本文關(guān)鍵詞：基于獨(dú)立變槳距的風(fēng)電機(jī)組減振控制技術(shù)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：風(fēng)能是解決能源問題的有效手段之一,水平軸風(fēng)力機(jī)的容量在持續(xù)增大,直觀的體現(xiàn)就是槳葉變長,風(fēng)輪面增大。正常運(yùn)行中的風(fēng)力機(jī),其槳葉對(duì)風(fēng)場進(jìn)行旋轉(zhuǎn)采樣,因此風(fēng)切變等引起的風(fēng)輪不對(duì)稱載荷以及由此激起的槳葉和塔架的振動(dòng)問題非常突出。風(fēng)力機(jī)槳葉上的周期揮舞氣動(dòng)載荷嚴(yán)重影響風(fēng)電機(jī)組的可靠性和壽命,獨(dú)立變槳距控制是解決這一問題的重要技術(shù)之一�？刂破鞲鶕�(jù)傳感器信號(hào)來協(xié)調(diào)控制每個(gè)槳葉的變槳距角,進(jìn)而改變槳葉上的氣動(dòng)載荷,最終消除風(fēng)輪的不對(duì)稱載荷并抑制槳葉的振動(dòng)。針對(duì)風(fēng)力機(jī)的揮舞周期氣動(dòng)載荷與振動(dòng)問題,本文研究了獨(dú)立變槳距控制的相關(guān)理論并設(shè)計(jì)了控制器。首先從空氣動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的角度概述了風(fēng)力機(jī)的控制建模原理,介紹了實(shí)際分析設(shè)計(jì)過程用到的建模與仿真軟件FAST。然后從系統(tǒng)整體運(yùn)行的角度研究了風(fēng)力機(jī)的功率控制過程,包括建模、設(shè)計(jì)與仿真。其中發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制采用了查詢表法,集中變槳距控制采用了變?cè)鲆娣?保證了整個(gè)運(yùn)行區(qū)域內(nèi)的功率控制目標(biāo)。對(duì)功率控制下的風(fēng)力機(jī)槳葉彎矩與振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析,數(shù)據(jù)表明其主要頻率成分為風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)頻率的倍數(shù),而風(fēng)切變系數(shù)會(huì)改變周期信號(hào)的幅值。最后從減小槳葉揮舞周期載荷及抑制槳葉揮舞受迫振動(dòng)的角度研究了風(fēng)力機(jī)獨(dú)立變槳距控制技術(shù)。根據(jù)風(fēng)力機(jī)固有的周期性以及耦合振動(dòng)特性引入多槳葉坐標(biāo)變換,指出風(fēng)輪載荷以及振動(dòng)的不對(duì)稱性,而風(fēng)切變會(huì)加劇這種不對(duì)稱性。建立了風(fēng)力機(jī)槳葉-塔架耦合振動(dòng)模型并通過多槳葉坐標(biāo)變換進(jìn)行振動(dòng)解耦。以功率控制器為基礎(chǔ),分析并設(shè)計(jì)了兩種槳葉揮舞載荷輸出反饋獨(dú)立變槳距控制方案。通過MATLAB與FAST的交互式仿真,本文比較了集中變槳距控制以及兩種獨(dú)立變槳距控制方案下的載荷消減與振動(dòng)抑制的效果,把揮舞周期載荷信號(hào)分解到多層基底下,并針對(duì)分解后的信號(hào)進(jìn)行反饋調(diào)節(jié),可以簡化穩(wěn)態(tài)風(fēng)速下的控制器設(shè)計(jì)并取得良好的控制效果,在動(dòng)態(tài)風(fēng)速下也具有良好的應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：風(fēng)力機(jī) 獨(dú)立變槳距控制 周期氣動(dòng)載荷 多槳葉坐標(biāo)變換 風(fēng)切變
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)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】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題背景及研究意義9-10
• 1.2 風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展10-11
• 1.3 變槳距控制技術(shù)研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3.2 國外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.3 研究現(xiàn)狀綜述14
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容14-16
• 第2章 風(fēng)力機(jī)控制建模原理16-26
• 2.1 風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)16-21
• 2.1.1 理想風(fēng)力機(jī)一維動(dòng)量理論16-17
• 2.1.2 葉素理論17-19
• 2.1.3 葉素動(dòng)量理論19
• 2.1.4 風(fēng)特性19-21
• 2.2 風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)21-24
• 2.2.1 風(fēng)電機(jī)組結(jié)構(gòu)及振動(dòng)特性21-22
• 2.2.2 振動(dòng)過程及建模原理22-23
• 2.2.3 柔性體振動(dòng)模態(tài)23
• 2.2.4 風(fēng)力機(jī)坐標(biāo)系統(tǒng)23-24
• 2.3 風(fēng)力機(jī)建模與仿真軟件24-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第3章 功率控制研究與振動(dòng)數(shù)據(jù)分析26-43
• 3.1 風(fēng)力機(jī)控制概述26-27
• 3.2 功率控制模型27-29
• 3.2.1 風(fēng)輪氣動(dòng)模型27-28
• 3.2.2 齒輪箱旋轉(zhuǎn)機(jī)械模型28-29
• 3.3 功率控制設(shè)計(jì)29-32
• 3.3.1 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制29-30
• 3.3.2 集中變槳距控制30-32
• 3.4 參數(shù)整定與控制仿真32-37
• 3.4.1 FAST線性化數(shù)據(jù)32-34
• 3.4.2 查詢表與變?cè)鲆嬖O(shè)計(jì)34-37
• 3.5 全域仿真與振動(dòng)數(shù)據(jù)分析37-42
• 3.5.1 仿真模型37-38
• 3.5.2 仿真結(jié)果38-39
• 3.5.3 載荷及振動(dòng)數(shù)據(jù)分析39-42
• 3.6 本章小結(jié)42-43
• 第4章 風(fēng)力機(jī)振動(dòng)與載荷控制研究43-65
• 4.1 風(fēng)力機(jī)坐標(biāo)系統(tǒng)分析43-45
• 4.1.1 多槳葉坐標(biāo)變換43-44
• 4.1.2 變量的多槳葉坐標(biāo)變換分析44-45
• 4.2 簡化的結(jié)構(gòu)振動(dòng)與氣動(dòng)載荷模型45-48
• 4.2.1 槳葉-塔架耦合振動(dòng)45-47
• 4.2.2 氣動(dòng)載荷模型47-48
• 4.3 振動(dòng)過程的控制建模48-51
• 4.3.1 多槳葉坐標(biāo)變換振動(dòng)解耦48-49
• 4.3.2 FAST數(shù)值模型49-51
• 4.4 獨(dú)立變槳距控制方案51-54
• 4.4.1 第一種獨(dú)立變槳距控制51-53
• 4.4.2 第二種獨(dú)立變槳距控制53-54
• 4.5 控制器設(shè)計(jì)與仿真54-64
• 4.5.1 穩(wěn)態(tài)風(fēng)速下的控制與仿真55-58
• 4.5.2 FAST線性化數(shù)據(jù)58-60
• 4.5.3 湍流風(fēng)速下的控制與仿真60-64
• 4.6 本章小結(jié)64-65
• 結(jié)論65-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 致謝70

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9 朱

本文編號(hào)：305001