[发明专利]构建液压变桨机构的仿真模型的装置和方法

说明书

提供一种构建液压变桨机构的仿真模型的装置和方法，所述装置包括：载荷数据处理模块，基于载荷数据确定执行变桨动作所需的变桨轴承扭矩；变桨机构设计模块，基于载荷数据、变桨轴承扭矩以及初选参数确定驱动元件运行所需的工作参数；液压元件选型模块，确定所述仿真模型的特定液压元件的特征参数；响应频率设置模块，确定所述仿真模型的共振频率，并将所述仿真模型的响应频率设置为小于共振频率的频率；变桨模型产生模块，产生适于预定风区的液压变桨机构的仿真模型。根据所述装置和方法，不仅可以准确设计出符合预定风区的液压变桨机构，还有效降低了设计开发时间，简化设计流程。

技术领域

本发明涉及电力电子设备设计领域，更具体地讲，涉及一种构建液压变桨机构的仿真模型的装置和方法。

背景技术

变桨机构是安装在风机轮毂内作为空气制动或通过改变叶片角度对机组进行功率控制的装置，是风电机组重要的控制和保护装置，其中，变桨机构的变桨精度不但影响着风力发电机组输出功率的稳定性，也影响着风能的利用率。

目前，变桨机构主要有两种：即液压变桨机构和电动变桨机构，其中，液压变桨机构由于其传动力矩大、重量轻、定位准确和执行机构动态响应速度快等特点受到了普遍的应用。液压变桨机构主要由液压泵站、比例换向阀、蓄能器与执行机构组成，其中电动液压泵为工作动力，液压油为传递介质，比例换向阀为控制元件，通过将油缸活塞杆的径向运动变为桨叶的圆周运动来实现桨叶的变桨距从而实现风电机组变桨。目前，液压变桨机构的设计开发时间较长，设计流程也较为复杂。

因此，现有的设计液压变桨机构的方式无法满足风力发电企业对设计流程和开发时间的要求。

发明内容

本发明的示例性实施例在于提供一种构建液压变桨机构的仿真模型的装置和方法，根据本发明示例性实施例的装置和方法可以解决现有的设计液压变桨机构开发周期长，设计复杂性高的缺陷。

根据本发明的示例性实施例的一方面，提供一种构建液压变桨机构的仿真模型的装置，所述装置包括：载荷数据处理模块，获取预定风区中的目标风电机组的叶片叶根处的载荷数据，基于载荷数据确定所述仿真模型执行变桨动作所需的变桨轴承扭矩；变桨机构设计模块，获取用户输入的所述仿真模型的驱动元件的初选参数，基于载荷数据、变桨轴承扭矩以及初选参数确定所述仿真模型的驱动元件运行所需的工作参数；液压元件选型模块，获取用户输入的预定参数，基于载荷数据、变桨轴承扭矩、工作参数以及预定参数确定所述仿真模型的特定液压元件的特征参数；响应频率设置模块，获取用户输入的所述仿真模型的杨氏模量以及变桨转轴的惯性质量，基于驱动元件的工作参数、杨氏模量和变桨转轴的惯性质量确定所述仿真模型的共振频率，并将所述仿真模型的响应频率设置为小于共振频率的频率；变桨模型产生模块，基于驱动元件的工作参数、特定液压元件的特征参数以及所述仿真模型的响应频率产生适于预定风区的液压变桨机构的仿真模型。

可选地，所述载荷数据处理模块将载荷数据以结构体的数据形式进行存储。

可选地，所述载荷数据包括：所述仿真模型的桨距角、变桨速度和叶根承受的力与力矩分量。

可选地，所述仿真模型的初选参数包括：所述仿真模型的油缸驱动半径、油缸支撑半径、最大加载桨距角、油缸无杆腔活塞直径、活塞杆直径、活塞杆移动速度、系统工作压力。

可选地，所述变桨机构设计模块包括：初选参数获取模块，获取用户输入的所述仿真模型的驱动元件的初选参数；工作参数计算模块，基于桨距角、变桨速度、变桨轴承扭矩以及初选参数计算所述仿真模型的油缸无杆腔活塞面积、油缸有杆腔活塞面积、变桨机构加载能力曲线、油缸行程长度、活塞杆运动速度以及能够提供的变桨扭矩；工作参数确定模块，分别判断计算的油缸行程长度、活塞杆运动速度以及能够提供的变桨扭矩是否能满足相应的特定要求，根据判断结果来确定所述仿真模型的驱动元件运行所需的工作参数。