风力磁悬浮偏航系统主被动悬浮控制

发布时间：2023-03-11 22:23

　　针对水平轴风力发电系统偏航装置摩擦功耗大、故障率高等问题,课题组提出了风力磁悬浮偏航系统,机舱悬浮下偏航迎风,极大降低偏航功耗。但风力偏航系统工作在80m高的塔架上,工况恶劣,特别是因机舱桨叶和尾翼侧差别较大的迎风面积产生的倾覆力矩,使得机舱极易俯仰,风机存在轴向、俯仰及偏航等多自由度运动,采用传统多变流器协同悬浮策略,存在传感器和变流器数量多、悬浮功耗大、故障率高等问题,为此本文提出了风力机舱的主被动悬浮协同控制,被动提升俯仰刚度阻尼,主动轴向悬浮风机机舱,协同完成风力机舱的稳定悬浮。首先深入研究了风力磁悬浮偏航系统悬浮机制和受力分析,给出了风机倾覆力矩和轴向下压力模型,理论推导了机舱两侧涡流阻尼力和悬浮力,构建了机舱两自由度运动方程;试验研究了涡流阻尼引入在提高盘式永磁体的悬浮性能和控制器稳定域的突出效果,仿真研究了铝板厚度、悬浮气隙和电流对涡流阻尼力影响,综合考虑悬浮功耗、气隙波动以及变流器负担,优化选择了涡流铝板厚度,仿真验证了基于铝板优化厚度的悬浮系统气隙波动量仅为1mm以及电流减小幅度可达3A。本文提出的风力机舱主被动悬浮控制,包括含悬浮绕组和铝板一体化的涡流阻尼系统以及机...

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文研究内容及创新点
第2章 风力磁悬浮偏航系统主被动悬浮建模
    2.1 主被动风力磁悬浮偏航系统受力分析
        2.1.1 风力倾覆力矩和机舱下压力建模
        2.1.2 涡流阻尼力建模
        2.1.3 磁悬浮偏航系统悬浮力解析
        2.1.4 磁悬浮偏航系统悬浮电流建模
    2.2 主被动风力机舱悬浮动态模型
    本章小结
第3章 风力磁悬浮偏航系统涡流阻尼优化
    3.1 主被动协同的盘式永磁体单自由度悬浮控制
        3.1.1 盘式悬浮过程建模
        3.1.2 盘式永磁体轴向悬浮动态模型稳定域分析
        3.1.3 试验验证
        3.1.4 结论
    3.2 涡流阻尼性能分析
    3.3 涡流阻尼铝板厚度优化
    本章小结
第4章 风力磁悬浮偏航系统主被动悬浮控制策略研究
    4.1 机舱俯仰被动抑制研究
    4.2 基于自适应干扰补偿的主动悬浮控制策略研究
        4.2.1 自适应干扰补偿的主动悬浮控制器设计
        4.2.2 电流跟踪控制器设计研究
        4.2.3 仿真验证
    4.3 基于RBF神经网络自适应的风力偏航机舱悬浮控制
        4.3.1 RBF神经网络自适应控制器设计
        4.3.2 仿真验证
    本章小结
第5章 主被动磁悬浮偏航系统试验研究
    5.1 主被动协同的磁悬浮偏航系统硬件设计
    5.2 主被动协同的磁悬浮偏航系统软件设计
    5.3 风力磁悬浮偏航系统主被动悬浮实验研究
        5.3.1 涡流阻尼优化对比试验
        5.3.2 主被动机舱悬浮实验
    本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的学术情况



本文编号：3760369