1.一种应用于大中型风电机组的多维度磁悬浮风能捕获系统,其特征是,包括俯仰绕组、位置锁定装置以及偏航绕组,所述俯仰绕组由NL和NR两对称部分构成,并在机舱俯仰角度存在时,两绕组分别通入基于俯仰角度实时计算的励磁电流,产生不平衡悬浮力驱动机舱俯仰;所述位置锁定装置为三支撑柱型机舱稳定结构,包括俯仰辅助机构和偏航引导机构两部分,俯仰辅助机构包括伸缩杆、固定支架、俯仰定向轴承以及失电保护器,伸缩杆在失电保护器上电时无阻拉伸,而在失电时产生制动力矩约束伸缩杆的位移变化,对机舱俯仰位置进行支撑;所述固定支架为三个设置在塔架上的圆柱形立式支撑,约束机舱悬浮最低位置,保护支撑杆和失电保护器免受机舱压力;所述俯仰定向轴承为伸缩杆和失电保护器的联接结构,约束伸缩杆运动方向确保机舱位置稳定;偏航引导结构包括机舱托盘、导轨以及滑块组成,机舱托盘为圆形机舱底盘,其上设置导轨,导轨上设有三个可柔性移动滑块,协同引导机舱偏航对风,同时约束机舱旋转范围;所述偏航绕组由三相对称绕组构成,其内输入三相电流产生驱动力矩,驱动机舱在俯仰绕组上电、偏航引导结构辅助、机舱悬浮下实现偏航对风;偏航对风结束时,俯仰绕组和偏航绕组全部掉电,俯仰位置锁定装置失电,承担机舱俯仰支撑以及稳定对风;
所述俯仰绕组设置在圆环中空形盘式铁芯上,NL和NR分别为两对称部分,且由8组绕组串联而成,NL部分设置在风机桨叶侧,NR设置在机舱尾部侧,两部分电流需根据侧风速以及俯仰角度进行调整,改变机舱俯仰角度,实现俯仰对风,降低偏航过程中的摩擦损耗;
所述位置锁定装置是基于失电保护器、三个刚性伸缩杆、机舱托盘以及导轨所构成,共同组成机舱俯仰过程随动拉伸、偏航过程的机舱牵引以及对风结束后的位置锁定;所述失电保护器为马鞍状型,设有两个失电制动器,包括机端盖、磁力线圈以及制动板组成,磁力线圈失电时处于制动状态,制动板对俯仰定向轴承制动,约束伸缩杆长度和倾斜角度,并在机舱对风的全过程被动无阻,而在对风结束后支撑机舱精确俯仰;
所述俯仰绕组与偏航绕组间设置有电流传感器、电压传感器、速度传感器以及气隙传感器,用于控制机舱位置和状态,同时在机舱尾部设置有风速和风向测试仪;所述多维度磁悬浮风能捕获系统的精确对风控制包括机舱俯仰、机舱偏航及机舱位置锁定三种工作模式:机舱俯仰,由俯仰绕组完成,同时调控俯仰绕组输入电流,改变机舱俯仰角度大小,并在位置锁定装置引导下,被动无阻辅助俯仰,当风速风向仪检测到风向与风机的俯仰角时,控制俯仰绕组通电,通过调整励磁电流产生不平衡悬浮力 和 ,即产生不同的悬浮气隙 和 ,其中 为悬浮绕组中靠近扇叶部分通电产生的悬浮力,为悬浮绕组中远离扇叶部分通电产生的悬浮力, 是悬浮绕组靠近扇叶部分与偏航绕组间气隙, 是悬浮绕组远离扇叶部分与偏航绕组间气隙;同时失电保护器上电,其内磁力线圈产生强力磁力,吸引制动板移动,降低俯仰定向轴承旋转阻力,且伸缩杆完全在无阻状态下拉伸长度,俯仰定向轴承在失电保护器内调整伸缩杆倾斜角度,机舱俯仰被动调整,直至 ,实现机舱完全俯仰,完成纵轴方向上的精确对风;
机舱偏航,在俯仰角度为零时,并在俯仰绕组以及位置锁定装置引导下,机舱偏航完成水平精确对风,当风速风向仪检测到风向与风机的偏航角 时,在俯仰绕组上电状态下偏航绕组通电,驱动机舱偏航,同时失电保护器上电,机舱托盘在导轨和滑块牵引下,在偏航绕组产生的偏航转矩驱动下偏航对风,直至 时,偏航绕组掉电,机舱偏航结束,完成水平轴方向上的精确对风;
机舱位置锁定,在偏航绕组和俯仰绕组断电情况下,位置锁定装置担负原俯仰绕组产生俯仰支撑力,实现机舱多维度精确对风,这时 、 ,此时悬浮气隙满足,其中 是悬浮绕组与偏航绕组间气隙平均值,位置锁定装置锁定机
舱,失电保护器断电,此时磁力线圈中无电流,制动板受弹力挤压,增强与俯仰定向轴承间的旋转阻力,限制俯仰定向轴承位置,同时俯仰绕组和偏航绕组断电,使整个系统处于无能量损耗状态,至此完成机舱位置锁定。