垂直軸磁懸浮風力發(fā)電機支承系統研究.pdf

1、垂直軸磁懸浮風力發(fā)電機是將磁懸浮軸承和垂直軸風力發(fā)電機合為一體，具有啟動風速低、噪聲小、壽命長和風能利用率高等特點。目前，垂直軸風力發(fā)電機支承結構通常采用機械軸承，但風速低于3m/s時，風力發(fā)電機難以啟動，嚴重制約垂直軸風力發(fā)電機向更低啟動速度和更大風能利用率的方向發(fā)展。磁懸浮軸承與傳統的機械軸承相比，無機械摩擦磨損，從根本上改變了傳統的支承形式，特別適用風力發(fā)電、航空航天、生命科學等環(huán)境。用磁懸浮軸承來支承垂直軸磁懸浮風力發(fā)電機，提高

2、垂直軸磁懸浮風力發(fā)電機的性能是國際新能源領域研究的一個前沿課題。與傳統的徑向四極、八極磁懸浮軸承相比，交流三極磁懸浮軸承采用三相功率逆變器給控制線圈提供勵磁電流，由于三相逆變器質量輕、成本低，因此大大降低了控制系統的開發(fā)成本?；旌洗艖腋≥S承具有體積小、功耗低的優(yōu)點，因此本文采用2個徑向三極主動磁懸浮軸承和1個軸向混合磁軸承作為垂直軸磁懸浮風力發(fā)電機主軸系統的支承結構，圍繞磁懸浮軸承的結構形式、數學模型、參數設計以及實驗系統展開了基礎理論

3、和實驗研究工作。本文主要研究工作內容如下:
　　1、設計了一種垂直軸磁懸浮風力發(fā)電機，其上、下端徑向支承結構均采用三極主動磁軸承，末端軸向支承采用混合磁軸承。闡述了主動磁軸承的工作原理，推導了該磁軸承的數學模型，并給出了主動磁軸承關鍵參數設計，用Matlab軟件對磁軸承非線性進行了分析。
　　2、闡述了垂直軸磁懸浮風力發(fā)電機中新型軸向混合磁軸承結構，介紹了其工作原理，建立懸浮力數學模型，并對該新型軸向混合磁軸承進行了參數設計

4、和分析，通過Ansoft軟件和磁軸承實驗平臺分別對該磁軸承進行了仿真分析和實驗研究。
　　3、根據磁軸承的工作原理及其設計要求，設計了以DSP2812為核心的磁軸承數字控制系統，完成了磁軸承控制系統的軟硬件和軟件模塊設計，其中硬件部分包括DSP控制電路，徑向功率驅動電路，位移/電流采樣電路和故障保護電路;軟件部分包括ADC采樣處理程序，串口通信程序，電流跟蹤型PWM波產生程序等。
　　4、在上述磁軸承參數設計和懸浮力建模研究