分析风力发电系统中,液压系统担负了减轻风力发电塔架的承重重量、控制转速、偏航控制等功能。阐述风力发电系统添加液压系统后结构,变桨距液压系统整体结构及工作原理。

为了实现风力发电机组在较低风速时对风能的利用,提出了一种大功率低速大扭矩径向柱塞泵以代替传统定量泵进行低速性能研究。介绍了液压型风力发电机组工作原理,建立了定桨距型风力机和定量泵-并联变量马达主传动系统数学模型,利用AMEsim软件进行了液压型风力发电机组仿真分析,结果表明在低风速下该机组效率可达85%,输出功率范围较大,接近传统机组。同时采用间接流量反馈加上直接转速闭环控制方式可实现变量马达恒转速输出发电。

分析影响MW级风力机中液压变桨距机构执行精度的原因,对其建立数学模型,并仿真运算。其结果表明液压缸中液压油压缩形变对桨距角影响较明显,液压缸结构原理性泄漏对桨距角影响甚微;但两者对最终的风力机功率输出干扰不大,可以忽略。进一步分析发现,由于液压油的可压缩性,液压变桨距机构具有良好的柔性,在稳定风机输出功率、风机自我保护和运行可靠性上发挥了一定的作用。

随着风电发电技术的不断发展,对风力机的各项性能要求越来越高,气动噪声问题已成为风电行业研究的关键方向。以提高叶片的气动性能和降低噪声为设计目标,基于改进的Hicks-Henne型函数优化翼型结构方程,并结合多目标粒子群优化算法,对S8035翼型进行优化设计;利用Xfoil软件对优化后的翼型进行评估计算,并对其气动噪声和流动特性进行模拟仿真。分析结果表明优化后的叶片具有更好的气动特性和更低的噪声特性,验证了该设计方法的可行性。

结合液压型风力发电机组低电压穿越的控制要求,以实现低电压穿越过程中的功率快速调整为控制目标,提出了一种基于压力控制的低电压穿越控制方法,即在原有低电压穿越控制环的基础上加入压力控制环。通过AMESim和MATLAB/Simulink软件搭建仿真平台进行联合仿真,并依托30kV·A液压型风力发电机组半物理仿真实验平台进行实验验证。结果表明,所提出的控制方法既可实现功率的快速调整,也能有效地抑制并网转速的瞬态冲击。

为了满足风力发电的恒速输出并且可以高效、稳定地并网发电.阐述了导叶可调式液力变矩器调节的变速输入恒速输出装 置的原理并对导叶可调式液力变矩器建枚分析.在不同的导叶开度下建立不同的变矩器枚型;提取不同导叶开度下的流道枚型. 利用流体仿真软件分析出变矩器的特性.

设计了一种新型的液力变速器,结合了径向柱塞式变量泵、液压马达和液力变矩器的一些优点,将变量泵和变量马达进行有效地简化、变形和集成。缩短了油路长度,减少了截面变化的节流口数量,有效地减少了液压能量的沿程损失。通过调节液压油的排量大小,能够在较大范围内调节转速比变化,并且在极低的转速下也可以正常工作。基于AMESim软件,仿真分析了变速器中单个柱塞结构在各个运动状态下的液力特性,验证了新型变速机构的合理性。

开发了多精度等级并联过滤的技术，并合理布局梯度混合型复合纤维过滤材料，有效解决了油液随油温变化自动调节过滤精度并适应高黏度介质的难题；建立了蜡式热动力元件的热力数学模型，根据该模型设计合理的感应元件结构型式，应用于自力式温度控制阀，解决了油液能根据不同油温自动调节通过冷却油路流量的难题。

设计了一种由定量泵一变量马达组成的液压型风力发电的主传动控制系统，介绍了该系统的工作原理与特点。重点分析了液压风力发电的恒转速控制与蓄能两大关键性技术。利用AMESim软件对该系统进行了建模和动态仿真，并对仿真结果与实际情况进行了比较。结果表明：该系统是合理的，能够实现马达以1500r／min的转速恒定输出，提高了风力发电的效率，降低了成本。

对MW级风力机液压变桨机构进行分析简化、运动学建模，并利用MATLAB软件进行可视化仿真，其结果表明该机构能够准确地实现0°～90°的桨距角变化。液压缸匀速运动阶段，机构变桨加速度比较小，液压缸变速阶段，机构变桨加速度比较大。对机构运动学建模时，将液压缸简化为带速度参数的滑块，并按照液压缸运动的先后次序分步建模的方法证明是可行的。