基于載荷優(yōu)化與功率控制的智能風(fēng)機(jī)葉片驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究.pdf

1、風(fēng)能作為可再生清潔能源，為我們當(dāng)今社會(huì)能源與環(huán)境所面臨的問題提供了一個(gè)可行的解決方向。隨著全球風(fēng)電的迅速發(fā)展，相關(guān)技術(shù)日趨成熟，風(fēng)電機(jī)組的裝機(jī)容量、額定功率與結(jié)構(gòu)尺寸也隨之增加，這就要求研發(fā)出更新的風(fēng)電技術(shù)。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的主要載荷沖擊來源于葉片，作為直接影響風(fēng)能利用率的關(guān)鍵部件，其性能的好壞決定了風(fēng)電功率并網(wǎng)控制的穩(wěn)定性。傳統(tǒng)變速變槳功率調(diào)節(jié)方式，由于自身轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，在現(xiàn)代大型風(fēng)電機(jī)組中需要較大的驅(qū)動(dòng)功率，難以實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)調(diào)節(jié)，新型

2、的自適應(yīng)智能風(fēng)機(jī)葉片由此應(yīng)運(yùn)而生。本文基于智能葉片的大背景下，提出一種內(nèi)置于風(fēng)機(jī)葉片的快速負(fù)載管理驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)根據(jù)電-磁-機(jī)械耦合作用原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，用于優(yōu)化風(fēng)機(jī)葉片載荷，并控制風(fēng)機(jī)發(fā)電功率。本文以實(shí)現(xiàn)該電-磁-機(jī)械耦合驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為研究目標(biāo)，從空氣動(dòng)力學(xué)與電磁學(xué)基礎(chǔ)理論、驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化分析、動(dòng)力學(xué)模型建立與仿真分析、樣機(jī)測試及半物理控制仿真等幾個(gè)方面進(jìn)行系統(tǒng)性的研究。主要內(nèi)容如下：
　?。?）介紹了風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片空氣動(dòng)力學(xué)模

3、型的相關(guān)理論基礎(chǔ)，并依此提出在葉片內(nèi)部不同位置安裝驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)改變其外部局部輪廓的設(shè)計(jì)方案，通過 FLUENT對各方案進(jìn)行空氣流場仿真對比分析，從而依此確定智能風(fēng)機(jī)葉片內(nèi)置驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)。
　　（2）基于設(shè)計(jì)參數(shù)，結(jié)合電-磁-機(jī)械耦合原理，初步確定電磁-永磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，依據(jù)電磁學(xué)相關(guān)設(shè)計(jì)原理與計(jì)算方法，建立驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型，通過ANSOFT Maxwell設(shè)計(jì)分析平臺(tái)進(jìn)行有限元電磁仿真分析，驗(yàn)證系統(tǒng)的載荷條件與設(shè)計(jì)要求，