風能具有儲量大、分布廣、環(huán)保清潔等優(yōu)點,是當前全球大力開發(fā)和利用的可再生能源。風力發(fā)電機是能量轉換的關鍵裝置,需要精確實時的根據迎風信息進行葉片姿態(tài)調節(jié)和風輪偏航校正。因此,風力發(fā)電機前方風場的準確觀測對于提升風能利用率、穩(wěn)定機組輸出功率以及降低風機載荷都尤為關鍵。連續(xù)相干激光探測系統(tǒng)結構簡單、成本較低,適合近程風場觀測,是理想的風場傳感器。本文在深入研究了相干激光雷達的測風理論基礎上,以風力發(fā)電機偏航校正作為應用背景,介紹了一臺全光纖結構連續(xù)相干激光探測系統(tǒng)的研發(fā)過程。全文的主要研究內容可以概括為以下四個方面:(1)圍繞風力發(fā)電機偏航校正需求,制定了測風系統(tǒng)的性能指標�；谶B續(xù)相干探測技術,構建了 1.55 μm全光纖激光探測試驗平臺,該平臺望遠鏡采用了同軸透射式結構,測量光束聚焦距離為80m,利用A/D采集卡上板載現場可編程門陣列芯片進行數據處理,提高了系統(tǒng)運行的精確性和實時性。在試驗平臺基礎上開發(fā)了緊湊型樣機,實現了連續(xù)相干激光探測系統(tǒng)的輕小型化。(2)利用所構建的試驗平臺進行了硬目標轉速校準和大氣回波信號測試,結果表明,系統(tǒng)測速準確性高,對不同天氣的適應性強,具有較好的可用性和...

【文章頁數】：122 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 測風技術手段
    1.3 激光測風技術在風力發(fā)電中的應用
    1.4 國內外發(fā)展現狀
    1.5 本文主要研究內容
第二章 相干測風激光雷達工作原理
    2.1 測風基礎理論
        2.1.1 激光雷達系統(tǒng)簡介
        2.1.2 激光的大氣傳輸
        2.1.3 光的多普勒效應
        2.1.4 空間權重函數
        2.1.5 相干探測原理
    2.2 激光雷達方程
    2.3 相干探測激光雷達載噪比
        2.3.1 外差信號功率
        2.3.2 外差效率
        2.3.3 噪聲功率
        2.3.4 載噪比計算與優(yōu)化
    2.4 本章小結
第三章 連續(xù)相干激光探測系統(tǒng)設計
    3.1 系統(tǒng)性能需求分析
        3.1.1 探測距離
        3.1.2 測風精度
        3.1.3 測風范圍
        3.1.4 時間分辨率
    3.2 連續(xù)相干激光探測系統(tǒng)硬件設計
        3.2.1 總體結構
        3.2.2 光學系統(tǒng)設計
        3.2.3 電子學系統(tǒng)設計
        3.2.4 系統(tǒng)裝配設計
    3.3 連續(xù)相干激光探測系統(tǒng)軟件設計
        3.3.1 風速反演
        3.3.2 掃描控制
        3.3.3 噪聲濾波
    3.4 連續(xù)相干激光探測系統(tǒng)構建
    3.5 本章小結
第四章 連續(xù)相干激光探測系統(tǒng)性能測試與優(yōu)化
    4.1 系統(tǒng)性能測試
        4.1.1 硬目標速度校準
        4.1.2 大氣回波信號測試
        4.1.3 系統(tǒng)噪聲測試
    4.2 系統(tǒng)性能優(yōu)化
        4.2.1 徑向風速反演算法的改進
        4.2.2 多普勒盲區(qū)的界定
        4.2.3 掃描參數的設置
    4.3 本章小結
第五章 連續(xù)相干激光探測系統(tǒng)外場試驗
    5.1 徑向測風對比試驗
    5.2 合肥外場試驗
    5.3 深圳外場試驗
    5.4 本章小結
第六章 總結與展望
參考文獻
致謝
在讀期間發(fā)表的學術論文與取得的其他研究成果



本文編號：3840057