海上風(fēng)力機(jī)磁懸浮偏航裝置設(shè)計(jì)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(gè)重要成員,正在全世界范圍內(nèi)蓬勃的發(fā)展。近年來(lái),我國(guó)的海上風(fēng)電也在加速發(fā)展,尤其是用電負(fù)荷不斷增長(zhǎng)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(jī)大型化的趨勢(shì)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(jī)依然是絕對(duì)主流。大型水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)離不開(kāi)主動(dòng)偏航裝置,主動(dòng)偏航裝置的優(yōu)劣對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航對(duì)風(fēng)精確度、有效風(fēng)能利用率、風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(jī)多采用齒輪-電機(jī)的偏航軸承與偏航傳動(dòng)結(jié)構(gòu)模式,然而經(jīng)過(guò)多年的實(shí)地應(yīng)用與維修,暴露出了這種傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一些問(wèn)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(jī)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(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂,需要定期更換,增加了維護(hù)的頻率,而復(fù)雜的結(jié)構(gòu)無(wú)疑增加了維護(hù)的難度。傳統(tǒng)偏航裝置一般采用多個(gè)電機(jī)帶動(dòng)機(jī)頭轉(zhuǎn)動(dòng)的方式,對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)有限的空間過(guò)多的占用。長(zhǎng)時(shí)間偏航會(huì)對(duì)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(jī)槳葉的壽命。
　　通過(guò)對(duì)以上傳統(tǒng)偏航裝置存在的問(wèn)題研究,本文提出一種新型海上水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航裝置,本裝置為磁懸浮與盤(pán)式電機(jī)的結(jié)合體。這種新型的偏航裝置有利于改進(jìn)現(xiàn)行主動(dòng)偏航系統(tǒng)的缺點(diǎn),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單方便維護(hù)、無(wú)需潤(rùn)滑、使用壽命長(zhǎng)、且在風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行情形下不會(huì)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(jìn)行多方面的研究,本文在參照前人的基礎(chǔ)上進(jìn)行了以下幾方面分析研究:
　　1)參照電機(jī)設(shè)計(jì)程序以及

4、特種電機(jī)設(shè)計(jì),結(jié)合直線電機(jī)、同步電機(jī)以及盤(pán)式電機(jī)設(shè)計(jì)方法和磁懸浮設(shè)計(jì)原理,設(shè)計(jì)出盤(pán)式磁懸浮電機(jī);
　　2)利用有限元分析軟件ANSYS對(duì)設(shè)計(jì)出的新型電機(jī)進(jìn)行電磁場(chǎng)的有限元分析,驗(yàn)證電機(jī)的磁場(chǎng)分布;
　　3)建立旋轉(zhuǎn)裝置和懸浮裝置的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型,結(jié)合實(shí)際給出旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩與機(jī)頭重量之間的關(guān)系,機(jī)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(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)懸浮控制硬件電路,控制芯片擬選定DSPTMS2