【摘要】：本文開展了磁懸浮風(fēng)力偏航系統(tǒng)的機(jī)艙懸浮和偏航對風(fēng)控制兩方面研究。針對機(jī)艙槳葉側(cè)與尾翼側(cè)受力不均,極易導(dǎo)致機(jī)艙傾覆問題,提出了含機(jī)艙下壓力以及傾覆力矩觀測器的兩點機(jī)艙協(xié)同懸浮控制策略;針對懸浮和偏航兩模態(tài)切換極易導(dǎo)致氣隙及電流沖擊問題,提出了基于氣隙磁場能量穩(wěn)定的狀態(tài)繼承控制策略;針對波動風(fēng)速所致的偏航轉(zhuǎn)矩隨機(jī)波動問題,提出了基于偏航負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測的滑模轉(zhuǎn)速控制;基于Matlab仿真試驗平臺驗證了兩點懸浮、機(jī)艙偏航控制策略的有效性,實現(xiàn)了模態(tài)柔性過渡;搭建風(fēng)力磁懸浮偏航試驗平臺,實現(xiàn)兩點懸浮傾覆力矩的有效平抑及懸浮氣隙穩(wěn)定控制,初步試驗驗證了偏航過程中低轉(zhuǎn)速控制中頻率調(diào)整的可行性。針對機(jī)艙懸浮極易傾覆問題,將機(jī)艙懸浮繞組有效等分槳葉側(cè)和尾翼側(cè),綜合考慮兩側(cè)懸浮機(jī)械約束,構(gòu)建了機(jī)艙軸向和俯仰兩自由度懸浮動態(tài)模型�；趦蓚�(cè)懸浮氣隙和氣隙速度,設(shè)計了兩側(cè)懸浮滑�？刂破�,結(jié)合機(jī)艙下壓力和傾覆力矩負(fù)載觀測器、懸浮力矩解耦控制以及電流內(nèi)環(huán)跟蹤控制器,完成了兩懸浮繞組電流的有效跟蹤和機(jī)艙懸浮氣隙穩(wěn)定,采用李雅普諾夫函數(shù)驗證了兩點懸浮控制閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性,進(jìn)行了階躍風(fēng)速及漸變風(fēng)速多工況下的兩點懸浮仿真試驗,實現(xiàn)了10mm額定氣隙的穩(wěn)定懸浮,機(jī)艙俯仰嚴(yán)控為0的設(shè)計目標(biāo);基于懸浮氣隙磁場能恒定原則,采用模態(tài)切換勵磁電流繼承方法,優(yōu)化控制偏航勵磁電流id,經(jīng)由對比性仿真試驗發(fā)現(xiàn),本切換策略實現(xiàn)了模態(tài)切換氣隙波動僅0.2mm、磁化電流沖擊僅為4A的柔性切換目標(biāo);鑒于隨機(jī)風(fēng)速所致的偏航負(fù)載轉(zhuǎn)矩波動,設(shè)計了偏航負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測器和積分滑模偏航轉(zhuǎn)速控制器,結(jié)合電流內(nèi)環(huán)跟蹤控制策略,實現(xiàn)偏航轉(zhuǎn)速恒定,經(jīng)由隨機(jī)風(fēng)速波動工況仿真試驗,實現(xiàn)了風(fēng)能最大捕獲以及偏航轉(zhuǎn)速恒定。搭建了小型混合勵磁試驗平臺,以懸浮永磁體模擬懸浮轉(zhuǎn)子,懸浮繞組模擬懸浮定子,對比性驗證了渦阻尼在抑制氣隙高頻抖振的有效性,該成果將引入至機(jī)艙懸浮控制探討。搭建了3.5kW懸浮控制器及3kW偏航控制器,完成了機(jī)艙懸浮氣隙雙閉環(huán)控制下的單點和兩點懸浮試驗,實現(xiàn)了懸浮氣隙變參考的良好跟蹤以及良好的懸浮剛度,通過單點懸浮與兩點懸浮應(yīng)對傾覆性負(fù)荷的對比性試驗發(fā)現(xiàn),兩點懸浮可實現(xiàn)傾覆力矩的有效抑制,確保懸浮氣隙穩(wěn)定的能力。初步進(jìn)行了機(jī)艙偏航電流的控制試驗,實現(xiàn)了低頻0.1Hz交流電變頻偏航控制。
【圖文】：

第 1 章 緒論第1章 緒論研究背景及意義在現(xiàn)代社會生活中是不可或缺的能源，特別是經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對電能的需。從能源的供應(yīng)角度分析，全球能源處于嚴(yán)重的缺失狀態(tài)。眾所周知，，對煤化石燃料而言，儲藏容量有限，且其大量燃燒，嚴(yán)重加劇了全球的環(huán)境污染京霧霾現(xiàn)象，愈發(fā)頻繁。在全球能源危機(jī)以及環(huán)境污染日趨加重的雙重壓力發(fā)利用已成為世界各國能源發(fā)展的戰(zhàn)略。

圖 1-1 環(huán)境污染與風(fēng)電技術(shù)發(fā)展?jié)髧�，特別是近年來環(huán)境污染核心，相繼出臺了多項推動新能展。鑒于我國特殊的地理環(huán)境以主要發(fā)展對象。光伏發(fā)電在電能理，存在較大的污染損害[2]。種新型能源，蘊(yùn)含容量大，且不風(fēng)力發(fā)電量也是逐年增加，中國國家，成為世界上風(fēng)力發(fā)電量第偏航驅(qū)動裝置
【學(xué)位授予單位】：曲阜師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM315

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本文編號：2704566