電磁渦流剎車作為風力發(fā)電機組輔助剎車的研究.pdf

1、能源、環(huán)境是當今人類生存和發(fā)展所要解決的緊迫問題。風力發(fā)電清潔無污染，施工周期短，投資靈活，占地少，具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。由于在目前技術條件下風電與火電、水電相比從造價、電能質(zhì)量、設備制造和控制技術等領域存在劣勢，使得我國風電領域的理論和應用研究與發(fā)達國家存在很大差距。國內(nèi)對風電技術的研究十分薄弱，風力機的大型化、變槳距控制、先進剎車系統(tǒng)等先進風電技術還遠未解決，致使我國大型風力機幾乎全部為進口產(chǎn)品。因此，對風力發(fā)電技術和裝備的

2、研究開發(fā)日益成為科技領域和企業(yè)界關注的熱點課題項目之一。 風力發(fā)電技術是涉及空氣動力學、自動控制、機械傳動、電機學等多學科的綜合性高技術系統(tǒng)工程。目前，風力發(fā)電領域的研究基本上都是對電氣部分的研究，對機械部分的相關研究很少。風力發(fā)電機是典型的機電液一體化設備，機械部分又是風力發(fā)電機工作的主體。所以對風力發(fā)電技術的研究不能只是局限于電氣部分。 本文針對現(xiàn)代風力機的主體-機械部分中的剎車系統(tǒng)進行了研究。根據(jù)現(xiàn)代風力機剎車系統(tǒng)

3、所存在的問題，提出了一種混合式的剎車系統(tǒng)(HEBS)，即把電磁渦流剎車(ECB)作為傳統(tǒng)的液壓驅(qū)動式機械剎車(CBS)的輔助剎車。 本文主要研究內(nèi)容如下： (1)針對傳統(tǒng)的液壓驅(qū)動的機械剎車所存在的問題，將電磁渦流剎車技術引進到風力發(fā)電機的剎車系統(tǒng)中，提出了電磁渦流剎車作為風力發(fā)電裝置輔助剎車的方案。由電磁渦流剎車的特性，把它安裝在高速軸上，根據(jù)機械剎車不同安裝位置，分別提出了三套剎車系統(tǒng)方案：①機械剎車安裝在低速軸；②

4、機械剎車安裝在高速軸；⑨機械剎車同時安裝在低、高速軸。對它們進行受力分析，比較得出方案③為最佳。 (2)在分析傳動系統(tǒng)的運行機理基礎上，推導出了剎車系統(tǒng)的柔性軸數(shù)學模型。該模型能正確反映剎車特性、且易于數(shù)值仿真的實現(xiàn)。 (3)利用電磁有限元仿真軟件Ansoft中的Maxwell-3D對矩形鐵芯型的電磁渦流剎車的三維渦流場的仿真模擬與計算，得到剎車盤內(nèi)電磁感應密度的分布及其具體參數(shù)值等，為優(yōu)化剎車設計提供了參考。

5、(4)針對新型風力發(fā)電剎車系統(tǒng)結構特點，提出在整體控制的基礎上，分別對CBS和ECB進行控制。采用的是智能滑模控制器，該控制器在滑模變結構控制的基礎上結合模糊神經(jīng)網(wǎng)絡控制，形成模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的滑?？刂葡到y(tǒng)。用模糊控制去抑制抖動現(xiàn)象；用神經(jīng)網(wǎng)絡控制去削弱對系統(tǒng)參數(shù)上下界的依賴。解決了一般滑模控制器存在的抖動和參數(shù)上下界依賴性問題，使得控制效果較為理想。 (5)以額定功率為600K_W的風力機為分析對象，分別對剎車閘不同安裝位置進行