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[发明专利]一种水平轴风力偏航系统机舱悬浮控制方法-CN201910527636.4有效
发明人：褚晓广;衣学涛;蔡彬;孔英;董同乐;王伟超 -专利权人：曲阜师范大学
申请日： 2019-06-18 - 公布日： 2023-08-25 - 主分类号： F03D7/04 文献下载
摘要：本发明公开了一种水平轴风力偏航系统机舱悬浮控制方法，采用等分方法将风力机舱下转子绕组，分割为前后侧绕组，由两侧悬浮变流器独立控制，实现机舱轴向悬浮和俯仰抑制，构建风机偏航系统的两自由度悬浮模型，采用坐标变换法将两自由度悬浮模型转换成两侧气隙悬浮动态模型，基于Lyapunov函数设计了悬浮气隙模型主导项中模型参数的自适应控制，在线获取主导控制模型中参数，设计了两侧悬浮同步跟踪补偿器，消除两侧悬浮模型交叉耦合项对悬浮同步跟踪性能的影响。本发明将极大提高机舱悬浮稳定、干扰抑制以及两侧同步跟踪性能，提升风机磁悬浮偏航系统对风精度和捕获功率，同时对较重悬浮物的多点悬浮控制具有较强指导意义。
一种水平风力偏航系统机舱悬浮控制方法

[发明专利]垂直轴四点气动悬浮式风力发电系统-CN201910336017.7有效
发明人：褚晓广;孔英;蔡彬;董同乐;韩子豪 -专利权人：曲阜师范大学
申请日： 2019-04-25 - 公布日： 2023-07-07 - 主分类号： F03D9/11 文献下载
摘要：本发明公开了一种垂直轴四点气动悬浮式风力发电系统，采用四点气浮支撑风机旋转体，消除轴径向摩擦损耗，包括风机桨叶、风机旋转体、永磁同步发电机、压缩空气储能、悬浮阻尼装置以及变流器，压缩空气储能采用电磁离合器以及双向气动阀的合理控制，将超过发电机额定功率的风机功率部分压缩储存，为气浮和阻尼控制储存能量；悬浮阻尼装置通过合理控制三通气动阀门开度和方向，调整风机旋转体与塔架间的摩擦阻尼，实现风机旋转体的气动悬浮和阻尼控制。基于多气动阀门和电磁离合器的压缩功率调控，以及机侧变流器转矩控制，协同实现风机转速的粗细协同调节，极大提升风能捕获功率。
垂直四点气动悬浮风力发电系统

[发明专利]海上风力气动悬浮垂直轴海水淡化系统-CN201910336221.9有效
发明人：褚晓广;蔡彬;孔英;董同乐;韩子豪 -专利权人：曲阜师范大学
申请日： 2019-04-25 - 公布日： 2023-07-07 - 主分类号： F03D9/17 文献下载
摘要：本发明公开了一种海上风力气动悬浮垂直轴海水淡化系统，包括垂直轴风力机、压缩空气储能、气浮阻尼装置以及海水淡化，垂直轴风力机采用多层桨叶抑制倾覆力矩，并在风机旋转体气浮状态下高效捕获风能，气浮阻尼装置在高压气体作用下，调控风机旋转体和塔架间的摩擦阻尼，确保风机额定风速上的恒功率控制，根据捕获功率、淡水需求、压缩功率以及高压泵功率，投切高压泵、压缩机以及反渗透膜组件，在永磁发电机电磁转矩、高压泵和压缩机的协同控制下，结合压缩气体、高压水罐以及蓄电池的混合储能对波动风能平抑，实现风能高效利用、海水淡化效率提升。本发明的有效实施，将极大推动海上风电及海水淡化的真正实用化。
海上风力气动悬浮垂直海水淡化系统

[发明专利]海上磁悬浮垂直轴风力海水淡化系统-CN201910336101.9有效
发明人：褚晓广;蔡彬;孔英;韩子豪;董同乐 -专利权人：曲阜师范大学
申请日： 2019-04-25 - 公布日： 2023-05-12 - 主分类号： F03D9/11 文献下载
摘要：本发明公开了一种海上磁悬浮垂直轴风力海水淡化系统，采用垂直轴风力机直接驱动高压水泵，结合盘式电机悬浮绕组的电流调控，将风机旋转体悬浮，消除风机旋转时的摩擦损耗，借助盘式电机电磁转矩调控以及高压水泵的投切，粗细协同调控风能捕获和功率控制；采用多层风机桨叶梯形结构，将悬浮绕组和铁芯下移至风机旋转体底端，降低桨叶倾覆力矩变化以及风机旋转体重心，提升风机旋转体悬浮稳定；采用蓄电池和高压水罐的复合储能，实现悬浮电驱、悬浮捕获以及阻尼额定转速等多工作模式下海水淡化，设置高压水罐膜高效淡化液位范围，采用高压水泵的投切和膜淡化进水阀开度调节，协同提升风能利用、海水淡化效率以及膜淡化寿命。
海上磁悬浮垂直风力海水淡化系统

[发明专利]风力压缩空气储能式垂直轴气浮发电系统-CN201910336018.1有效
发明人：褚晓广;孔英;蔡彬;董同乐;韩子豪 -专利权人：曲阜师范大学
申请日： 2019-04-25 - 公布日： 2023-04-25 - 主分类号： F03D9/17 文献下载
摘要：本发明公开了一种风力压缩空气储能式垂直轴气浮发电系统，采用压缩空气储能高效储存超过额定功率以上风能，采用四点气浮支撑风机旋转体，消除轴径向摩擦损耗，提高风能捕获效率，包括风机桨叶、风机旋转体、永磁同步发电机、压缩空气储能、悬浮阻尼调控装置以及变流器，压缩空气储能采用电磁离合器合理吸合以及双向气动阀合理联结，调整压缩空气储能功率；悬浮阻尼调控装置合理调节气动支撑上膨胀孔内气压，改变风机旋转体与塔架之间的摩擦转矩，确保发电机恒功率控制，因风速和高压储气罐内气压变化，风力压缩空气储能式垂直轴气浮发电系统存在气浮起动、气浮风能捕获、气浮压缩储能、阻尼功率控制以及停机保护等五种工作模式。
风力压缩空气储能式垂直轴气浮发电系统

[发明专利]一种含高频干扰重构的风力机舱偏航控制方法-CN202010552701.1有效
发明人：褚晓广;董同乐;宋蕊;孔英 -专利权人：曲阜师范大学
申请日： 2020-06-17 - 公布日： 2023-04-14 - 主分类号： H02P21/00 文献下载
摘要：本发明公开一种含高频干扰重构的风力机舱偏航控制方法，针对风力磁悬浮机舱偏航对风存在弱阻尼、电磁转矩脉动以及外界风力干扰等严重影响偏航稳定性问题，基于轴径向磁场解耦方法以及转速和电流双闭环串级控制机制，提出了基于状态反馈跟踪控制、自适应不确定项补偿以及滑模自适应干扰观测相结合的复合控制策略，采用滑模项对对转矩脉动等偏航快变干扰的重构，引入自适应干扰逼近慢变干扰，协同前馈转速跟踪控制，提升偏航电机干扰抑制能力；自适应不确定项补偿可优化偏航电机超低速跟踪控制，补偿风力机舱偏航电机的低频脉动。
一种高频干扰风力机舱偏航控制方法

[发明专利]一种水平轴风力机舱同步悬浮控制方法-CN202010552436.7有效
发明人：褚晓广;董同乐;周洁;孔英 -专利权人：曲阜师范大学
申请日： 2020-06-17 - 公布日： 2022-04-01 - 主分类号： F03D7/04 文献下载
摘要：本发明公开了一种水平轴风力机舱同步悬浮控制方法，已改传统机舱悬浮控制以悬浮气隙为目标的两侧独立控制，提出了机舱悬浮高度和悬浮同步一体化的控制策略；同时针对外界高频或湍流风速所致机舱悬浮所受干扰为快速时变性干扰，极易破环机舱悬浮性能问题，引入滑模项和自适应干扰补偿项，协同重构机舱悬浮轴向和俯仰干扰，提出了滑模自适应轴向和俯仰干扰观测器，与轴向和同步控制器一起，实现了重达484kg风力机舱稳定悬浮。本发明极大地提高了机舱悬浮稳定、快变干扰抑制以及两侧同步跟踪性能，有效提升了机舱两点悬浮同步性能和快变干扰抑制能力，同时对较重悬浮物的多点悬浮控制具有较强指导意义。
一种水平风力机舱同步悬浮控制方法

[发明专利]风力磁悬浮机舱的主被动悬浮控制方法-CN201811022690.5有效
发明人：褚晓广;蔡彬;孔英;王强;衣学涛;董同乐 -专利权人：曲阜师范大学
申请日： 2018-09-04 - 公布日： 2020-12-01 - 主分类号： F03D7/02 文献下载
摘要：本发明针对非线性、强干扰以及悬浮质量较大的风力机舱悬浮系统，提供了一种主被动悬浮控制方法，包括机舱俯仰被动抑制和机舱轴向主动悬浮两部分，引入涡流阻尼和机舱重心下移被动平抑机舱俯仰，采用机舱悬浮控制器、悬浮干扰补偿器以及变流器反电动势自适应补偿的轴向主动悬浮控制策略，实现机舱的主被动悬浮。设计步骤包括风力磁悬浮机舱两自由度悬浮模型构建、机舱配重力臂设计、涡流铝板厚度设计、机舱悬浮控制器、干扰补偿器以及自适应反电动势补偿器等。本发明的实施可降低机舱悬浮主动悬浮自由度、悬浮设备复杂度以及故障率。
风力磁悬浮机舱被动悬浮控制方法

[发明专利]海上风力气动悬浮垂直轴海水淡化系统及其控制方法-CN201910336222.3有效
发明人：褚晓广;蔡彬;孔英;董同乐;韩子豪 -专利权人：曲阜师范大学
申请日： 2019-04-25 - 公布日： 2020-10-02 - 主分类号： F03D9/17 文献下载
摘要：本发明公开了一种海上风力气动悬浮垂直轴海水淡化系统及其控制方法，包括垂直轴风力机、压缩空气储能、气浮阻尼装置以及海水淡化，采用四点气动悬浮，调控风机和塔架的摩擦阻尼，根据捕获功率、淡水需求、压缩功率以及高压泵功率，投切高压泵、压缩机以及反渗透膜组件，基于转子磁链定向和永磁发电机电磁转矩调控，粗细调控压缩空气储能和高压海水储存；采用压缩气体、高压水罐以及蓄电池的混合储能，实现风机气动悬浮、气浮捕获、气浮蓄水储气以及阻尼调控等多工作模式海水淡化，协同提升风能利用、海水淡化效率以及膜淡化寿命。本发明的有效实施，将极大推动海上风电及海水淡化的真正实用化。
海上风力气动悬浮垂直海水淡化系统及其控制方法

[发明专利]一种水平轴风力机舱两点悬浮式超低速偏航控制方法-CN201910545882.2有效
发明人：褚晓广;蔡彬;孔英;衣学涛;董同乐;王伟超 -专利权人：曲阜师范大学
申请日： 2019-06-23 - 公布日： 2020-09-29 - 主分类号： F03D7/04 文献下载
摘要：本发明提出一种水平轴风力机舱两点悬浮式超低速偏航控制方法，将机舱悬浮和偏航独立控制，构建综合考虑双方彼此影响的机舱悬浮模型和偏航模型，将偏航电流对机舱悬浮力影响以及倾覆力矩统一设置为悬浮干扰，将机舱两侧悬浮电流对偏航主磁通影响和偏航负载转矩设置为偏航干扰，采用稳态控制器和自适应干扰补偿方法设计机舱悬浮和偏航控制器，采用期望极点配置、状态反馈和虚拟变量引入相结合方法，提升机舱悬浮和偏航阻尼，构建含干扰逼近和跟踪误差的Lyapunov能量函数，设计悬浮干扰、偏航干扰自适应律，本发明的实施将极大推动水平轴风力发电系统实用化，同时对超大质量物体的稳定悬浮奠定理论和实践基础。
一种水平风力机舱两点悬浮低速偏航控制方法

[实用新型]一种风力发电机用安全型机架-CN201921288931.0有效
发明人： 董同乐 -专利权人：曲阜师范大学
申请日： 2019-08-09 - 公布日： 2020-04-24 - 主分类号： F03D13/20 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种风力发电机用安全型机架，包括顶部机架和底部机架，所述顶部机架包括固定杆，固定杆上端连接在风力发电机的机罩远离风叶一端的下侧，固定杆的下端滑动连接有滑动杆，固定杆的下端设有贯穿的螺栓一，螺栓一的端部接触滑动杆外侧，滑动杆的下端铰接有滑动块，本实用新型结构简单，通过底座和固定盖的配合，使风力发电机的上端和下端结合更紧密，同时，固定杆、滑动杆和滑动块可以将风力对发电机的推力分散到主杆上，提高了其安全性，底部机架通过梯形结构和支杆可以减少主杆来回摆动的幅度，增强其牢固度。
一种风力发电机安全机架

[发明专利]一种风力磁悬浮机舱悬浮控制方法-CN201811023598.0有效
发明人：褚晓广;蔡彬;孔英;衣学涛;王强;董同乐 -专利权人：曲阜师范大学
申请日： 2018-09-04 - 公布日： 2020-02-18 - 主分类号： F03D7/04 文献下载
摘要：本发明针对非线性、强干扰以及悬浮物较重的风力机舱悬浮系统，提出了一种控制任务和干扰抑制合理分割的风力磁悬浮机舱悬浮控制方法。该方法将机舱悬浮分割为悬浮机械动态和变流器电流跟踪两部分，悬浮机械动态完成悬浮气隙控制，设定变流器悬浮电流参考；变流器电流跟踪完成悬浮电流参考跟踪；悬浮机械动态采用悬浮稳态控制器和干扰补偿器，协同完成悬浮电流参考的设定；变流器电流跟踪采用电流跟踪稳态控制器和自适应反电动势补偿器，协同应对悬浮气隙波动所致反电动势变化以及悬浮温升所致变流器参数变化对电流跟踪影响。本发明提升了机舱悬浮系统稳态性能以及干扰抑制能力，为风机机舱偏航对风奠定基础。
一种风力磁悬浮机舱悬浮控制方法

[发明专利]一种风力磁悬浮机舱悬浮涡流阻尼优化方法-CN201811022687.3有效
发明人：褚晓广;蔡彬;孔英;衣学涛;王强;董同乐 -专利权人：曲阜师范大学
申请日： 2018-09-04 - 公布日： 2020-02-07 - 主分类号： F03D7/02 文献下载
摘要：本发明风力磁悬浮机舱在悬浮下偏航对风，极大降低偏航功耗，但高频风速的随机波动，极易导致风力磁悬浮偏航对风过程，机舱悬浮气隙波动大、悬浮变流器功耗高以及悬浮设备故障率高等问题，提出了含悬浮绕组和圆环状铝板的涡流阻尼系统，有效降低悬浮功耗和变流器负担，被动平抑悬浮振荡。涡流阻尼铝板设计步骤首先给出涡流阻尼力和机舱悬浮力，构建机舱悬浮动态模型；基于机舱悬浮机械能构建闭环Lyapunov函数，设计了机舱悬浮电流参考设定；以额定风速产生的机舱下压力为工况，综合考虑机舱悬浮气隙波动和悬浮功耗两性能指标，优化设计涡流铝板厚度。本发明的实施可有效提升机舱悬浮气隙性能，降低机舱悬浮变流器控制负担和悬浮功耗。
机舱悬浮功耗涡流阻尼悬浮气隙磁悬浮偏航变流器风速构建铝板风力机械能闭环涡流变流器控制动态模型铝板厚度随机波动悬浮电流悬浮绕组悬浮设备优化设计综合考虑故障率下压力悬浮力圆环状振荡参考优化

[实用新型]风力压缩空气储能式垂直轴气浮发电装置-CN201920569482.0有效
发明人： 董同乐;褚晓广;孔英;韩子豪 -专利权人：曲阜师范大学
申请日： 2019-04-25 - 公布日： 2019-12-31 - 主分类号： F03D9/17 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种风力压缩空气储能式垂直轴气浮发电装置，采用压缩空气储能高效储存超过额定功率以上风能，采用四点气浮支撑风机旋转体，消除轴径向摩擦损耗，提高风能捕获效率，包括风机桨叶、风机旋转体、永磁同步发电机、压缩空气储能、悬浮阻尼调控装置以及变流器，压缩空气储能采用电磁离合器合理吸合以及双向气动阀合理联结，调整压缩空气储能功率；悬浮阻尼调控装置合理调节气动支撑上膨胀孔内气压，改变风机旋转体与塔架之间的摩擦转矩，确保发电机恒功率控制，因风速和高压储气罐内气压变化，风力压缩空气储能式垂直轴气浮发电装置存在气浮起动、气浮风能捕获、气浮压缩储能、阻尼功率控制以及停机保护等五种工作模式。
压缩空气储能气浮旋转体风机调控装置发电装置风能捕获悬浮阻尼垂直轴永磁同步发电机本实用新型电磁离合器高压储气罐恒功率控制双向气动阀风机桨叶工作模式摩擦损耗摩擦转矩气动支撑气压变化停机保护阻尼功率变流器膨胀孔轴径向风力发电机储能风速浮起气压塔架吸合风能联结储存压缩支撑

[实用新型]垂直轴四点气动悬浮式风力发电装置-CN201920569477.X有效
发明人： 董同乐;褚晓广;孔英;韩子豪 -专利权人：曲阜师范大学
申请日： 2019-04-25 - 公布日： 2019-12-20 - 主分类号： F03D9/11 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种垂直轴四点气动悬浮式风力发电装置，采用四点气浮支撑风机旋转体，消除轴径向摩擦损耗，包括风机桨叶、风机旋转体、永磁同步发电机、压缩空气储能、悬浮阻尼装置以及变流器，压缩空气储能采用电磁离合器以及双向气动阀的合理控制，将超过发电机额定功率的风机功率部分压缩储存，为气浮和阻尼控制储存能量；悬浮阻尼装置通过合理控制三通气动阀门开度和方向，调整风机旋转体与塔架间的摩擦阻尼，实现风机旋转体的气动悬浮和阻尼控制。基于多气动阀门和电磁离合器的压缩功率调控，以及机侧变流器转矩控制，协同实现风机转速的粗细协同调节，极大提升风能捕获功率。
旋转体风机压缩空气储能电磁离合器气动阀门悬浮阻尼阻尼控制气浮协同永磁同步发电机风力发电装置本实用新型机侧变流器双向气动阀储存能量风机功率风机桨叶风机转速风能捕获功率调控摩擦损耗摩擦阻尼转矩控制压缩变流器垂直轴悬浮式轴径向发电机开度塔架悬浮三通储存支撑

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