【分　 类】 机械与建筑工程
【关 键 词】 变桨距控制   比例阀   数学建模
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正文：
摘 要：本文根据比例阀的流量方程、液压缸的流量连续方程以及系统的动力平衡方程等的实际情况，进行了适当的简化，从而摒弃了以往引入负载压力和负载流量两参变量，建立了相对精确的数学模型。
关键词：变桨距控制   比例阀   数学建模   
中图分类号: TH137.1    文献标识码：A    
Abstrcat: Based on proportional valve of the flow equation, hydraulic cylinder flow continuity equation and the system of dynamic equilibrium equation, the actual situation, to conduct an appropriate simplification and thus reject the past  the introduction of the load pressure and load-flow two reference variables  the establishment of a relatively precise the mathematical model.
Keywords: pitch control, proportional valve, mathematical modeling
引言
随着世界各国对环境保护、能源短缺及节能等问题的日益关注，新能源发电尤其是风力发电技术越来越受到世界各国的普遍重视，而变速恒频变桨距型风力发电机占据了风力发电的主导地位。变速恒频变桨距型风力发电机在世界范围内得到了广泛的使用和迅速发展，发展潜力巨大。其中液压变桨距控制系统又是核心技术，主要利用液压变桨距动力大、工作平稳、易于控制等特点，建立精确的数学模型是对液压控制系统进行动态特性分析的基础。
1.阀的选择
风力发电机组必须设在风况良好、风力较强的地方，且年平均风速必须达到6m/s，因此风力发电机组一般都设在海洋、高山山口、海岛风口以及草原等人烟稀少的地区。这就要求元部件必须适应恶劣的工作环境。目前，在变桨距液压控制系统的主机上主阀主要选用伺服阀和电液比例阀两种类型。考虑到风力发电所处环境恶劣，液压系统很容易受到外界环境的影响，伺服阀抗污染能力相对较差，而电液比例阀的频响虽然偏低，但其各方面性能完全满足变桨距液压系统的性能要求，且抗污染能力强。因此本文选用电液比例阀作为变桨距控制系统的主阀。
2.变桨距系统建模
在大型风力机中，曲柄滑块机构的应用最为广泛。将调距机构的往复运动变为风轮叶片的旋转运动。液压驱动系统采用的是电液比例阀控制非对称缸系统。由于液压缸的非对称型，导致变桨距系统在开、关桨时的动、静态特性有很大差异，因此需要对开、关桨过程分别建模。
2.1 关桨数学模型
关桨时非对称液压缸的活塞杆伸出，桨距角变大（如图1所示）。
无论是采用对心曲柄滑块结构还是采用非对心曲柄滑块结构，由参考文献4可知，液压缸活塞杆位移与桨距角之间都是非线性关系。线性化处理后液压缸位移与桨距角之间的关系均可化为：
式中：—液压缸位移变化量；—桨距角变化量；—线性化系数。
关桨过程是无杆腔进油，有上图可得：
比例阀流量方程：                         （1）
油缸连续方程：                （2）
变桨距机构动力平衡方程：             （3）
式中：
――进油腔压力()；    ――比例方向节流阀流量系数；
――回油腔压力()；     ――比例方向节流阀主阀阀芯位移（m）；
　   ――比例方向节流阀主阀阀芯面积梯度（）；——扭矩负载()；
――叶片绕纵轴转动惯量()； ――油缸有杆腔面积(m)；
――液压油密度；――油缸无杆腔面积(m);
    ――油缸内泄漏系数()；――油缸外泄漏系数()；
    ――油泵供油压力()；   

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