電機組變槳距載荷模擬與功率控制策略331
8.5.1液壓型風力發(fā)電機組變槳距控制半物理仿真331
8.5.2變槳距載荷模擬系統(tǒng)研究336
8.5.3改進輔助同步補償仿真驗證347
8.5.4基于變槳距的功率控制研究349
8.6本章小結(jié)355
參考文獻355
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