風(fēng)能具有儲量大、分布廣、環(huán)保清潔等優(yōu)點(diǎn),是當(dāng)前全球大力開發(fā)和利用的可再生能源。風(fēng)力發(fā)電機(jī)是能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵裝置,需要精確實(shí)時(shí)的根據(jù)迎風(fēng)信息進(jìn)行葉片姿態(tài)調(diào)節(jié)和風(fēng)輪偏航校正。因此,風(fēng)力發(fā)電機(jī)前方風(fēng)場的準(zhǔn)確觀測對于提升風(fēng)能利用率、穩(wěn)定機(jī)組輸出功率以及降低風(fēng)機(jī)載荷都尤為關(guān)鍵。連續(xù)相干激光探測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、成本較低,適合近程風(fēng)場觀測,是理想的風(fēng)場傳感器。本文在深入研究了相干激光雷達(dá)的測風(fēng)理論基礎(chǔ)上,以風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航校正作為應(yīng)用背景,介紹了一臺全光纖結(jié)構(gòu)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(nèi)容可以概括為以下四個(gè)方面:(1)圍繞風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航校正需求,制定了測風(fēng)系統(tǒng)的性能指標(biāo)�；谶B續(xù)相干探測技術(shù),構(gòu)建了 1.55 μm全光纖激光探測試驗(yàn)平臺,該平臺望遠(yuǎn)鏡采用了同軸透射式結(jié)構(gòu),測量光束聚焦距離為80m,利用A/D采集卡上板載現(xiàn)場可編程門陣列芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,提高了系統(tǒng)運(yùn)行的精確性和實(shí)時(shí)性。在試驗(yàn)平臺基礎(chǔ)上開發(fā)了緊湊型樣機(jī),實(shí)現(xiàn)了連續(xù)相干激光探測系統(tǒng)的輕小型化。(2)利用所構(gòu)建的試驗(yàn)平臺進(jìn)行了硬目標(biāo)轉(zhuǎn)速校準(zhǔn)和大氣回波信號測試,結(jié)果表明,系統(tǒng)測速準(zhǔn)確性高,對不同天氣的適應(yīng)性強(qiáng),具有較好的可用性和...

【文章頁數(shù)】：122 頁

【學(xué)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(fēng)技術(shù)手段
    1.3 激光測風(fēng)技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用
    1.4 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
    1.5 本文主要研究內(nèi)容
第二章 相干測風(fēng)激光雷達(dá)工作原理
    2.1 測風(fēng)基礎(chǔ)理論
        2.1.1 激光雷達(dá)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(yīng)
        2.1.4 空間權(quán)重函數(shù)
        2.1.5 相干探測原理
    2.2 激光雷達(dá)方程
    2.3 相干探測激光雷達(dá)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(jì)算與優(yōu)化
    2.4 本章小結(jié)
第三章 連續(xù)相干激光探測系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    3.1 系統(tǒng)性能需求分析
        3.1.1 探測距離
        3.1.2 測風(fēng)精度
        3.1.3 測風(fēng)范圍
        3.1.4 時(shí)間分辨率
    3.2 連續(xù)相干激光探測系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
        3.2.1 總體結(jié)構(gòu)
        3.2.2 光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        3.2.3 電子學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        3.2.4 系統(tǒng)裝配設(shè)計(jì)
    3.3 連續(xù)相干激光探測系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
        3.3.1 風(fēng)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(gòu)建
    3.5 本章小結(jié)
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(biāo)速度校準(zhǔn)
        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(fēng)速反演算法的改進(jìn)
        4.2.2 多普勒盲區(qū)的界定
        4.2.3 掃描參數(shù)的設(shè)置
    4.3 本章小結(jié)
第五章 連續(xù)相干激光探測系統(tǒng)外場試驗(yàn)
    5.1 徑向測風(fēng)對比試驗(yàn)
    5.2 合肥外場試驗(yàn)
    5.3 深圳外場試驗(yàn)
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果



本文編號：3840057