深遠海大型風電機組系統(tǒng)動力學與控制技術(shù)

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 海上風電機組及產(chǎn)業(yè)發(fā)展簡介 1
1.2 深海漂浮式風電發(fā)展現(xiàn)狀 4
1.2.1 漂浮式風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 4
1.2.2 漂浮式風電機組理論研究發(fā)展現(xiàn)狀 5
1.2.3 漂浮式風電機組裝機情況 7
1.2.4 漂浮式風電機組的控制策略 9
1.2.5 漂浮式海上風電相關(guān)仿真軟件現(xiàn)狀 12
第2章 海上漂浮式風電機組運行環(huán)境與工況 14
2.1 海上風場特征 14
2.1.1 海上長期風速 14
2.1.2 修正的von Karman譜的湍流模型 17
2.1.3 Mann湍流模型 21
2.1.4 仿真分析與結(jié)果比較 23
2.2 海上波浪特征 26
2.2.1 波浪理論及運動學 26
2.2.2 波浪表征 28
2.3 波流相互作用模型 29
2.3.1 常規(guī)波流相互作用模型 30
2.3.2 隨機波流相互作用模型 31
2.4 載荷工況分析 32
第3章 漂浮式風電機組系統(tǒng)動力學 34
3.1 漂浮式風力機空氣動力學 34
3.1.1 葉素動量理論模型 34
3.1.2 固定尾跡氣動理論模型 39
3.1.3 自由尾跡氣動理論模型 43
3.2 漂浮式風力機水動力學 48
3.2.1 基本假設(shè)與坐標系 48
3.2.2 水動力學模型 49
3.3 漂浮式風力機系泊系統(tǒng)動力學 50
3.3.1 力-位移模型 51
3.3.2 準靜態(tài)模型 51
3.3.3 集中質(zhì)量模型 54
3.3.4 流性阻尼系泊模型 58
3.4 漂浮式風力發(fā)電機結(jié)構(gòu)動力學 60
3.4.1 風力機多柔體動力學仿真建模 60
3.4.2 算例分析 65
3.5 變槳系統(tǒng)動力學模型 68
3.5.1 基準模型 68
3.5.2 二階非線性模型 69
第4章 漂浮式風電機組功率控制策略 72
4.1 風機*大風能捕獲控制策略 73
4.2 風機主動變槳控制策略 75
4.3 估計風速前饋控制環(huán) 76
4.3.1 電機模型、變槳執(zhí)行模型和風力機動態(tài)模型 77
4.3.2 風速前饋控制環(huán)的建模與仿真 78
4.4 動態(tài)入流補償控制環(huán) 79
4.5 *大功率跟蹤控制設(shè)計 82
4.5.1 控制原理 82
4.5.2 控制設(shè)計 83
第5章 漂浮式風電機組載荷控制建模與仿真 93
5.1 調(diào)諧質(zhì)量阻尼器控制 93
5.1.1 NREL 5MW風機 94
5.1.2 配置TMD的風力機結(jié)構(gòu)動力學模型 95
5.1.3 TMD被動控制參數(shù)優(yōu)化研究 96
5.1.4 主動控制器設(shè)計 97
5.1.5 仿真分析 99
5.2 雙阻尼減載控制 104
5.2.1 雙阻尼器減載結(jié)構(gòu)建模 104
5.2.2 主動減載控制器設(shè)計 110
5.2.3 仿真分析 111
5.3 傳動鏈的扭轉(zhuǎn)振動控制 115
5.4 塔架前后振動控制 119
5.5 塔架側(cè)向振動控制 120
5.6 結(jié)果分析 121
第6章 漂浮式風電機組容錯控制設(shè)計 123
6.1 變槳系統(tǒng)故障模型 123
6.2 基于滑模的容錯控制方法 125
6.2.1 重構(gòu)控制器設(shè)計 125
6.2.2 重構(gòu)控制器穩(wěn)定性條件 126
6.2.3 仿真分析 127
6.3 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的容錯控制方法 132
6.3.1 問題描述 132
6.3.2 控制器設(shè)計 134
6.3.3 穩(wěn)定性分析 137
6.3.4 神經(jīng)自適應(yīng)控制仿真 141
第7章 漂浮式風電機組仿真平臺二次開發(fā) 151
7.1 風力發(fā)電系統(tǒng)常用的仿真軟件 151
7.2 軟件總體設(shè)計 152
7.2.1 FAST運行所需文件 152
7.2.2 運行FAST 154
7.2.3 輸出結(jié)果及后處理 154
7.3 各模塊具體設(shè)計 155
7.3.1 機艙模塊 155
7.3.2 模態(tài)模塊 165
7.3.3 工況模塊 173
7.3.4 平臺模塊 180
7.3.5 輸出參數(shù)模塊 182
參考文獻 190
附錄 193