【摘要】：能源、環(huán)境成為當(dāng)今人類生存與發(fā)展所面臨的緊迫問(wèn)題。常規(guī)化石能源極為有限且污染人類的生存環(huán)境,因此,對(duì)潔凈的可再生能源的開發(fā)利用引起了世界各國(guó)的高度重視。風(fēng)能源于太陽(yáng)能,其安全、廉價(jià)且儲(chǔ)量大,因此成為新能源開發(fā)中的主要能源。 風(fēng)力發(fā)電是人類利用風(fēng)能的最主要形式,風(fēng)力機(jī)是捕獲風(fēng)能的主要裝置。目前,人們對(duì)水平軸風(fēng)力機(jī)的研究已經(jīng)十分成熟,且形成完善的水平軸風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)及控制理論體系。垂直軸風(fēng)力機(jī)安裝、維護(hù)便利,且凈噪特性好,但有關(guān)垂直軸風(fēng)力機(jī)的研究卻很少,還沒(méi)有形成完善的分析、設(shè)計(jì)和控制理論體系。 本文的研究對(duì)象為兩葉結(jié)構(gòu)半轉(zhuǎn)式垂直軸風(fēng)力機(jī),這種風(fēng)力機(jī)巧妙地利用了半轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu),不僅一定程度上提高了垂直軸風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用效率,還克服了傳統(tǒng)型兩葉結(jié)構(gòu)垂直軸風(fēng)力機(jī)無(wú)法自啟動(dòng)的缺點(diǎn)。較之三葉結(jié)構(gòu)半轉(zhuǎn)式垂直軸風(fēng)力機(jī),其輕巧簡(jiǎn)單、故障率低,在相同風(fēng)速下還具有更高的轉(zhuǎn)速。本文根據(jù)風(fēng)力機(jī)半轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn),分析了兩葉半轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)垂直軸風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)與風(fēng)力機(jī)風(fēng)能利用效率之間的關(guān)系,同時(shí)分析了葉片攻角對(duì)風(fēng)力機(jī)工作效率的影響。通過(guò)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的方法建立了風(fēng)力機(jī)數(shù)學(xué)模型,并在MATLAB平臺(tái)下對(duì)其數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了仿真,還設(shè)計(jì)出了該結(jié)構(gòu)風(fēng)力機(jī)的控制器。 針對(duì)半轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)垂直軸風(fēng)力機(jī)的特點(diǎn),本文采用了變槳距控制。由其數(shù)學(xué)模型可知,該結(jié)構(gòu)的垂直軸風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)為一個(gè)非線性系統(tǒng)。因此,采用常規(guī)PID控制算法難以獲得滿意的控制效果。鑒于智能控制技術(shù)在水平軸風(fēng)電系統(tǒng)中的成功應(yīng)用,本文針對(duì)風(fēng)力機(jī)數(shù)學(xué)模型探索了基于RBF模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能控制,經(jīng)MATLAB仿真分析表明,較之常規(guī)PID控制,RBF模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制具有較好的控制效果,證明了RBF模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在半轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)垂直軸風(fēng)力機(jī)控制系統(tǒng)中應(yīng)用的可行性。
【圖文】：

及維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)，已成為當(dāng)今風(fēng)力發(fā)電研究的熱點(diǎn)[20]。水平軸風(fēng)力機(jī)相關(guān)理論完善、風(fēng)能利用效率高及技術(shù)成熟，一直占據(jù)著風(fēng)電市的大部分份額。而傳統(tǒng)型垂直軸風(fēng)力機(jī)由于相關(guān)理論欠缺、風(fēng)能利用效率低及啟性能差等缺點(diǎn)致使其長(zhǎng)期以來(lái)不能得到人們的重視。但是，由于垂直軸風(fēng)力機(jī)結(jié)簡(jiǎn)單、易于制造、且安裝與維護(hù)均比較方便，因此近年來(lái)又引起不少風(fēng)電愛(ài)好者感，企圖通過(guò)對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)來(lái)改變其空氣動(dòng)力特性，提高風(fēng)能利用效。隨著科技的發(fā)展與人類認(rèn)識(shí)水平的不斷提高，人們發(fā)現(xiàn)升力型風(fēng)輪的葉尖速比至可達(dá)到 6，這種垂直軸風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用效率已不低于水平軸風(fēng)力機(jī)[21,22]。垂直軸風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)與風(fēng)向無(wú)關(guān)，故無(wú)需迎風(fēng)裝置。垂直軸風(fēng)力機(jī)按照空對(duì)葉片做功形式的不同可分為阻力型和升力型。阻力型風(fēng)力機(jī)的典型代表為vonius 型（S 型），如圖 1.1 所示。這種風(fēng)機(jī)具有轉(zhuǎn)矩大、可自行啟動(dòng)等特點(diǎn)，但輪轉(zhuǎn)速低，且風(fēng)輪產(chǎn)生的不對(duì)稱氣流會(huì)對(duì)其產(chǎn)生側(cè)向推力；升力型風(fēng)力機(jī)的典型表為 Darrieus 型（Φ 型），如圖 1.2 所示。這種風(fēng)機(jī)運(yùn)行速度高且運(yùn)行過(guò)程中所承的離心力小，，但其起動(dòng)性能較差[23]。

及維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)，已成為當(dāng)今風(fēng)力發(fā)電研究的熱點(diǎn)[20]。水平軸風(fēng)力機(jī)相關(guān)理論完善、風(fēng)能利用效率高及技術(shù)成熟，一直占據(jù)著風(fēng)電市的大部分份額。而傳統(tǒng)型垂直軸風(fēng)力機(jī)由于相關(guān)理論欠缺、風(fēng)能利用效率低及啟性能差等缺點(diǎn)致使其長(zhǎng)期以來(lái)不能得到人們的重視。但是，由于垂直軸風(fēng)力機(jī)結(jié)簡(jiǎn)單、易于制造、且安裝與維護(hù)均比較方便，因此近年來(lái)又引起不少風(fēng)電愛(ài)好者感，企圖通過(guò)對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)來(lái)改變其空氣動(dòng)力特性，提高風(fēng)能利用效。隨著科技的發(fā)展與人類認(rèn)識(shí)水平的不斷提高，人們發(fā)現(xiàn)升力型風(fēng)輪的葉尖速比至可達(dá)到 6，這種垂直軸風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用效率已不低于水平軸風(fēng)力機(jī)[21,22]。垂直軸風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)與風(fēng)向無(wú)關(guān)，故無(wú)需迎風(fēng)裝置。垂直軸風(fēng)力機(jī)按照空對(duì)葉片做功形式的不同可分為阻力型和升力型。阻力型風(fēng)力機(jī)的典型代表為vonius 型（S 型），如圖 1.1 所示。這種風(fēng)機(jī)具有轉(zhuǎn)矩大、可自行啟動(dòng)等特點(diǎn)，但輪轉(zhuǎn)速低，且風(fēng)輪產(chǎn)生的不對(duì)稱氣流會(huì)對(duì)其產(chǎn)生側(cè)向推力；升力型風(fēng)力機(jī)的典型表為 Darrieus 型（Φ 型），如圖 1.2 所示。這種風(fēng)機(jī)運(yùn)行速度高且運(yùn)行過(guò)程中所承的離心力小，但其起動(dòng)性能較差[23]。
【學(xué)位授予單位】：中原工學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TK83

【參考文獻(xiàn)】

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2 聶s

本文編號(hào)：2636094