为了研究桨距角的大小对螺旋桨的整体气动性能的影响,基于滑移网格和动网格技术,使用CFD软件求解非定常不可压流动的N-S方程和S-A湍流模型,分别对桨距角静态变化和动态变化下的螺旋桨气动特性进行了模拟分析,桨距角静态变化角度分别为0°,3°和6°,桨距角动态变化时桨距角按照正弦变化曲线从0°增大到4°.数值计算结果表明:在桨距角静态变化过程中,螺旋桨的拉力和扭矩均随桨距角的增大而增大,而效率降低,相对于桨距角0°,桨距角3°时的拉力提高了20%～30%、扭矩提高了将近30%～40%.在桨距角动态变化过程中,随着桨距角的增加,拉力、扭矩及需用功率均呈线性增加,效率减小,此外,桨距角静态变化时的桨距角3°与桨距角从0°增大到4°动态变化时的桨距角3°所对应的气动参数大致相同.

大型风电机组通常具有较大的转动惯量,风速变化时机组转速变化较为滞后,使得以转速反馈的变桨控制不够及时,导致高风速段的功率输出波动较大。为了减小风电机组在高风速下输出功率波动,快速稳定转速,在对桨距角变化下的转速特性与气动转矩特性建模和研究的基础上,提出了基于转矩反馈的自抗扰变桨控制策略。设计了线性自抗扰变桨控制器,实时估算机组的气动转矩,利用基于转矩反馈的扩张状态观测器对系统的内外扰动进行观测,并对扰动进行补偿。对基于转矩反馈的线性自抗扰变桨控制进行仿真,结果表明,与基于转速反馈的自抗扰变桨控制相比,基于转矩反馈的自抗扰变桨控制在风速变化时的功率与发电机转速波动更小,调节时间更短,采用线性自抗扰控制器对风力发电机参数依赖较小,在保证控制效果的同时降低了参数整定的难度,有较高的工程...

风电机组液压变桨的桨距角度测量通常由测量液压缸行程的线性位移传感器变换获得。考虑液压缸行程与桨距角的非线性关系,结合大型风电机组实际应用的液压变桨结构,脱离已有工程软件(如ADAMS)的约束,基于数值求解,通过建立非线性超越方程组,使用牛顿-辛普森方法,从理论上分析了桨距角测量偏差存在的范围,提出线性拟合的偏差较大,不应采用线性拟合,并给出了控制缸行程与桨距角度的多项式拟合函数。计算结果确定了液压缸行程与桨距角度的精确对应关系曲线,为后续液压变桨系统控制设计和载荷计算打下基础。

通过原动机的风况仿真模拟,检验风力发电机主传动链、电控系统以及附属设备在不同风速条件下的运行性能和功率曲线。选取1.5MW风力发电机组参数在MATLAB中建立了仿真模型,将风轮转速和桨距角值作为风况模拟系统的输入变量用于系统模拟。根据预先设定的风模型（恒速风,正弦风,阶跃风,随机风）,将设定风况转换为驱动电机对应的目标转速和目标转矩,实现风况模拟,进而得到风电机组功率响应曲线。然后将该仿真方法移植到试验平台中,通过变频器,电动机以及PLC控制系统来进行整个系统的试验。采用这种方式,风电机组无需装配叶片,也不用在风场吊装,在车间里就可以获得接近真实风况效果的原动力输入,从而使风电机组的测试既简单又真实可靠。