本文關(guān)鍵詞：漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組載荷優(yōu)化及控制技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 海上風(fēng)力發(fā)電 漂浮式平臺(tái) 阻尼器 載荷優(yōu)化控制 全局跟蹤控制

【摘要】：隨著陸上風(fēng)電場(chǎng)和近海風(fēng)電場(chǎng)開(kāi)發(fā)日益飽和,世界各國(guó)將深海風(fēng)能開(kāi)發(fā)作為風(fēng)能開(kāi)發(fā)的重要目標(biāo)。深海開(kāi)發(fā)無(wú)疑將大幅度提高基礎(chǔ)安裝成本,如果依然沿用定樁式基礎(chǔ)必然無(wú)法滿足經(jīng)濟(jì)性要求。因此,漂浮式風(fēng)電機(jī)組作為解決這一矛盾的有效手段,近年來(lái)成為了各國(guó)研究的熱點(diǎn)。對(duì)于漂浮式風(fēng)電機(jī)組而言,引入浮式基礎(chǔ),一方面降低了基礎(chǔ)的建設(shè)安裝成本,但另一方面,也是因?yàn)楦∈交A(chǔ)使其系統(tǒng)基礎(chǔ)的自由度得到釋放,在受到湍流風(fēng)、波浪和洋流作用下,導(dǎo)致整機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生劇烈的仰俯運(yùn)動(dòng),從而產(chǎn)生較大的極限載荷和疲勞載荷。同時(shí),系統(tǒng)產(chǎn)生載荷響應(yīng),導(dǎo)致風(fēng)輪所產(chǎn)生風(fēng)功率也波動(dòng)較大,難以保證其輸出功率的平穩(wěn)性。有鑒于此,論文將以深海漂浮式風(fēng)電機(jī)組的載荷優(yōu)化和功率控制為研究目標(biāo),分別從漂浮式風(fēng)機(jī)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模、機(jī)組結(jié)構(gòu)減載控制和期望功率的跟蹤控制三個(gè)方面對(duì)深海漂浮式風(fēng)電機(jī)組展開(kāi)研究。主要工作如下:(1)漂浮式風(fēng)機(jī)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模論文研究了漂浮式水平軸變速變槳風(fēng)力機(jī)的氣動(dòng)性能特點(diǎn),并分析了水動(dòng)力載荷、風(fēng)載荷以及錨泊系統(tǒng)對(duì)浮式平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)影響以及浮式平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)對(duì)風(fēng)力機(jī)的作用規(guī)律�；谘芯亢头治�,建立了錨泊系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型、水動(dòng)力學(xué)特性模型、發(fā)電機(jī)氣動(dòng)模型和功率轉(zhuǎn)換模型。(2)基于調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(TMD)主動(dòng)結(jié)構(gòu)控制論文研究了漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主動(dòng)結(jié)構(gòu)控制技術(shù)。基于配置TMD的風(fēng)機(jī)模型,采用輸出反饋控制方法設(shè)計(jì)主動(dòng)結(jié)構(gòu)控制器。利用FAST仿真軟件,聯(lián)合Matlab/Simulink工具實(shí)現(xiàn)對(duì)主動(dòng)結(jié)構(gòu)控制器的仿真驗(yàn)證。結(jié)果顯示,在相同風(fēng)況和海況條件下,相比無(wú)TMD和被動(dòng)TMD結(jié)構(gòu)控制的風(fēng)機(jī)系統(tǒng),主動(dòng)結(jié)構(gòu)控制可以有效減小浮式基礎(chǔ)的俯仰角度、平臺(tái)的位移以及塔尖的位移。很大程度上提高了風(fēng)機(jī)的平穩(wěn)和整體性能。(3)神經(jīng)自適應(yīng)全局功率跟蹤控制論文建立了風(fēng)機(jī)非仿射的功率轉(zhuǎn)換模型,根據(jù)高階非仿射變速風(fēng)機(jī)的特性,提出自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)全局跟蹤控制方法,實(shí)現(xiàn)對(duì)變速風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的跟蹤控制。首先,通過(guò)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換方法,將非仿射系統(tǒng)模型轉(zhuǎn)換為仿射的嚴(yán)格反饋系統(tǒng)模型。然后,利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)觀測(cè)器對(duì)系統(tǒng)的不可得到的狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)。最后,將自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)全局跟蹤控制方法用于系統(tǒng)模型的控制器中,并通過(guò)仿真驗(yàn)證。結(jié)果表明,與傳統(tǒng)PI控制方法相比,自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法具有良好的控制性能,實(shí)現(xiàn)理想的控制效果。
【關(guān)鍵詞】：海上風(fēng)力發(fā)電 漂浮式平臺(tái) 阻尼器 載荷優(yōu)化控制 全局跟蹤控制
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM315
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 課題研究的背景及意義9-11
• 1.1.1 課題研究的背景9-10
• 1.1.2 課題研究的意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 論文課題來(lái)源13-14
• 1.4 論文的研究?jī)?nèi)容14
• 1.5 論文創(chuàng)新點(diǎn)和技術(shù)路線14-16
• 2 漂浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的動(dòng)力學(xué)模型16-30
• 2.1 引言16
• 2.2 漂浮式平臺(tái)16-24
• 2.2.1 漂浮式平臺(tái)選型16-20
• 2.2.2 錨泊系統(tǒng)建模20-24
• 2.3 漂浮式風(fēng)機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)模型24-27
• 2.3.1 動(dòng)量理論24-25
• 2.3.2 風(fēng)力機(jī)的氣動(dòng)性能25-27
• 2.4 漂浮式風(fēng)機(jī)風(fēng)能轉(zhuǎn)換動(dòng)力學(xué)模型27
• 2.5 漂浮式風(fēng)機(jī)水動(dòng)力學(xué)模型27-29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 3 基于TMD的漂浮式風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)控制設(shè)計(jì)30-43
• 3.1 引言30
• 3.2 NREL 5 MW風(fēng)機(jī)和FAST-SC30-33
• 3.2.1 NREL 5 MW風(fēng)機(jī)30-31
• 3.2.2 FAST-SC31-33
• 3.3 被動(dòng)結(jié)構(gòu)控制優(yōu)化33-35
• 3.3.1 配置TMD的風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型33-34
• 3.3.2 TMD被動(dòng)控制參數(shù)優(yōu)化研究34-35
• 3.4 主動(dòng)控制器設(shè)計(jì)35-37
• 3.5 仿真分析37-41
• 3.6 本章小結(jié)41-43
• 4 漂浮式風(fēng)機(jī)最大功率跟蹤控制設(shè)計(jì)43-54
• 4.1 引言43
• 4.2 基本原理43-44
• 4.3 漂浮式風(fēng)機(jī)最大功率跟蹤控制設(shè)計(jì)44-50
• 4.3.1 控制目標(biāo)44
• 4.3.2 控制方案44-45
• 4.3.3 系統(tǒng)轉(zhuǎn)換和誤差動(dòng)態(tài)方程45-47
• 4.3.4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近47
• 4.3.5 觀測(cè)器設(shè)計(jì)47-48
• 4.3.6 控制器設(shè)計(jì)和穩(wěn)定性分析48-50
• 4.4 仿真研究50-53
• 4.5 本章小結(jié)53-54
• 5 總結(jié)與展望54-56
• 5.1 本論文研究總結(jié)54
• 5.2 存在的問(wèn)題54-55
• 5.3 進(jìn)一步的研究方向55-56
• 致謝56-57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• 附錄61
• A. 發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及軟件著作權(quán)61
• B. 參加的科研項(xiàng)目61

【參考文獻(xiàn)】

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7 王湘明;陳亮;鄧英;王婀娜;;海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔架海波載荷的分析[J];沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2008年01期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 葉小嶸;海上浮式風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)環(huán)境載荷及耦合運(yùn)動(dòng)性能研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

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本文編號(hào)：1114703