美国西欧等发达国家为寻求替代化石燃料能源，投入大量经费，组织了空气动力学结构力学和材料科学等领域研究者，利用新技术研制现代风力发电机组。至此，风力发电才得到迅速发展。近十多年以来，全球风电行业直处于持续增长态势，年年之间，全球累计装机容量平均增长，年新增装机容量。据中国资源综合利用协会可再生能源专业委员会发布风光无限中国风电发展报告可知，年全球风电累计装机容量为，增长了，年全球新增风能发电能力，累计总容量达到，如图图所示。在全球风电行业持续快速发展过程中，至年风力发电技术已在多个国家普及，累计装机容量超过国家有个，超过有个。中国美国德国西班牙印度位居前五名。据丹麦公司预测，全球风电年新增装机平均增速将保持在，全球每年新增装机容量会从目前增至年，累计增速将达到。如此，未来五年全球新装机容量将有望超过,目录引言绪论国内外风电发展现状风电机组液力调速系统发展现状论文研究目和意义论文主要研究内容风力发电液力调速系统分析液力调速系统模型提出液力调速系统工作原理液力调速系统运动学理论分析本章小结液力调速系统设计与分析液力变矩器转速范围确定液力调速系统性能匹配导叶调节机构设计本章小结导叶可调式液力变矩器设计与研究导叶可调式液力变矩器结构确定导叶可调式液力变矩器循环圆设计导叶可调式液力变矩器数学模型分析导叶可调式液力变矩器仿真分析本章小结液力调速系统仿真与分析液力调速系统输出特性分析液力调速系统控制仿真研究液力调速控制系统建模与仿真本章小结结论与展望结论展望参考文献致谢附录攻读硕士学位期间发表部分学术论著三峡大学硕士学位论文引言随着世界范围内能源危机和环境问题日益严峻，人类不得不开始关注可再生清洁能源开发及利用。在这样种背景下，风能作为种资源储量大清洁无污染新型能源，受到世界各国政府能源部门和环保组织高度重视。人们很早就开始尝试利用风力发电，目前已经在全世界范围达到共识。但是，风能不稳定性直以来都是利用风能时面临最大难题。风轮上载荷随时间空间不断变化，使作用在主轴上转速和转矩也随之改变。变化转速和转矩通过传动系统传递到发电机上，最终导致发电机输出电压频率不稳定，因此会对电网产生较大冲击。如何将不断变化风能变为稳定可利用电能，是风电领域个重要研究方向。解决并网时风力发电机输出频率不稳定问题，目前主要有两种比较主流做法是恒速恒频发电系统二是变速恒频发电系统。但是，由于恒速恒频对于风能利用效率较低，已经被逐步淘汰而伴随着风力发电机单机容量不断增大，变速恒频系统电子转换装置日益复杂昂贵，可靠性不断下降。因此，对高效率高可靠性发电传动系统研究逐渐成为人们关注研究重点，些新变速恒频技术也应运而生，也在相应功率范围内取得了成功。然而，风电机组向大功率发展趋势限制了其应用范围。于是，对更新发电技术研究迫在眉睫。本文研究了种新型变速恒频技术，即行星轮系与导叶可调式液力变矩器相配合风力发电传动系统。这种系统是在风电机组传动系统中加入液力变矩器，对液力变矩器输出转速进行控制，通过液力机械实现功率分流，使变化输入转速经由传动系统后转变为稳定输出转速，即输入到发电机转速是稳定，从而实现大功率风电机组产生平稳电压目。三峡大学硕士学位论文绪论随着能源和环境问题日益严峻，世界各国竞相大力发展可再生能源，以达到改善能源结构，减轻环境污染，实现可持续发展和提高人民生活质量目。其中，风能是非常重要并储量巨大能源，是安全清洁充裕稳定能源。目前，风力发电已经成为风能利用主要形式，受到世界各国高度重视，而且发展速度快，已成为国内外能源工业关注个热点。地球上风能资源相当丰富，只要有风能得到开发，就能满足全球对电力需求。风力发电也是当今新能源领域技术发展最快技术最为成熟并且最具商业化开发领域。据世界风能协会报道，从年至年年间，全球风力发电装机容量以速度增长，从年增加到年，其中年新增装机容量为，增长率达到。我国风能总储量十分丰富，据不完全统计，我国陆地上离地高可开发和利用风能储量约为亿近海区域离海面高可开发和利用风能储量约为亿，共计亿。如何合理有效地利用这些风能，实现能源利用可持续发展，也是我国政府面临个新挑战。国内外风电发展现状世界风力发电发展自年发生石油危机后，美国西欧等发达国家为寻求替代化石燃料能源，投入大量经费，组织了空气动力学结构力学和材料科学等领域研究者，利用新技术研制现代风力发电机组。至此，风力发电才得到迅速发展。近十多年以来，全球风电行业直处于持续增长态势，年年之间，全球累计装机容量平均增长，年新增装机容量。据中国资源综合利用协会可再生能源专业委员会发布风光无限中国风电发展报告可知，年全球风电累计装机容量为，增长了，年全球新增风能发电能力，累计总容量达到，如图图所示。在全球风电行业持续快速发展过程中，至年风力发电技术已在多个国家普及，累计装机容量超过国家有个，超过有个。中国美国德国西班牙印度位居前五名。据丹麦公司预测，全球风电年新增装机平均增速将保持在，全球每年新增装机容量会从目前增至年，累计增速将达到。如此，未来五年全球新装机容量将有望超过位论文林大学社,闫国军,董泳,陆肇达导叶可调式液力变矩器数学模型建立哈尔滨工业大学学报,靳军,张辉,叶正茂变泵轮转速液力变矩器动态特性分析节能技术,陈东升,项昌乐,刘辉液力变矩器动态特性和动力学模型研究中国机械工程,叶杭冶风力发电机组控制技术北京机械工业出版社,肖劲松倪维斗大型风力发电机组建模与仿真太阳能学报闫国军,董泳,张辉等液力变矩器及其控制系统动态特性研究机械工程学报,李丽丽,何玉林,李成武等导叶可调式液力变矩器在大型风电机组传动系统中动态仿真研究机械制造,黎明,何玉林,李成武,李丽丽等风电机组新型传动系统协同控制仿真研究与分析机械设计,李成武大功率风电机组新型传动系统建模与仿真研究重庆重庆大学,张新房,徐大平,吕跃刚等大型变速风力发电机组自适应模糊控制系统仿真学报三峡大学硕士学位论文陶永华,尹怡欣,葛芦生新型控制及其应用北京机械工业出版社,沈辉精通系统仿真与控制北京北京大学出版社三峡大学硕士学位论文致谢这两年风力发电在我国发展迅猛，我导师谭宗柒老师也十分关注这方面内容。个很偶然机会，我看到篇关于“低电压穿越”方面文章，就和谭老师聊起了这个话题，他也鼓励我收集些这方面资料。于是，在开题时候就和谭老师商量定了液力调速系统设计这个题目。而在这之前，所接触师兄师姐中还真没有做这个方向，之后日子就是收集各种各样资料，每次有点心得就非常高兴向谭老师汇报。知识从无到有积累在研究生阶段是比较容易，但是真正到了自己做时候确实无从下手，每走步都要有不少探寻与摸索。随着每个参数确定每个公式应用每个系数确定，再最后每个模型建立，点点完成了文章雏形。非常感谢谭宗柒老师三年来培养和关心，导师教会我严谨学术态度，更教会我在今后在社会中为人处事优良品格，让我终生受益匪浅！感谢施工机械研究所赵新泽老师和陈永清老师，从两位老师那里我学到了很多知识，很多关于为人处事道理。感谢我师兄李灿灿，尽管他现在已经上班工作，但时常给我有益指导，在设计关键时刻也给了我很好意见和建议。感谢这么多年来家人给我物质和精神上支持，感谢三峡大学机械与材料学院给我提供了珍贵学习机会，并且在课题研究期间提供了许多便利，使我顺利完成学业。感谢机械学院论文评审小组老师们，感谢您们对课题提出宝贵意见。最后，由于作者水平有限，错误在所难免，恳请各位专家老师给予批评和建议。三峡大学硕士学位论文附录攻读硕士学位期间发表部分学术论著谭宗柒，叶惠军，李灿灿基于离心泵二维流场数值模拟三峡大学学报自然科学版，谭宗柒，叶惠军，周玉琼等基于直动式纯水溢流阀内部流场建模与仿真分析三峡大学学报自然科学版指导教师学科系主任院分管领导分类号密级公开硕士学位论文风力发电机液力调速系统设计与分析学位申请人叶惠军学科专业机械设计及理论指导教师谭宗柒教授二三年五月，三峡大学学位论文原创性声明本人郑重声明所呈交学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得成果，除文中已经注明引用内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过作品成果。对本文研究做出重要贡献个人和集体均已在文中以明确方式标明，本人完全意识到本声明法律后果由本人承担。学位论文作者签名日期内容摘要针对由风载荷随机性引起风力发电机电压不稳定问题，在深入分析了风电机组组成和工作原理基础上，依据液力变矩器传动特性，设计了新型传动方案，即在风电机组传动系统中加入液力变矩器。对液力变矩器输出转速进行控制，通过液力机械实现功率分流，使变化输入转速经由传动系统后转变为稳定输出转速，即输入到发电机转速是稳定，从而实现大功率风电机组产生平稳电压目。本文着重于大型风电机组中液力变矩器设计与控制研究。根据风电机组传动特点和不同类型液力变矩器特性，选择导叶可调式液力变矩器应用于风电机组传动系统中。为使液力变矩器与机械系统协调工作，通过传动系统实现风力机变速恒频及整个传动系统具有较高传动效率，对液力机械系统进行性能匹配分析。以型号风电机组为研究对象，在性能匹配分析基础上，计算出专用液力变矩器循环圆部分基本参数。根据液力变矩器在风电机组传动系统连接特点，设计风电机组专用液力变矩器结构。通过对液力变矩器静态动态特性分析，建立其静态动态数学模型。依据风电机组专用液力变矩器循环圆基本参数，应用特性方程，采用软件对其进行仿真分析，由此验证模型建立正确性以及液力变矩器应用在风电机组传动系统合理性。在分析了校正控制系统结构控制原理各参数对系统性能影响基础上设计了种常规控制器对导叶可调式液力变矩器输出转速进行控制，并采用软件建立风电机组调速系统仿真框图。根据不同风速经过新型调速系统后得到电机输入转速和功率，验证新型风电机组传动系统设计合理性和正确性。通过以上设计计算和仿真分析，验证本文所设计风电机组传动系统可行性。关键词风电机组，液力调速系统，导叶可调式液力变矩器，控制