本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備及控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種變槳距液壓傳動(dòng)的風(fēng)力機(jī)，本發(fā)明還涉及該種變槳距液壓傳動(dòng)風(fēng)力機(jī)的控制方法。

背景技術(shù)：

風(fēng)能作為可再生的清潔能源，提高風(fēng)能的利用率對(duì)能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整具有舉足輕重的意義。風(fēng)能的利用主要表現(xiàn)為風(fēng)力發(fā)電。

按照風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行規(guī)律，主要包括待機(jī)狀態(tài)、自啟動(dòng)狀態(tài)、最佳風(fēng)能捕獲狀態(tài)、并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)、安全停機(jī)。其中，待機(jī)狀態(tài)主要表現(xiàn)為風(fēng)速未能驅(qū)使風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)及并網(wǎng)故障未入網(wǎng)，但此狀態(tài)風(fēng)力機(jī)處在自由轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)風(fēng)速大于切入風(fēng)速時(shí)，調(diào)節(jié)葉片的迎風(fēng)角度，實(shí)現(xiàn)自啟動(dòng)。最佳風(fēng)能捕獲狀態(tài)是根據(jù)實(shí)時(shí)風(fēng)速的大小及方向?qū)崟r(shí)進(jìn)行風(fēng)輪偏航對(duì)風(fēng)。當(dāng)?shù)陀陬~定風(fēng)速時(shí)，變速恒頻調(diào)整最佳功率曲線，進(jìn)而提高風(fēng)能利用系數(shù)；當(dāng)高于額定風(fēng)速時(shí)，變槳距調(diào)節(jié)增加傳動(dòng)系統(tǒng)的柔性，使輸出功率更加穩(wěn)定，解決低電壓穿越與動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)功率因數(shù)，達(dá)到高效率、高質(zhì)量的并網(wǎng)運(yùn)行。若風(fēng)速超出切出風(fēng)速時(shí)，風(fēng)力機(jī)組急需安全停機(jī)，采用偏航系統(tǒng)偏轉(zhuǎn)90°使槳葉與風(fēng)速方向無(wú)夾角，降低風(fēng)能的吸收，啟動(dòng)剎車，安全脫離電網(wǎng)。

傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要有雙饋式和直驅(qū)式，但這兩種類型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)在結(jié)構(gòu)特性、控制方法及其兩者的匹配上存在諸多的問題。由于液壓柔性傳動(dòng)方式具有傳遞力矩大且平穩(wěn)，相比傳統(tǒng)的齒輪傳動(dòng)，其傳動(dòng)比能實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。

液壓型風(fēng)力機(jī)組的結(jié)構(gòu)特征與傳統(tǒng)機(jī)型不同，從能量的傳遞方式，主要分為偏航-變槳距風(fēng)力機(jī)機(jī)械系統(tǒng)、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)、永磁同步發(fā)電系統(tǒng)。液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行及并網(wǎng)條件由能量傳遞系統(tǒng)的控制方法決定，其中偏航-變槳距風(fēng)力機(jī)機(jī)械系統(tǒng)控制包括槳距角、風(fēng)速大小等參量；液壓傳動(dòng)系統(tǒng)控制包括變量泵的變排量、變量馬達(dá)的斜盤擺角；永磁同步發(fā)電系統(tǒng)控制包括發(fā)電機(jī)頻率、有功功率幅值。但是這幾種控制方法的實(shí)際效果都不是很理想，難以實(shí)現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種變槳距液壓傳動(dòng)的風(fēng)力機(jī)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中由于硬件結(jié)構(gòu)的限制，控制方法的實(shí)際效果都不是很理想，難以實(shí)現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的問題。

本發(fā)明的另一目的是提供該種變槳距液壓傳動(dòng)風(fēng)力機(jī)的控制方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種變槳距液壓傳動(dòng)的風(fēng)力機(jī)，包括風(fēng)能采集器，風(fēng)能采集器內(nèi)部設(shè)置有葉輪、變槳裝置及風(fēng)速儀，風(fēng)能采集器的機(jī)械能輸出端與變量泵輸入端同軸剛性連接，變量泵設(shè)置有變量泵控制單元，在葉輪與變量泵之間設(shè)置有轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器；

變量泵出口端與單向閥進(jìn)口端連通，單向閥出口端同時(shí)與液壓儲(chǔ)能器、補(bǔ)油系統(tǒng)、高壓壓力表、高壓壓力傳感器、先導(dǎo)型電液比例控制閥連通，先導(dǎo)型電液比例控制閥輸出端與變量馬達(dá)進(jìn)口端連通，變量馬達(dá)與永磁同步發(fā)電機(jī)同軸剛性連接，在變量馬達(dá)與永磁同步發(fā)電機(jī)之間設(shè)置有轉(zhuǎn)速傳感器，變量馬達(dá)設(shè)置有變量馬達(dá)控制單元；

變量泵進(jìn)口端與進(jìn)口濾油器出口端連通，變量馬達(dá)出口端與出口濾油器連通，進(jìn)口濾油器進(jìn)口端同時(shí)與低壓壓力表、低壓壓力傳感器、溢流閥及出口濾油器連通，溢流閥另與液壓油箱連通；單向閥出口端與進(jìn)口濾油器進(jìn)口端之間另外連通有單向閥。

本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案是，一種變槳距液壓傳動(dòng)風(fēng)力機(jī)的控制方法，根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行特征，實(shí)現(xiàn)風(fēng)能采集-液壓儲(chǔ)能-電能轉(zhuǎn)換與傳遞三步控制，按照以下過程進(jìn)行控制：

風(fēng)速儀采樣即時(shí)風(fēng)速并輸出一個(gè)直流電壓信號(hào)uβv，在中央控制器中設(shè)置額定風(fēng)速時(shí)的電壓信號(hào)uβ0；

即時(shí)風(fēng)速高于額定風(fēng)速時(shí)，即uβv≥uβ0，經(jīng)電壓比較器比較后輸送給中央控制器，由中央控制器驅(qū)動(dòng)變槳裝置及時(shí)變化槳距角，通過槳距角的變化調(diào)節(jié)變量泵的排量維持在額定值，保持變量泵工作在恒流源狀態(tài)，確保永磁同步發(fā)電機(jī)在恒功率穩(wěn)定運(yùn)行；

即時(shí)風(fēng)速低于額定風(fēng)速時(shí)，采用變速恒頻與最大功率跟蹤兩個(gè)控制方式：1)變速恒頻控制，由中央控制器給定風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器采集的轉(zhuǎn)矩經(jīng)模糊pid計(jì)算模塊處理，中央控制器輸出指令給電液伺服閥a，電液伺服閥a連通單活塞桿缸執(zhí)行元件a控制變量泵的排量，保證變量泵液壓系統(tǒng)工作在恒流源狀態(tài)；同理，中央控制器輸出指令送給電液伺服閥b，電液伺服閥b連通單活塞桿缸執(zhí)行元件b推動(dòng)變量馬達(dá)的斜盤，調(diào)節(jié)變量馬達(dá)的斜盤擺角；同時(shí)，當(dāng)液壓系統(tǒng)出現(xiàn)壓力波動(dòng)和油液泄漏時(shí)，對(duì)壓力及溢流泄漏進(jìn)行補(bǔ)償修正；2)最大功率跟蹤，由中央控制器給定功率與永磁同步發(fā)電機(jī)輸出有功功率反饋進(jìn)行模糊pid處理后，再由中央控制器根據(jù)隨機(jī)風(fēng)速大小，高于額定風(fēng)速時(shí)執(zhí)行電動(dòng)變槳穩(wěn)定輸出功率；低于額定風(fēng)速時(shí)，執(zhí)行變速恒頻，提高風(fēng)能利用系數(shù)，實(shí)現(xiàn)液壓變槳距風(fēng)力機(jī)組的最佳功率控制。

本發(fā)明的有益效果是，包括以下方面：

1)采用電動(dòng)變槳距角、變量泵的排量及變量馬達(dá)的擺角三自由度參數(shù)協(xié)調(diào)控制，在不同風(fēng)速下提高風(fēng)能利用系數(shù)，獲取最佳葉尖速比，保證最大功率跟蹤，實(shí)現(xiàn)變槳距液壓傳動(dòng)風(fēng)力機(jī)的變速恒頻控制，穩(wěn)定運(yùn)行，提高系統(tǒng)效率及電網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量。

2)變量泵采用恒流源控制模式，在并網(wǎng)前實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)流量的控制，具備恒流功能，同時(shí)與液壓儲(chǔ)能器、壓力傳感器、先導(dǎo)型電液比例控制閥形成快速穩(wěn)壓功能，避免壓力與流量解耦控制，提高控制系統(tǒng)響應(yīng)速度。

3)隨機(jī)風(fēng)速與槳距角通過電信號(hào)建立線性關(guān)系；變量泵-變量馬達(dá)控制單元均含電液伺服閥和單活塞桿缸執(zhí)行元件；單活塞桿缸自帶有電位器，將液壓物理量轉(zhuǎn)為電信號(hào)；變量泵控制單元及變量馬達(dá)控制單元均采用雙閉環(huán)控制。

4)以計(jì)算機(jī)為核心，將槳距角、變量泵排量、變量馬達(dá)擺角轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，針對(duì)不同風(fēng)速下最大限度跟蹤最佳功率曲線，獲得較高風(fēng)能的利用系數(shù)，進(jìn)行相應(yīng)的模糊pid控制算法，實(shí)現(xiàn)變槳距液壓傳動(dòng)風(fēng)力機(jī)靈活變槳操作、無(wú)極變速恒頻，參數(shù)調(diào)整靈活、給定數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及調(diào)用方便，便于智能控制升級(jí)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明方法中的整體控制結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為本發(fā)明方法中的液壓儲(chǔ)能的穩(wěn)速控制框圖；

圖4為本發(fā)明方法中的風(fēng)能采集變槳控制和液壓儲(chǔ)能器液壓變量數(shù)字控制示意圖；

圖5為本發(fā)明方法中的最佳功率追蹤框圖；

圖6為本發(fā)明方法中的控制結(jié)構(gòu)框圖。

圖中，1.風(fēng)能采集器，2.變量泵，3.單向閥，4.液壓儲(chǔ)能器，5.補(bǔ)油系統(tǒng)，6.高壓壓力表，7.高壓壓力傳感器，8.單向閥，9.先導(dǎo)型電液比例控制閥，10.變量馬達(dá)，11.永磁同步發(fā)電機(jī)，12.變量馬達(dá)控制單元，13.出口濾油器，14.液壓油箱，15.溢流閥，16.低壓壓力傳感器，17.低壓壓力表，18.進(jìn)口濾油器，19.變量泵控制單元，20.中央控制器，21.轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器，22.轉(zhuǎn)速傳感器，23.葉輪，24.變槳裝置，25.風(fēng)速儀，26.電力電子變流器，27.電壓比較器，28.反相器，31.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，32.模糊pid計(jì)算模塊，33.傳感器輸入模塊，34.人機(jī)操作模塊，35.監(jiān)控顯示模塊。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

參照?qǐng)D1、圖2，本發(fā)明風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)是，包括風(fēng)能采集器1，風(fēng)能采集器1內(nèi)部設(shè)置有葉輪23、變槳裝置24及風(fēng)速儀25，風(fēng)能采集器1的機(jī)械能輸出端與變量泵2輸入端同軸剛性連接，變量泵2設(shè)置有自己的變量泵控制單元19；

變量泵2出口端與單向閥3進(jìn)口端連通，單向閥3出口端同時(shí)與液壓儲(chǔ)能器4、補(bǔ)油系統(tǒng)5、高壓壓力表6、高壓壓力傳感器7、先導(dǎo)型電液比例控制閥9連通，先導(dǎo)型電液比例控制閥9輸出端與變量馬達(dá)10進(jìn)口端連通，變量馬達(dá)10與永磁同步發(fā)電機(jī)11同軸剛性連接，變量馬達(dá)10設(shè)置有自己的變量馬達(dá)控制單元12，在葉輪23與變量泵2之間設(shè)置有轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器21，在變量馬達(dá)10與永磁同步發(fā)電機(jī)11之間設(shè)置有轉(zhuǎn)速傳感器22；

變量泵2進(jìn)口端與進(jìn)口濾油器18出口端連通，變量馬達(dá)10出口端與出口濾油器13連通，進(jìn)口濾油器18進(jìn)口端同時(shí)與低壓壓力表17、低壓壓力傳感器16、溢流閥15及出口濾油器13連通，溢流閥15另與液壓油箱14連通；單向閥3出口端與進(jìn)口濾油器18進(jìn)口端之間另外連通有單向閥8；

上述的兩個(gè)壓力傳感器(高壓壓力傳感器7和低壓壓力傳感器16)、變量泵控制單元19、變量馬達(dá)控制單元12、變槳裝置24及風(fēng)速儀25均與中央控制器20信號(hào)連接。

葉輪23驅(qū)動(dòng)變量泵2高速旋轉(zhuǎn)，變量泵2的柱塞抽吸將液壓油箱14中的液壓油經(jīng)進(jìn)口濾油器18增壓后，經(jīng)單向閥3一部分進(jìn)入液壓儲(chǔ)能器4，另一部分進(jìn)入先導(dǎo)型電液比例控制閥9，經(jīng)電液比例控制閥9調(diào)節(jié)后驅(qū)動(dòng)變量馬達(dá)10轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)永磁同步發(fā)電機(jī)11進(jìn)行發(fā)電，隨后液壓油經(jīng)變量馬達(dá)10流過出口濾油器13匯入液壓油箱14，形成油液的閉環(huán)回路。

變量泵控制單元19，包括電液伺服閥a和單活塞桿缸執(zhí)行元件a。具體為：?jiǎn)位钊麠U自帶電位器分壓與參考電壓比較后作為變量泵變排量采樣電壓值送入中央控制器20，中央控制器20采用模糊pid算法處理后輸出相應(yīng)的電壓信號(hào)驅(qū)動(dòng)電液伺服閥a的電磁元件。變量泵控制單元19通過改變變量泵2的斜盤擺角及開口度實(shí)現(xiàn)排量調(diào)節(jié)。

變量馬達(dá)控制單元12與變量泵控制單元19控制機(jī)理相同，兩者區(qū)別在于只將變量泵排量物理量改變?yōu)樽兞狂R達(dá)擺角。變量馬達(dá)控制單元12包括電液伺服閥b和單活塞桿缸執(zhí)行元件b，由單活塞桿缸執(zhí)行元件推動(dòng)變量馬達(dá)10的斜盤。

參照?qǐng)D2，本發(fā)明風(fēng)力機(jī)的控制結(jié)構(gòu)是，以中央控制器20(計(jì)算機(jī))為主，中央控制器20輸入端分別與轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器21、兩個(gè)壓力傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器22、永磁同步發(fā)電機(jī)11信號(hào)連接，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器21設(shè)置在葉輪23與變量泵2之間；中央控制器20輸出端分別與變量泵控制單元19、先導(dǎo)型電液比例控制閥9、變量馬達(dá)控制單元12連接，其中變量泵控制單元19與變量泵2連接，變量馬達(dá)控制單元12與變量馬達(dá)10連接；中央控制器20輸出端還與變槳裝置24信號(hào)連接，變槳裝置24再與葉輪23信號(hào)連接；先導(dǎo)型電液比例控制閥9和液壓儲(chǔ)能器4一起設(shè)置在變量泵2與變量馬達(dá)10之間；永磁同步發(fā)電機(jī)11通過電力電子變流器26接入電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行。

本發(fā)明的工作原理是，根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行特征，實(shí)現(xiàn)風(fēng)能采集-液壓儲(chǔ)能-電能轉(zhuǎn)換與傳遞的技術(shù)路線。其中，風(fēng)能采集包括葉輪23、變槳裝置24、風(fēng)速儀25及轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器21，根據(jù)風(fēng)速的大小與給定額定風(fēng)速相比較，判斷是否切換變槳操作及實(shí)施靈活的變槳；液壓儲(chǔ)能包括變量泵2、單向閥3、變量泵控制單元19、液壓儲(chǔ)能器4、兩個(gè)壓力傳感器、兩個(gè)壓力表、先導(dǎo)型電液比例控制閥9、變量馬達(dá)10、變量馬達(dá)控制單元12、進(jìn)口濾油器18、出口濾油器13、液壓油箱14，變量泵2控制排量工作在恒流源狀態(tài)，液壓儲(chǔ)能器4與先導(dǎo)型電液比例控制閥9配合，確保工作壓力的穩(wěn)定，使得變量馬達(dá)10恒轉(zhuǎn)速輸出，實(shí)現(xiàn)變速恒頻的目標(biāo)；電能轉(zhuǎn)換與傳遞包括轉(zhuǎn)速傳感器22、永磁同步發(fā)電機(jī)11、電力電子變流器26，通過轉(zhuǎn)速反饋，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力機(jī)最佳功率追蹤。

本發(fā)明的控制方法是，以中央控制器20為核心，風(fēng)速儀25采樣即時(shí)風(fēng)速并輸出一個(gè)直流電壓信號(hào)uβv，在中央控制器20中設(shè)置額定風(fēng)速時(shí)的電壓信號(hào)uβ0；

即時(shí)風(fēng)速高于額定風(fēng)速時(shí)，即uβv≥uβ0，經(jīng)電壓比較器27比較后輸送給中央控制器20，由中央控制器20驅(qū)動(dòng)變槳裝置24及時(shí)變化槳距角，通過槳距角的變化調(diào)節(jié)變量泵2的排量維持在額定值，保持變量泵2工作在恒流源狀態(tài)，確保永磁同步發(fā)電機(jī)11在恒功率穩(wěn)定運(yùn)行；

即時(shí)風(fēng)速低于額定風(fēng)速時(shí)，采用變速恒頻與最大功率跟蹤兩個(gè)控制方式，1)變速恒頻控制，由中央控制器20給定風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器21采集的轉(zhuǎn)矩經(jīng)模糊pid計(jì)算模塊32處理，中央控制器20輸出指令給電液伺服閥a，電液伺服閥a連通單活塞桿缸執(zhí)行元件a控制變量泵2的排量，保證變量泵2液壓系統(tǒng)工作在恒流源狀態(tài)；同理，中央控制器20輸出指令送給電液伺服閥b，電液伺服閥b連通單活塞桿缸執(zhí)行元件b推動(dòng)變量馬達(dá)10的斜盤，調(diào)節(jié)變量馬達(dá)10的斜盤擺角，構(gòu)成變轉(zhuǎn)速輸入-恒轉(zhuǎn)速輸出變速恒頻閉環(huán)回路；同時(shí)，當(dāng)液壓系統(tǒng)出現(xiàn)壓力波動(dòng)和油液泄漏等意外情況時(shí)，對(duì)壓力及溢流泄漏進(jìn)行補(bǔ)償修正；2)最大功率跟蹤，由中央控制器20給定功率與永磁同步發(fā)電機(jī)11輸出有功功率反饋進(jìn)行模糊pid(算法)處理后，再由中央控制器20根據(jù)隨機(jī)風(fēng)速大小，高于額定風(fēng)速時(shí)執(zhí)行電動(dòng)變槳穩(wěn)定輸出功率；低于額定風(fēng)速時(shí)，執(zhí)行變速恒頻，提高風(fēng)能利用系數(shù)，實(shí)現(xiàn)液壓變槳距風(fēng)力機(jī)組的最佳功率控制。

上述的控制過程中，采用液壓傳動(dòng)形式與計(jì)算機(jī)控制技術(shù)協(xié)調(diào)配合，將液壓物理量全部轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制，提升智能化控制水平及升級(jí)空間。

參照?qǐng)D4，風(fēng)能采集的具體控制過程是：

風(fēng)速儀25采用螺旋槳式旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)或風(fēng)杯，通常驅(qū)動(dòng)一個(gè)小型發(fā)電機(jī)將旋轉(zhuǎn)速度轉(zhuǎn)為電信號(hào)，風(fēng)速儀25內(nèi)部經(jīng)測(cè)量風(fēng)速后輸出驅(qū)動(dòng)一個(gè)永磁直流發(fā)電機(jī)，該永磁直流發(fā)電機(jī)輸出的直流電壓u0與隨機(jī)風(fēng)速vwind成正比的k0關(guān)系，即u0＝k0vwind，通常風(fēng)速vwind∈[3m/s,25m/s]，即切入風(fēng)速3m/s，切出風(fēng)速25m/s，u0∈[0v,10v]，k0∈[0,100]。

葉輪23的槳距角β與變槳裝置24的動(dòng)作部件直流無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)的電壓uβ也存在函數(shù)關(guān)系，β＝f(uβ)，即通過變槳裝置24根據(jù)給定的槳距角與絕對(duì)值編碼器測(cè)得的實(shí)際槳距角，計(jì)算出直流無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)的參考轉(zhuǎn)速；根據(jù)實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速和參考轉(zhuǎn)速計(jì)算出參考電流，參考電流與反饋電流相比較由電流調(diào)節(jié)器進(jìn)行電流調(diào)整獲得直流無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)的電壓指令；直流無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)的電壓指令反映葉輪槳距角與風(fēng)速存在函數(shù)關(guān)系，經(jīng)過一系列變量等效替換及線性化處理，能夠近似線性得出槳距角β＝kβuβ，通常，β∈[0°,45°]，kβ∈[0,10]，uβ∈[0v,10v]。

中央控制器20根據(jù)額定風(fēng)速vrate時(shí)給定槳距角β0對(duì)應(yīng)的直流無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)的基準(zhǔn)電壓指令uβ0，風(fēng)速儀25測(cè)得的即時(shí)風(fēng)速vwind對(duì)應(yīng)的槳距角βv對(duì)應(yīng)的電壓指令uβv；當(dāng)即時(shí)風(fēng)速vwind＞vrate時(shí)，風(fēng)速對(duì)應(yīng)的電壓uβ0與uβv經(jīng)電壓比較器27比較，即uβv≥uβ0，電壓比較器27輸出高電平+um送給中央控制器20后，執(zhí)行變槳操作，獲取合適的槳距角保證輸出功率穩(wěn)定；當(dāng)即時(shí)風(fēng)速vwind＜vrate時(shí)，則需根據(jù)最佳功率跟蹤cp曲線獲取最大氣動(dòng)能量，只由風(fēng)向判斷是否偏航對(duì)風(fēng)且無(wú)需調(diào)整槳距角。

參照?qǐng)D3，液壓儲(chǔ)能的具體控制過程是：

1)將給定的風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)矩tref與轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器21采集的實(shí)際轉(zhuǎn)矩tpunp，經(jīng)中央控制器20利用模糊pid計(jì)算模塊32處理后，再輸出指令給電液伺服閥a，電液伺服閥a連通單活塞桿缸執(zhí)行元件a控制變量泵2的排量，保證變量泵2所在液壓系統(tǒng)工作在恒流源狀態(tài)。

2)根據(jù)流量連續(xù)性原理，變量泵2的流量qpump近似等于變量馬達(dá)10的流量qmotor，由流量計(jì)算式變量馬達(dá)流量qmotor等于變量馬達(dá)排量d乘以變量馬達(dá)轉(zhuǎn)速ωm，即qmotor＝dωm；由于變量馬達(dá)10與永磁同步發(fā)電機(jī)11剛性同軸連接，變量馬達(dá)10的轉(zhuǎn)速ωm等于永磁同步發(fā)電機(jī)11的轉(zhuǎn)速ωgen，即ωm＝ωgen；轉(zhuǎn)速傳感器22采樣永磁同步發(fā)電機(jī)11的轉(zhuǎn)速ωgen，高壓壓力傳感器7與低壓壓力傳感器16采集壓力信號(hào)反饋給中央控制器20處理，中央控制器20輸出指令送給電液伺服閥b，電液伺服閥b連通單活塞桿缸執(zhí)行元件b推動(dòng)變量馬達(dá)10的斜盤，改變變量馬達(dá)10的斜盤擺角。

3)當(dāng)液壓系統(tǒng)出現(xiàn)壓力波動(dòng)和油液泄漏等情況時(shí)，單純依靠液壓儲(chǔ)能器4穩(wěn)壓會(huì)影響液壓系統(tǒng)的響應(yīng)穩(wěn)態(tài)速度及變量馬達(dá)10的斜盤擺角γ控制律。液壓能傳遞經(jīng)液壓儲(chǔ)能器4輸出送給先導(dǎo)型電液比例控制閥9，由高壓壓力傳感器7與低壓壓力傳感器16采集壓力信號(hào)送給中央控制器20，中央控制器20輸出壓力指令信號(hào)送給先導(dǎo)型電液比例控制閥9，先導(dǎo)型電液比例控制閥9進(jìn)行壓力修正補(bǔ)償，保證溢流泄漏等補(bǔ)償。

4)參照?qǐng)D4，依據(jù)電液伺服閥的控制輸入電壓uf與輸出排量df存在一定的線性比例關(guān)系，即df＝kfuf，其中kf是電液伺服閥的比例系數(shù)；電液伺服閥a輸出排量dfa等于變量泵2的排量dp，即dp＝dfa＝kfaufa，電液伺服閥a的控制輸入電壓ufa對(duì)應(yīng)的變量泵2控制輸入電壓變量up；同理，電液伺服閥b輸出排量dfb等于變量泵2的排量dm，即dm＝dfb＝kfbufb，電液伺服閥b的控制輸入電壓ufb對(duì)應(yīng)的變量馬達(dá)10控制輸入電壓變量um；當(dāng)即時(shí)風(fēng)速vwind＜vrate時(shí)，風(fēng)速對(duì)應(yīng)的電壓uβv與uβ0經(jīng)電壓比較器27比較，即uβv≤uβ0，電壓比較器27輸出低電平-um經(jīng)反相器28輸出后，再由串聯(lián)電阻r1、r2、r3分壓，得到變量泵2控制輸入電壓變量變量馬達(dá)10控制輸入電壓變量由中央控制器20給定變量泵2排量參考的電壓值及變量馬達(dá)10擺角控制電壓變量泵控制輸入電壓up與給定變量泵參考電壓經(jīng)中央控制器20模糊pid處理輸出upump，直接驅(qū)動(dòng)變量泵2的電液伺服閥a及執(zhí)行元件；同理，變量馬達(dá)10控制輸入電壓變量um與給定變量馬達(dá)參考電壓經(jīng)中央控制器20模糊pid處理輸出umotor，直接驅(qū)動(dòng)變量馬達(dá)10的電液伺服閥b及執(zhí)行元件。

上述的1)和2)兩點(diǎn)是外環(huán)控制，第4)是內(nèi)環(huán)控制。

參照?qǐng)D5，電能轉(zhuǎn)換與傳遞的工作過程是，

風(fēng)速儀25將即時(shí)風(fēng)速送給中央控制器20，若低于額定風(fēng)速時(shí)，由中央控制器20根據(jù)風(fēng)速的大小獲取最大風(fēng)能利用系數(shù)cpmax，同時(shí)給定參考功率；將中央控制器20給定參考功率與發(fā)電功率反饋比較，經(jīng)中央控制器20模糊pid處理，再由執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接液壓儲(chǔ)能部分，同時(shí)變量馬達(dá)10驅(qū)動(dòng)永磁同步發(fā)電機(jī)11，從而最大限度跟蹤最佳功率；若高于額定風(fēng)速時(shí)，采用變槳變速控制，穩(wěn)定輸出功率，提高效率及發(fā)電電能質(zhì)量。

參照?qǐng)D6，中央控制器20分別連接有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊31、模糊pid計(jì)算模塊32、傳感器輸入模塊33、電壓比較器27、人機(jī)操作模塊34、監(jiān)控顯示模塊35、先導(dǎo)型電液比例控制閥9、兩個(gè)電液伺服閥和變槳裝置24，傳感器輸入模塊33用于將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器21、兩個(gè)壓力傳感器及轉(zhuǎn)速傳感器22的輸出信號(hào)輸入中央控制器20，經(jīng)過計(jì)算判斷處理后，分別送入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊31進(jìn)行存儲(chǔ)、同時(shí)送到監(jiān)控顯示模塊35進(jìn)行顯示輸出；監(jiān)控顯示模塊35除顯示功能外，最主要作用是實(shí)時(shí)參數(shù)調(diào)試設(shè)定和成熟運(yùn)行參數(shù)的存儲(chǔ)設(shè)定及對(duì)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊31中的參數(shù)調(diào)用；被調(diào)用或被調(diào)試的工藝參數(shù)由中央控制器20處理后，分別輸送給先導(dǎo)型電液比例控制閥9、兩個(gè)電液伺服閥和變槳裝置24，實(shí)現(xiàn)即時(shí)調(diào)節(jié)。