發(fā)布時(shí)間：2020-06-30 18:14

【摘要】：隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,煤、石油、天然氣等化石能源大量消耗,能源與環(huán)境的矛盾非常突出。綠色清潔的可再生能源是新能源變革下的一個(gè)重要發(fā)展方向,其中波浪能的開發(fā)品位高、能流密度大,世界各海洋國家都高度重視并積極推進(jìn)研發(fā)和建設(shè)。本文根據(jù)波浪能發(fā)電需求構(gòu)建了一套擺式波浪能發(fā)電裝置和控制系統(tǒng);應(yīng)用遺傳算法、粒子群算法,研究了擺式波浪能發(fā)電系統(tǒng)的過程辨識模型;根據(jù)擺式波浪能發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電原理和設(shè)備組成架構(gòu)了發(fā)電過程的仿真框架,分析了系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài);利用MATLAB-Simscape結(jié)合遺傳優(yōu)化技術(shù)設(shè)計(jì)了 Simscape-GA-PID參數(shù)優(yōu)化平臺,提出了一種控制參數(shù)優(yōu)化策略。通過對發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電原理及運(yùn)行狀態(tài)的分析,采用了上位機(jī)與下位機(jī)結(jié)合控制的系統(tǒng)。系統(tǒng)上位機(jī)采用iFIX軟件實(shí)現(xiàn)對發(fā)電過程中溫度、液壓壓力、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、電流、電壓等參數(shù)的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和數(shù)據(jù)庫管理。系統(tǒng)下位機(jī)采用西門子S7-1200PLC實(shí)現(xiàn)對發(fā)電過程中液壓壓力、轉(zhuǎn)速等關(guān)鍵參數(shù)的現(xiàn)場測量和控制。上下位機(jī)結(jié)合控制模式,為實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵參數(shù)的優(yōu)化和控制提供了基礎(chǔ)。在發(fā)電過程模型辨識設(shè)計(jì)中,分別運(yùn)用遺傳優(yōu)化算法和粒子群算法研究了發(fā)電機(jī)沖轉(zhuǎn)階段、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定階段,建立了面向變工況波浪能發(fā)電的系統(tǒng)模型參數(shù)辨識方法,優(yōu)化確定了系統(tǒng)的過程模型。對系統(tǒng)的連續(xù)式和間歇式兩種發(fā)電運(yùn)行模式,利用Simscape模型進(jìn)行仿真分析,提取出了發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)。結(jié)合Simscape-GA-PID參數(shù)優(yōu)化平臺提出了控制參數(shù)優(yōu)化策略。應(yīng)用表明:通過優(yōu)化控制參數(shù)后,控制系統(tǒng)的超調(diào)量在連續(xù)發(fā)電和間歇發(fā)電下分別減少了 16.66%和14.67%,對變海況的波浪能發(fā)電過程控制具有良好魯棒性,提升了發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。
【學(xué)位授予單位】：長沙理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM612;P742;P743.2
【圖文】：

文獻(xiàn)［４３］設(shè)計(jì)了yL經(jīng)網(wǎng)絡(luò)－模糊邏輯控制器，利用間接制技術(shù)控制機(jī)器與電網(wǎng)之間的功率傳輸，實(shí)現(xiàn)了雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)大功率點(diǎn)跟蹤。楊紹輝［４４］對多點(diǎn)直驅(qū)式波浪能發(fā)電系統(tǒng)智能控制ＩＤ控制方法，搭建了計(jì)算機(jī)仿真模型和試驗(yàn)平臺，分析了在不同統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。逡逑究內(nèi)容逡逑見，單一采用一種智能控制的方法對復(fù)雜的發(fā)電過程很難實(shí)現(xiàn)電與風(fēng)力發(fā)電都是間歇式發(fā)電，在一定程度上可以借鑒在風(fēng)力發(fā)控制手段相結(jié)合的控制策略來實(shí)現(xiàn)發(fā)電過程的控制。目前國內(nèi)關(guān)的文獻(xiàn)尚少，本課題將針對擺式波浪能發(fā)電系統(tǒng)采用復(fù)合智能控制研宄，對于波浪能開發(fā)利用的推進(jìn)有著重要意義。逡逑收集資料

每一個(gè)階段的能量轉(zhuǎn)換都需要通過相應(yīng)的裝置設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。通過對能量轉(zhuǎn)換的階逡逑段劃分，發(fā)電裝置可分為三級能量轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)：波浪能采集子系統(tǒng)、液壓蓄能子系統(tǒng)和逡逑發(fā)電子系統(tǒng)。擺式波浪能發(fā)電系統(tǒng)的能量傳遞簡圖如圖２．１所示逡逑邐！波浪能采集子系統(tǒng)邐壓蓄能子系統(tǒng)＾邐發(fā)電子系統(tǒng)邐逡逑波浪能一級能量轉(zhuǎn)換機(jī)械能二級能量轉(zhuǎn)ｇ液壓能三級能量轉(zhuǎn)電能逡逑圖２．１擺式波浪能發(fā)電系統(tǒng)能量傳遞簡圖逡逑第一級能量轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)與海水直接接觸，隨海浪的波動將捕獲的波浪能轉(zhuǎn)換為子系逡逑統(tǒng)的機(jī)械能；利用所獲得的機(jī)械能在第二級能量轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)中通過液壓傳動裝置、蓄能逡逑器等轉(zhuǎn)換成液壓能；最后，蓄積的液壓能通過液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)機(jī)械能，并帶動發(fā)電逡逑機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)切割磁感線發(fā)出電能。擺式波浪能發(fā)電裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖２．２所示｜４５，￣。逡逑油溫逡逑散熱器邐＠邐過濾器逡逑低壓回流液邐Ｐ邐４－邐逡逑�。保慑义希“踩yＴ邐；邐！逡逑：（設(shè)定ｆ）邐Ｕ邐！邐ｉ低：逡逑！邐％邐！邐！逡逑！邐安}0菸邐電：邐ｉ液：逡逑Ｉ邋？邐一ｒｎ三位（設(shè)定ｐ）邋＠邐（0）邋液壓馬達(dá)ｉ逡逑丨！逡逑Ｓ邋＾邐｜邋轉(zhuǎn)sE，逡逑海＾＞浪高＿邋１步逡逑ｒ＼ｙ＼ｒｓ＾＆＼邐發(fā)電機(jī)逡逑圖２．２擺式波浪能發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)逡逑９逡逑

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本文編號：2735653