[发明专利]主被动协同调控的磁悬浮风力偏航系统

摘要

本发明公开了一种应用于大中型风电机组的主被动协同调控的磁悬浮风力偏航系统，包括机舱、偏航支撑体、俯仰调整悬架和悬浮塔架，协同完成偏航支撑体俯仰刚度提升、高频气隙波动平抑、水平位移被动调整、主动悬浮控制以及机舱偏航控制；偏航支撑体机舱底座，设置6mm厚度的铝板，产生涡流阻尼力，被动平抑轴向悬浮气隙的高频波动，采用俯仰调整悬架、永磁体以及悬浮塔基支撑提升了机舱俯仰刚度，减小主动悬浮自由度，偏航支撑体内侧永磁体与悬浮塔架外侧永磁体之间水平斥力，被动平衡水平位移；主动悬浮和偏航分别由BUCK变流、H桥变流器以及三相逆变器在主控单元DSP28035的控制下，实现机舱稳定悬浮下的主动偏航迎风和侧风保护。

主权项

1.一种主被动协同调控的磁悬浮风力偏航系统，其特征包括机舱、偏航支撑体、俯仰调整悬架和悬浮塔架，共同完成偏航支撑体的俯仰刚度提升、高频气隙波动平抑、水平位移被动调整、悬浮气隙主动控制以及机舱偏航控制，实现机舱稳定悬浮下主动偏航迎风；所述机舱前端放置桨叶，捕获风能并驱动发电机发电，发电机后侧设置减震尾轴，机舱后侧设置4mm厚铝板，发电机减震尾轴上安装永磁体，与机舱后侧铝板产生涡流阻尼力，平抑发电机水平方向震动和位移，机舱后端设置风速风向传感器；所述偏航支撑体倒向放置在悬浮塔架上，支撑、悬浮以及偏航机舱，4个气隙传感器正交安装在偏航支撑体下端圆环体内，检测4个正交位置的气隙变化，给出偏航支撑体质心的有效悬浮气隙，偏航绕组设置在偏航支撑体下端圆环体内，并经三相逆变器、BUCK变流器和风力发电机机侧变流器的直流母线耦合；偏航支撑体中部立式设置永磁体环带，与塔架外侧的立式设置的永磁体环带，组成机舱水平位移的被动调整机构；所述圆环形铝板内嵌在偏航支撑体上端面机舱底座，与悬浮塔架上安装的悬浮绕组对应，增加偏航支撑体轴向悬浮阻尼；所述俯仰调整悬架安装在偏航支撑体机舱底座下端面，外形为T形圆柱体结构，下移偏航支撑体和机舱的整体重心，提升偏航支撑体的俯仰刚度，悬架下端设置轴向永磁体，与塔架内支撑设置的同极永磁体协同工作，被动平抑轴向悬浮气隙波动；所述悬浮塔架为机舱和偏航支撑体的支撑平台，上端设置圆环形凹槽，与偏航支撑体上的圆环凸沟对应，限制偏航支撑体在悬浮塔架上的水平运动，悬浮塔架上端设置16个N/S交错排列的悬浮绕组，并成圆环状排列，主动悬浮偏航支撑体，使机舱稳定悬浮在设定的悬浮气隙10mm；悬浮塔架设置塔架内支撑，平台上设置与俯仰调整悬架相反磁极的永磁体。