【摘要】：本文開展了磁懸浮風力偏航系統(tǒng)的機艙懸浮和偏航對風控制兩方面研究。針對機艙槳葉側與尾翼側受力不均,極易導致機艙傾覆問題,提出了含機艙下壓力以及傾覆力矩觀測器的兩點機艙協(xié)同懸浮控制策略;針對懸浮和偏航兩模態(tài)切換極易導致氣隙及電流沖擊問題,提出了基于氣隙磁場能量穩(wěn)定的狀態(tài)繼承控制策略;針對波動風速所致的偏航轉矩隨機波動問題,提出了基于偏航負載轉矩觀測的滑模轉速控制;基于Matlab仿真試驗平臺驗證了兩點懸浮、機艙偏航控制策略的有效性,實現(xiàn)了模態(tài)柔性過渡;搭建風力磁懸浮偏航試驗平臺,實現(xiàn)兩點懸浮傾覆力矩的有效平抑及懸浮氣隙穩(wěn)定控制,初步試驗驗證了偏航過程中低轉速控制中頻率調整的可行性。針對機艙懸浮極易傾覆問題,將機艙懸浮繞組有效等分槳葉側和尾翼側,綜合考慮兩側懸浮機械約束,構建了機艙軸向和俯仰兩自由度懸浮動態(tài)模型。基于兩側懸浮氣隙和氣隙速度,設計了兩側懸浮滑�？刂破�,結合機艙下壓力和傾覆力矩負載觀測器、懸浮力矩解耦控制以及電流內環(huán)跟蹤控制器,完成了兩懸浮繞組電流的有效跟蹤和機艙懸浮氣隙穩(wěn)定,采用李雅普諾夫函數(shù)驗證了兩點懸浮控制閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性,進行了階躍風速及漸變風速多工況下的兩點懸浮仿真試驗,實現(xiàn)了10mm額定氣隙的穩(wěn)定懸浮,機艙俯仰嚴控為0的設計目標;基于懸浮氣隙磁場能恒定原則,采用模態(tài)切換勵磁電流繼承方法,優(yōu)化控制偏航勵磁電流id,經由對比性仿真試驗發(fā)現(xiàn),本切換策略實現(xiàn)了模態(tài)切換氣隙波動僅0.2mm、磁化電流沖擊僅為4A的柔性切換目標;鑒于隨機風速所致的偏航負載轉矩波動,設計了偏航負載轉矩觀測器和積分滑模偏航轉速控制器,結合電流內環(huán)跟蹤控制策略,實現(xiàn)偏航轉速恒定,經由隨機風速波動工況仿真試驗,實現(xiàn)了風能最大捕獲以及偏航轉速恒定。搭建了小型混合勵磁試驗平臺,以懸浮永磁體模擬懸浮轉子,懸浮繞組模擬懸浮定子,對比性驗證了渦阻尼在抑制氣隙高頻抖振的有效性,該成果將引入至機艙懸浮控制探討。搭建了3.5kW懸浮控制器及3kW偏航控制器,完成了機艙懸浮氣隙雙閉環(huán)控制下的單點和兩點懸浮試驗,實現(xiàn)了懸浮氣隙變參考的良好跟蹤以及良好的懸浮剛度,通過單點懸浮與兩點懸浮應對傾覆性負荷的對比性試驗發(fā)現(xiàn),兩點懸浮可實現(xiàn)傾覆力矩的有效抑制,確保懸浮氣隙穩(wěn)定的能力。初步進行了機艙偏航電流的控制試驗,實現(xiàn)了低頻0.1Hz交流電變頻偏航控制。
【圖文】：

第 1 章 緒論第1章 緒論研究背景及意義在現(xiàn)代社會生活中是不可或缺的能源，特別是經濟的高速發(fā)展，對電能的需。從能源的供應角度分析，全球能源處于嚴重的缺失狀態(tài)。眾所周知，，對煤化石燃料而言，儲藏容量有限，且其大量燃燒，嚴重加劇了全球的環(huán)境污染京霧霾現(xiàn)象，愈發(fā)頻繁。在全球能源危機以及環(huán)境污染日趨加重的雙重壓力發(fā)利用已成為世界各國能源發(fā)展的戰(zhàn)略。

圖 1-1 環(huán)境污染與風電技術發(fā)展?jié)髧�，特別是近年來環(huán)境污染核心，相繼出臺了多項推動新能展。鑒于我國特殊的地理環(huán)境以主要發(fā)展對象。光伏發(fā)電在電能理，存在較大的污染損害[2]。種新型能源，蘊含容量大，且不風力發(fā)電量也是逐年增加，中國國家，成為世界上風力發(fā)電量第偏航驅動裝置
【學位授予單位】：曲阜師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM315

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本文編號：2704566