本文關(guān)鍵詞：潮流能發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化控制策略研究

  更多相關(guān)文章： 潮流能 液壓傳動(dòng) 最大捕獲 電壓及頻率的穩(wěn)定 建模和仿真 海上試驗(yàn)

【摘要】：隨著全球能源日益短缺,生態(tài)環(huán)境受到極大危害,可再生能源的開發(fā)利用受到世界各國的重視,并成為現(xiàn)代社會發(fā)展的重要課題。潮流能具有規(guī)律性強(qiáng)、能量穩(wěn)定等特點(diǎn),比其他新能源更顯優(yōu)勢。潮流能發(fā)電系統(tǒng)包含了多領(lǐng)域的交叉技術(shù),發(fā)展歷史相對比較短,所以還有很多關(guān)鍵技術(shù)問題有待解決。在潮流能發(fā)電系統(tǒng)中,葉輪受到不斷變化的潮流沖擊,使傳動(dòng)系統(tǒng)極易受到較大沖擊載荷,功率也隨之產(chǎn)生波動(dòng),導(dǎo)致設(shè)備失效。尤其是對于一個(gè)獨(dú)立的發(fā)電系統(tǒng),提高能量的捕獲效率,并保障電能的品質(zhì)的技術(shù)還不夠完善。在對大量國內(nèi)外關(guān)于潮流能發(fā)電技術(shù)資料的研究與總結(jié)的基礎(chǔ)上,本文研究了潮流能發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化控制技術(shù)。本文采用半潛式雙體船作為發(fā)電平臺,與導(dǎo)流罩原理類似,集中來流流速,提高葉輪機(jī)工作效率;利用錨固的方式又合理解決了流向變化的自對流問題;發(fā)電裝置置于雙體船內(nèi)部能夠使機(jī)組安全工作,也方便人員操作。為解決發(fā)電系統(tǒng)在低流速下發(fā)電效率不高的問題,在未知潮流流速的情況下,根據(jù)最大能量捕獲原理,設(shè)計(jì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng),采用改進(jìn)的登山法,通過改變步長擾動(dòng)來調(diào)節(jié)變量泵排量,從而改變?nèi)~輪傳動(dòng)軸系中的泵的反轉(zhuǎn)矩,使葉輪在不同流速時(shí)穩(wěn)定地實(shí)時(shí)追蹤最大功率點(diǎn)。針對流速的變化導(dǎo)致電能不穩(wěn)定的問題,本文通過后續(xù)電氣系統(tǒng)部件對電能進(jìn)行一系列轉(zhuǎn)換,運(yùn)用模糊自整定PID調(diào)節(jié)的脈寬調(diào)制脈沖(PWM)技術(shù)調(diào)節(jié)直流變換器的開關(guān)通斷,最終實(shí)現(xiàn)輸出電壓及頻率的穩(wěn)定。在系統(tǒng)理論研究的基礎(chǔ)上,為了驗(yàn)證控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和有效性,建立潮流能捕獲、液壓傳動(dòng)、發(fā)電機(jī)、電氣控制等各子系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,運(yùn)用Matlab/Simulink并結(jié)合液壓系統(tǒng)軟件AMESim來完成系統(tǒng)的建模和仿真。并在此基礎(chǔ)上搭建9kW液壓型水平軸潮流能發(fā)電的海上試驗(yàn)裝置,進(jìn)行了海上試驗(yàn)并成功運(yùn)行。仿真和試驗(yàn)結(jié)果共同驗(yàn)證了本文所提出的該潮流發(fā)電控制策略的可靠性與有效性。
【關(guān)鍵詞】：潮流能 液壓傳動(dòng) 最大捕獲 電壓及頻率的穩(wěn)定 建模和仿真 海上試驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：太原科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM612
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 引言9-17
• 1.1 研究的背景及意義9-11
• 1.2 國內(nèi)外潮流能發(fā)電裝置的研究進(jìn)展11-15
• 1.2.1 水平軸式潮流能發(fā)電裝置國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 垂直軸式潮流能發(fā)電裝置國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.3 潮流能發(fā)電裝置的優(yōu)化及控制技術(shù)研究進(jìn)展15
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容15-17
• 第二章 潮流能捕獲的基本理論研究17-23
• 2.1 潮流能的原理17
• 2.2 潮流能能量轉(zhuǎn)換原理17-19
• 2.3 葉片理論分析19-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 第三章 潮流能發(fā)電系統(tǒng)總體方案與優(yōu)化理論研究23-37
• 3.1 潮流能發(fā)電試驗(yàn)平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23-24
• 3.2 潮流能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案24-29
• 3.3 潮流能發(fā)電機(jī)最大能量捕獲研究分析29-35
• 3.3.1 葉輪機(jī)最大能量捕獲理論29-30
• 3.3.2 最大功率追蹤方法30-35
• 3.4 功率穩(wěn)定輸出控制分析研究35-36
• 3.5 本章小結(jié)36-37
• 第四章 潮流能發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化控制策略及建模仿真37-57
• 4.1 潮流能最大能量追蹤策略的建立37-42
• 4.1.1 基于液壓傳動(dòng)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)37-38
• 4.1.2 最大能量追蹤控制策略設(shè)計(jì)38-41
• 4.1.3 液壓系統(tǒng)壓力穩(wěn)定控制方法41-42
• 4.2 電能穩(wěn)定策略的建立42-47
• 4.2.1 電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)42-43
• 4.2.2 電壓穩(wěn)定控制策略43-47
• 4.3 系統(tǒng)建模47-53
• 4.3.1 潮流流速數(shù)學(xué)模型47-48
• 4.3.2 葉輪機(jī)數(shù)學(xué)模型48-49
• 4.3.3 液壓傳動(dòng)模型的建立49-51
• 4.3.4 發(fā)電機(jī)模型51-52
• 4.3.5 電氣系統(tǒng)仿真模型52-53
• 4.4 系統(tǒng)主要仿真參數(shù)53-54
• 4.5 系統(tǒng)仿真與分析54-56
• 4.6 本章小結(jié)56-57
• 第五章 潮流發(fā)電控制系統(tǒng)的海上試驗(yàn)研究57-67
• 5.1 葉輪機(jī)的設(shè)計(jì)57
• 5.2 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)57-61
• 5.2.1 液壓泵選型58-59
• 5.2.2 液壓馬達(dá)選型59
• 5.2.3 蓄能器的選型59-60
• 5.2.4 其他液壓元件的選型60-61
• 5.3 機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)61-63
• 5.3.1 發(fā)電機(jī)的選擇61
• 5.3.2 傳感器的選型61
• 5.3.3 控制系統(tǒng)61-63
• 5.4 海上試驗(yàn)平臺63-64
• 5.5 發(fā)電機(jī)組海上試驗(yàn)與分析64-66
• 5.6 本章小結(jié)66-67
• 第六章 結(jié)論與展望67-68
• 6.1 結(jié)論67
• 6.2 展望67-68
• 參考 文獻(xiàn)68-71
• 致謝71-72
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄72-73

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;中國與歐盟合作興建世界首座潮流能電站[J];福建能源開發(fā)與節(jié)約;2000年02期

2 ;亞洲第一座潮流能發(fā)電站在岱山建成發(fā)電[J];江西煤炭科技;2007年01期

3 呂忻;郭佩芳;;我國潮流能資源開發(fā)評述[J];海洋湖沼通報(bào);2011年01期

4 丁曉;李洪遠(yuǎn);;潮流能發(fā)電的潛在環(huán)境影響及其評價(jià)指標(biāo)體系研究[J];海洋經(jīng)濟(jì);2011年04期

5 張瑞;呂忻;郭佩芳;;我國潮流能資源調(diào)查與評估標(biāo)準(zhǔn)問題的研究[J];太陽能學(xué)報(bào);2012年S1期

6 王項(xiàng)南;王靜;李雪臨;朱銳;路寬;吳迪;楊磊;苑苓苓;;潮流能發(fā)電系統(tǒng)性能評估方法研究[J];海洋技術(shù);2013年03期

7 呂新剛;喬方利;;海洋潮流能資源估算方法研究進(jìn)展[J];海洋科學(xué)進(jìn)展;2008年01期

8 王剛;厲文超;王樹杰;王建國;李坤;;海洋潮流能發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)開發(fā)[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2010年14期

9 呂新剛;喬方利;趙昌;夏長水;;海洋潮流能資源的數(shù)值估算——以膠州灣口為例[J];太陽能學(xué)報(bào);2010年02期

10 鞏冰;朱麗娟;游江;;海洋潮流能發(fā)電系統(tǒng)的控制技術(shù)研究[J];電測與儀表;2010年08期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王樹杰;尹克金;李淑一;李冬;;風(fēng)浪流聯(lián)合載荷作用下潮流能發(fā)電實(shí)驗(yàn)平臺穩(wěn)定性研究[A];第十四屆中國海洋（岸）工程學(xué)術(shù)討論會論文集（上冊）[C];2009年

2 傅涌廷;;杭州灣潮流能開發(fā)設(shè)想[A];中國可再生能源學(xué)會海洋能專業(yè)委員會第三屆學(xué)術(shù)討論會論文集[C];2010年

3 張雪明;徐明奇;朱挽強(qiáng);;自變距雙向流潮流能電站專用水平軸透平設(shè)計(jì)[A];中國可再生能源學(xué)會海洋能專業(yè)委員會第三屆學(xué)術(shù)討論會論文集[C];2010年

4 鮑獻(xiàn)文;王勇智;;加強(qiáng)潮流能發(fā)電的研究與開發(fā)[A];中國可再生能源學(xué)會海洋能專業(yè)委員會成立大會暨第一屆學(xué)術(shù)討論會論文集[C];2008年

5 侯放;于華明;鮑獻(xiàn)文;;基于高分辨率數(shù)值模型的舟山群島海域潮流能資源分析[A];中國可再生能源學(xué)會2011年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2011年

6 呂新剛;喬方利;夏長水;;潮流能資源的數(shù)值估算:以膠州灣口為例[A];中國可再生能源學(xué)會海洋能專業(yè)委員會成立大會暨第一屆學(xué)術(shù)討論會論文集[C];2008年

7 趙龍武;王樹杰;李冬;;國內(nèi)外潮流能利用技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展[A];第二屆全國海洋能學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2009年

8 劉宏偉;李偉;林勇剛;馬舜;;基于液壓傳動(dòng)的潮流能發(fā)電裝置及其變槳距機(jī)構(gòu)研究[A];中國可再生能源學(xué)會海洋能專業(yè)委員會第三屆學(xué)術(shù)討論會論文集[C];2010年

9 王剛;王樹杰;王建國;李坤;;潮流能發(fā)電實(shí)驗(yàn)平臺檢測控制系統(tǒng)研究[A];第二屆全國海洋能學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2009年

10 劉宏偉;李偉;林勇剛;;海/潮流能發(fā)電裝置葉片翼形優(yōu)化及氣蝕研究[A];中國可再生能源學(xué)會海洋能專業(yè)委員會成立大會暨第一屆學(xué)術(shù)討論會論文集[C];2008年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 國家海洋技術(shù)中心主任 羅續(xù)業(yè);我國潮流能開發(fā)利用前景光明[N];中國海洋報(bào);2010年

2 國家海洋技術(shù)中心 羅續(xù)業(yè);潮流能：部分已實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)輸電[N];中國海洋報(bào);2010年

3 記者　沈良中　縣報(bào)道組　趙紅澤　傅元元;湍急海潮送電來[N];浙江日報(bào);2005年

4 記者 方智斌　金春玲 市民記者 楊岱斌;托起海洋新能源的明天[N];舟山日報(bào);2011年

5 記者 林上軍;舟山：暢想海上“大三峽”[N];浙江日報(bào);2010年

6 仲文玉;高性能復(fù)材葉片用于海上潮流能發(fā)電[N];中國建材報(bào);2013年

7 張弘_" 孫科;“海能-Ⅰ”號趕潮流 運(yùn)行態(tài)勢良好[N];中國船舶報(bào);2013年

8 記者 朱申路　通訊員 張舒 王一;潮流能發(fā)電向產(chǎn)業(yè)化又近一步[N];舟山日報(bào);2014年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 馬舜;水平軸潮流能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換率及功率控制研究[D];浙江大學(xué);2011年

2 張蕭;共水平軸潮流能自變距雙透平技術(shù)研究[D];東北師范大學(xué);2013年

3 郭偉;新型豎軸潮流能轉(zhuǎn)換裝置數(shù)值與試驗(yàn)研究[D];大連理工大學(xué);2014年

4 徐明奇;潮流能直驅(qū)式海水淡化裝置技術(shù)及仿真研究[D];東北師范大學(xué);2013年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 呂忻;潮流能資源調(diào)查與評估標(biāo)準(zhǔn)研究[D];中國海洋大學(xué);2011年

2 安佰娜;潮流能發(fā)電場尾流場數(shù)值模擬及其多機(jī)組影響規(guī)律研究[D];中國海洋大學(xué);2012年

3 袁金雄;潮流能提取水動(dòng)力響應(yīng)數(shù)值研究[D];浙江大學(xué);2012年

4 高連勝;錨定式潮流能發(fā)電系統(tǒng)及其控制器研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

5 葉青;潮流能發(fā)電裝置電力輸出性能監(jiān)測評估[D];華北電力大學(xué);2015年

6 夏海南;潮流能發(fā)電裝置功率特性測試分析方法研究[D];大連海洋大學(xué);2015年

7 宋文龍;水平軸潮流能水輪機(jī)葉片的優(yōu)化設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)性能研究[D];北京化工大學(xué);2015年

8 朱斌;水平軸潮流能捕獲槳葉的設(shè)計(jì)與研究[D];寧波大學(xué);2015年

9 吳霞;低流速潮流能捕獲機(jī)構(gòu)導(dǎo)流裝置性能研究[D];太原科技大學(xué);2014年

10 王丹丹;水平軸潮流能發(fā)電水輪機(jī)尾流場效應(yīng)及其影響規(guī)律研究[D];中國海洋大學(xué);2015年

，

本文編號：1011721