海上風(fēng)力機磁懸浮偏航裝置設(shè)計與偏航控制.pdf

1、目前,海上風(fēng)力發(fā)電作為風(fēng)力發(fā)電家族中新興起的一個重要成員,正在全世界范圍內(nèi)蓬勃的發(fā)展。近年來,我國的海上風(fēng)電也在加速發(fā)展,尤其是用電負荷不斷增長的東南沿海地區(qū),海上風(fēng)電成為緩解用電壓力的很好選擇。在海上風(fēng)力發(fā)電機大型化的趨勢下,商業(yè)應(yīng)用最早、技術(shù)成熟的水平軸風(fēng)力發(fā)電機依然是絕對主流。大型水平軸風(fēng)力發(fā)電機離不開主動偏航裝置,主動偏航裝置的優(yōu)劣對風(fēng)力發(fā)電機偏航對風(fēng)精確度、有效風(fēng)能利用率、風(fēng)力發(fā)電機的壽命和效率起到一定的影響作用。目前的大型風(fēng)

2、力發(fā)電機多采用齒輪-電機的偏航軸承與偏航傳動結(jié)構(gòu)模式,然而經(jīng)過多年的實地應(yīng)用與維修,暴露出了這種傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一些問題。齒輪結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性決定了該結(jié)構(gòu)的零部件繁多,而大型風(fēng)機又增加了零件本身的重量。為了減小齒輪間的摩擦采用的潤滑油或潤滑脂,需要定期更換,增加了維護的頻率,而復(fù)雜的結(jié)構(gòu)無疑增加了維護的難度。傳統(tǒng)偏航裝置一般采用多個電機帶動機頭轉(zhuǎn)動的方式,對風(fēng)力發(fā)電機有限的空間過多的占用。長時間偏航會對風(fēng)力發(fā)電的支撐塔架塔身產(chǎn)生不利的影響,并有可

3、能影響風(fēng)機槳葉的壽命。
　　通過對以上傳統(tǒng)偏航裝置存在的問題研究,本文提出一種新型海上水平軸風(fēng)力發(fā)電機偏航裝置,本裝置為磁懸浮與盤式電機的結(jié)合體。這種新型的偏航裝置有利于改進現(xiàn)行主動偏航系統(tǒng)的缺點,結(jié)構(gòu)簡單方便維護、無需潤滑、使用壽命長、且在風(fēng)機正常運行情形下不會出現(xiàn)塔身側(cè)彎及槳葉震顫的情況。
　　海上風(fēng)電磁懸浮偏航裝置需要進行多方面的研究,本文在參照前人的基礎(chǔ)上進行了以下幾方面分析研究:
　　1)參照電機設(shè)計程序以及

4、特種電機設(shè)計,結(jié)合直線電機、同步電機以及盤式電機設(shè)計方法和磁懸浮設(shè)計原理,設(shè)計出盤式磁懸浮電機;
　　2)利用有限元分析軟件ANSYS對設(shè)計出的新型電機進行電磁場的有限元分析,驗證電機的磁場分布;
　　3)建立旋轉(zhuǎn)裝置和懸浮裝置的動態(tài)數(shù)學(xué)模型,結(jié)合實際給出旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩與機頭重量之間的關(guān)系,機頭轉(zhuǎn)矩與各相電流之間的關(guān)系,以及交流直流電之間的相互影響;
　　4)針對實驗?zāi)Ｐ驮O(shè)計旋轉(zhuǎn)懸浮控制硬件電路,控制芯片擬選定DSPTMS2