磁悬浮垂直风力机支承结构设计与控制策略研究
发布时间：2021-06-14 09:43
风力发电机的开发研究是新能源战略中的重要组成部分,垂直轴风力发电机作为其中的一支,近来受到越来越多专家和学者的关注。垂直轴风力发电机整体稳定性好、启动风速低、静音效果好、叶片成型制造相对简单、发电机等主要部件可以装在塔底方便了安装维修,目前小型离网型应用方面市场前景好;而磁悬浮支承技术避免了支承体和被支承体之间的直接接触,因此具有无摩擦、使用寿命长、无需润滑等优点,在磁悬浮列车和磁悬浮轴承上已经获得成功应用,在磁悬浮加工平台和悬浮硬盘轴承方面的理论研究也取得了长足进步。本文的主要工作和目标是研究用于垂直轴风力机的磁悬浮轴向支承结构和控制方法以及跟踪风力机最大功率输出的控制方法。本文首先分别就国内、国外在垂直轴风力发电机和磁悬浮支承技术方面的理论研究和实验实践做了简要综述,介绍了本课题研究开展的思路、可行性和现实意义;基于麦克斯韦方程和安培环路定理,分别推导了永磁单元和电磁单元的力学模型,并利用ANSYS仿真进行对比分析,指出了永磁单元设计中需要加强极靴隔磁、电磁单元差动工作模式宜采用背向励磁或对向励磁以及本文磁悬浮支承结构可实现分散控制的依据,从而建立了被控系统的数学模型,为后文的支承...
【文章来源】：南通大学江苏省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 课题来源及研究意义
1.2.1 课题来源
1.2.2 研究的意义
1.3 国内外研究概况
1.3.1 国外研究概况
1.3.2 国内研究概况
1.4 本文的主要研究内容和章节安排
第二章 风力机轴向磁支承的结构原理与数学建模
2.1 轴向磁支承结构的系统组成
2.2 磁支承系统的工作原理
2.3 支承结构工作单元承载力分析
2.3.1 永磁体结构及其承载力
2.3.2 E 型电磁铁结构及其承载力
2.4 轴向磁支承系统建模
2.4.1 盘状磁支承结构位移信号的获取
2.4.2 盘状支承结构建模
2.5 轴向支承结构模型的分析
2.5.1 建模误差分析
2.5.2 稳定性分析
2.6 本章小结
第三章 风力机轴向磁支承结构设计
3.1 结构设计的理论依据
3.2 支承结构设计方法及过程
3.2.1 支承结构工作要求及材料选择
3.2.2 支承结构设计
3.3 结构仿真实验
3.4 本章小结
第四章 磁悬浮垂直风力机控制策略研究
4.1 控制系统结构介绍
4.2 轴向磁支承系统的PID控制
4.2.1 PID控制算法介绍
4.2.2 PID控制设计
4.2.3 仿真实验
4.3 轴向磁支承系统的自适应积分滑模控制
4.3.1 自适应积分滑模控制算法介绍
4.3.2 自适应积分滑模控制设计
4.3.3 仿真实验
4.4 离网型垂直轴风力机最大功率跟踪控制
4.4.1 登山搜索法介绍
4.4.2 登山搜索法控制设计
4.5 本章小结
第五章 磁悬浮垂直风力机控制系统设计
5.1 控制系统结构组成
5.2 主控制电路设计
5.3 控制系统的软件设计
5.4 系统运行实验
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间公开发表的论文及参加的项目
A：在国内外刊物上发表的论文
B：在国际学术会议上发表的论文
C：参加的项目
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁悬浮直线导轨悬浮高度的自适应积分滑模控制[J]. 吴爱华,茅靖峰,吴国庆,马苏扬. 机床与液压. 2010(15)
[2]国外风力发电机的现状及前景展望[J]. 赵炜,李涛. 电力需求侧管理. 2009(02)
[3]升、阻力混合型垂直轴风力机结构与性能的分析[J]. 朱英辉,刘志璋. 华东电力. 2008(07)
[4]磁悬浮风力发电机用磁力轴承的分析与设计[J]. 胡业发,许开国,张锦光,吕辉榜. 轴承. 2008(07)
[5]2000～2007年风力发电设备市场评估及2010年综合预测[J]. 李伟东,吴东娟. 现代零部件. 2008(06)
[6]一种新型永磁同步风力发电系统的研究[J]. 王得利,李杰,陈国呈. 电气传动自动化. 2008(02)
[7]水平轴与垂直轴风力发电机的比较研究[J]. 蒋超奇,严强. 上海电力. 2007(02)
[8]永磁体结构对高温超导推力轴承静态特性的影响[J]. 祝长生,纪德志. 低温与超导. 2006(04)
[9]H∞控制理论在磁悬浮轴承系统中的应用研究[J]. 徐龙祥,张金淼,余同正. 中国机械工程. 2006(10)
[10]无轴承永磁同步电机有限元分析[J]. 朱熀秋,张涛. 中国电机工程学报. 2006(03)
博士论文
[1]直驱式风力发电变流系统拓扑及控制策略研究[D]. 李杰.上海大学 2009
[2]变速风力发电系统变流与优化控制研究[D]. 宋平岗.西南交通大学 2007
[3]用于数控机床的磁悬浮支承系统及其控制技术[D]. 吴国庆.上海大学 2006
硕士论文
[1]磁悬浮盘片系统控制算法的研究[D]. 郑成.武汉理工大学 2009
[2]硬盘磁力轴承数字控制系统的研究与设计[D]. 朱腾明.武汉理工大学 2007
[3]磁悬浮轴承控制系统研究[D]. 昌红武.武汉理工大学 2007
[4]电磁悬浮平台系统的承载特性与控制研究[D]. 陆新江.中南大学 2005
[5]磁力轴承结构参数化设计[D]. 陈龙.武汉理工大学 2005
本文编号：3229566
【文章来源】：南通大学江苏省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 课题来源及研究意义
1.2.1 课题来源
1.2.2 研究的意义
1.3 国内外研究概况
1.3.1 国外研究概况
1.3.2 国内研究概况
1.4 本文的主要研究内容和章节安排
第二章 风力机轴向磁支承的结构原理与数学建模
2.1 轴向磁支承结构的系统组成
2.2 磁支承系统的工作原理
2.3 支承结构工作单元承载力分析
2.3.1 永磁体结构及其承载力
2.3.2 E 型电磁铁结构及其承载力
2.4 轴向磁支承系统建模
2.4.1 盘状磁支承结构位移信号的获取
2.4.2 盘状支承结构建模
2.5 轴向支承结构模型的分析
2.5.1 建模误差分析
2.5.2 稳定性分析
2.6 本章小结
第三章 风力机轴向磁支承结构设计
3.1 结构设计的理论依据
3.2 支承结构设计方法及过程
3.2.1 支承结构工作要求及材料选择
3.2.2 支承结构设计
3.3 结构仿真实验
3.4 本章小结
第四章 磁悬浮垂直风力机控制策略研究
4.1 控制系统结构介绍
4.2 轴向磁支承系统的PID控制
4.2.1 PID控制算法介绍
4.2.2 PID控制设计
4.2.3 仿真实验
4.3 轴向磁支承系统的自适应积分滑模控制
4.3.1 自适应积分滑模控制算法介绍
4.3.2 自适应积分滑模控制设计
4.3.3 仿真实验
4.4 离网型垂直轴风力机最大功率跟踪控制
4.4.1 登山搜索法介绍
4.4.2 登山搜索法控制设计
4.5 本章小结
第五章 磁悬浮垂直风力机控制系统设计
5.1 控制系统结构组成
5.2 主控制电路设计
5.3 控制系统的软件设计
5.4 系统运行实验
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间公开发表的论文及参加的项目
A：在国内外刊物上发表的论文
B：在国际学术会议上发表的论文
C：参加的项目
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁悬浮直线导轨悬浮高度的自适应积分滑模控制[J]. 吴爱华,茅靖峰,吴国庆,马苏扬. 机床与液压. 2010(15)
[2]国外风力发电机的现状及前景展望[J]. 赵炜,李涛. 电力需求侧管理. 2009(02)
[3]升、阻力混合型垂直轴风力机结构与性能的分析[J]. 朱英辉,刘志璋. 华东电力. 2008(07)
[4]磁悬浮风力发电机用磁力轴承的分析与设计[J]. 胡业发,许开国,张锦光,吕辉榜. 轴承. 2008(07)
[5]2000～2007年风力发电设备市场评估及2010年综合预测[J]. 李伟东,吴东娟. 现代零部件. 2008(06)
[6]一种新型永磁同步风力发电系统的研究[J]. 王得利,李杰,陈国呈. 电气传动自动化. 2008(02)
[7]水平轴与垂直轴风力发电机的比较研究[J]. 蒋超奇,严强. 上海电力. 2007(02)
[8]永磁体结构对高温超导推力轴承静态特性的影响[J]. 祝长生,纪德志. 低温与超导. 2006(04)
[9]H∞控制理论在磁悬浮轴承系统中的应用研究[J]. 徐龙祥,张金淼,余同正. 中国机械工程. 2006(10)
[10]无轴承永磁同步电机有限元分析[J]. 朱熀秋,张涛. 中国电机工程学报. 2006(03)
博士论文
[1]直驱式风力发电变流系统拓扑及控制策略研究[D]. 李杰.上海大学 2009
[2]变速风力发电系统变流与优化控制研究[D]. 宋平岗.西南交通大学 2007
[3]用于数控机床的磁悬浮支承系统及其控制技术[D]. 吴国庆.上海大学 2006
硕士论文
[1]磁悬浮盘片系统控制算法的研究[D]. 郑成.武汉理工大学 2009
[2]硬盘磁力轴承数字控制系统的研究与设计[D]. 朱腾明.武汉理工大学 2007
[3]磁悬浮轴承控制系统研究[D]. 昌红武.武汉理工大学 2007
[4]电磁悬浮平台系统的承载特性与控制研究[D]. 陆新江.中南大学 2005
[5]磁力轴承结构参数化设计[D]. 陈龙.武汉理工大学 2005
本文编号：3229566
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/xnylw/3229566.html
