摘要
发展可再生能源是加快我国能源结构转型，实现碳达峰碳中和的重大发展战略，我国风资源储量超10亿千瓦，发展潜力巨大。由于深远海风资源密度高、风速稳定和不占用陆地面积等特点，风电机组正朝着大功率、深远海发展，大功率浮式风电机组是当前风能技术发展的主流趋势，而传动链作为风电机组传递兆瓦级功率的关键传动装置，其性能直接影响整机运行寿命。由于浮式风电机组风轮转动惯量大且常年工作在复杂交变载荷下，加之浮式平台的基础运动激励，使得传动链极易产生低频扭振响应，加剧传动链关键零部件疲劳损伤，影响整机运行寿命。本文以某型6.2MW浮式风电机组传动链为研究对象，针对传动链扭振抑制问题，开展浮式风电机组传动链扭振抑制自抗扰控制策略研究，建立浮式风电机组传动链系统动力学模型，分析浮式风电机组传动链扭振抑制自抗扰控制性能，优化传动链扭振自抗扰控制策略，并通过FAST仿真平台浮式风电机组整机模型验证控制策略有效性。论文主要研究内容如下： ①浮式风电机组传动链系统动力学建模。以某型6.2MW浮式风电机组传动链为研究对象，分析浮式风电机组传动链组成部分和运行原理，综合考虑计入平台运动的风速模型、空气动力学模型、机械传动系统模型和变桨控制模型，设计扭振抑制自抗扰控制策略，建立浮式风电机组传动链系统动力学模型。 ②浮式风电机组传动链扭振自抗扰控制性能分析。基于浮式风电机组传动链系统动力学模型，分析浮式风电机组传动链扭振特性，研究不同风载荷与机械传动参数不确定下自抗扰控制策略的扭振抑制性能，对比分析有无测量噪声干扰对自抗扰控制策略的扭振抑制性能影响。 ③浮式风电机组传动链扭振自抗扰控制策略优化。针对测量噪声对扭振自抗扰控制策略的性能影响，优化传动链扭振自抗扰控制策略，设计卡尔曼滤波-自抗扰控制策略；分析机械传动参数不确定和不同测量噪声等级下风载荷对卡尔曼滤波-自抗扰控制策略性能影响。 ④浮式风电机组传动链扭振抑制自抗扰控制性能验证。利用FAST仿真平台浮式风电机组整机模型对卡尔曼滤波-自抗扰控制策略进行验证，分析有风无浪和风浪联合工况下扭振控制器对浮式风电机组传动链扭振抑制性能。
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