项目名称: 基于混杂切换系统的风电磁悬浮偏航系统建模与控制

项目编号: No.61473170

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 自动化技术、计算机技术

项目作者: 蔡彬

作者单位: 曲阜师范大学

项目金额: 85万元

中文摘要: 目前大中型水平轴风电机组均采用齿轮驱动的偏航系统,存在结构复杂、维护费用高等缺陷。本项目拟将磁悬浮技术应用于风机偏航系统,提出基于机舱稳定悬浮下的再生制动式被动偏航和风力辅助式主动偏航相结合的新型风电磁悬浮偏航系统,具有对风精度高、无需润滑、结构简单、维护方便、停电时间短、运行维护费用低等显著优点。采用混杂切换系统理论对磁悬浮偏航系统进行多模态建模,分析模态切换稳定性及优化控制问题,提出含模态单元协同优化的工作模态决策、模态切换动态协调、各模态优化控制等三层控制策略。提出基于定子磁链定向的轴径向磁场解耦方法,实现机舱悬浮和偏航完全独立控制;将悬浮起动和悬浮降落纳入到悬浮控制体系中,研究其动态过程对悬浮体(风机)性能影响。搭建实验平台验证所提理论和技术的有效性。本项目不仅促进混杂切换系统优化控制理论的发展,而且对突破大型风电机组产业化进程中的关键瓶颈技术具有重要的理论价值和指导意义。

中文关键词: 风电偏航系统建模;磁悬浮控制;运动控制;混杂系统切换控制

英文摘要: Currently, the large and medium-scale horizontal axis wind turbines adopt generally the gear-driven yaw system which has the drawback such as complicated structure, periodic lubrication, inconvenient maintenance and high maintenance cost etc. This project intends to apply maglev technique into the yaw system of wind turbine. A novel yaw system based on maglev technique combining regenerative-braking-type passive yaw with wind-auxiliary-type active yaw during the stable suspension of nacelle is proposed in this project. It has the notable advantages such as higher precision to the wind, no lubrication needed, simple structure, easy maintenance, short downtime and much low maintenance cost. The multimodal modeling maglev yaw system by using hybrid switched system theory is done in this project, as well as the analysis of the stability and optimal control for multi-mode switching. A three-layer control strategy including operational mode decision of modal unit collaborative optimization, dynamic coordination of mode switching and mode optimal control will be researched. The axial- and radial- magnetic field decoupling method based on the stator flux-oriented control strategy is put forward to realize that the suspension and yaw of the nacelle can be controlled independently. The suspension control system also includes the suspension starting and landing which dynamic process' impact on the performance of suspension (nacelle) will be studied. An experimental platform will be established to verify the validity of the proposed mathematical mode and control algorithm. The expected results of this project can not only promote the development of hybrid switched system optimization control theory, but also have important theoretical value and practical significance to break through the key bottlenecks technology in the process of the industrialization of large-scale wind turbines.

英文关键词: Modeling for the Yaw System of Wind Turbine;Maglev Control;Motion Control;Switched Control of Hybrid System

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