深远海大型风电机组系统动力学与控制技术

目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 海上风电机组及产业发展简介 1
1.2 深海漂浮式风电发展现状 4
1.2.1 漂浮式风电产业发展现状 4
1.2.2 漂浮式风电机组理论研究发展现状 5
1.2.3 漂浮式风电机组装机情况 7
1.2.4 漂浮式风电机组的控制策略 9
1.2.5 漂浮式海上风电相关仿真软件现状 12
第2章 海上漂浮式风电机组运行环境与工况 14
2.1 海上风场特征 14
2.1.1 海上长期风速 14
2.1.2 修正的von Karman谱的湍流模型 17
2.1.3 Mann湍流模型 21
2.1.4 仿真分析与结果比较 23
2.2 海上波浪特征 26
2.2.1 波浪理论及运动学 26
2.2.2 波浪表征 28
2.3 波流相互作用模型 29
2.3.1 常规波流相互作用模型 30
2.3.2 随机波流相互作用模型 31
2.4 载荷工况分析 32
第3章 漂浮式风电机组系统动力学 34
3.1 漂浮式风力机空气动力学 34
3.1.1 叶素动量理论模型 34
3.1.2 固定尾迹气动理论模型 39
3.1.3 自由尾迹气动理论模型 43
3.2 漂浮式风力机水动力学 48
3.2.1 基本假设与坐标系 48
3.2.2 水动力学模型 49
3.3 漂浮式风力机系泊系统动力学 50
3.3.1 力-位移模型 51
3.3.2 准静态模型 51
3.3.3 集中质量模型 54
3.3.4 流性阻尼系泊模型 58
3.4 漂浮式风力发电机结构动力学 60
3.4.1 风力机多柔体动力学仿真建模 60
3.4.2 算例分析 65
3.5 变桨系统动力学模型 68
3.5.1 基准模型 68
3.5.2 二阶非线性模型 69
第4章 漂浮式风电机组功率控制策略 72
4.1 风机*大风能捕获控制策略 73
4.2 风机主动变桨控制策略 75
4.3 估计风速前馈控制环 76
4.3.1 电机模型、变桨执行模型和风力机动态模型 77
4.3.2 风速前馈控制环的建模与仿真 78
4.4 动态入流补偿控制环 79
4.5 *大功率跟踪控制设计 82
4.5.1 控制原理 82
4.5.2 控制设计 83
第5章 漂浮式风电机组载荷控制建模与仿真 93
5.1 调谐质量阻尼器控制 93
5.1.1 NREL 5MW风机 94
5.1.2 配置TMD的风力机结构动力学模型 95
5.1.3 TMD被动控制参数优化研究 96
5.1.4 主动控制器设计 97
5.1.5 仿真分析 99
5.2 双阻尼减载控制 104
5.2.1 双阻尼器减载结构建模 104
5.2.2 主动减载控制器设计 110
5.2.3 仿真分析 111
5.3 传动链的扭转振动控制 115
5.4 塔架前后振动控制 119
5.5 塔架侧向振动控制 120
5.6 结果分析 121
第6章 漂浮式风电机组容错控制设计 123
6.1 变桨系统故障模型 123
6.2 基于滑模的容错控制方法 125
6.2.1 重构控制器设计 125
6.2.2 重构控制器稳定性条件 126
6.2.3 仿真分析 127
6.3 基于神经网络的容错控制方法 132
6.3.1 问题描述 132
6.3.2 控制器设计 134
6.3.3 稳定性分析 137
6.3.4 神经自适应控制仿真 141
第7章 漂浮式风电机组仿真平台二次开发 151
7.1 风力发电系统常用的仿真软件 151
7.2 软件总体设计 152
7.2.1 FAST运行所需文件 152
7.2.2 运行FAST 154
7.2.3 输出结果及后处理 154
7.3 各模块具体设计 155
7.3.1 机舱模块 155
7.3.2 模态模块 165
7.3.3 工况模块 173
7.3.4 平台模块 180
7.3.5 输出参数模块 182
参考文献 190
附录 193