本文關(guān)鍵詞：潮流能葉輪最大功率跟蹤液壓控制技術(shù)研究

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【摘要】：潮流能是清潔的可再生能源，，研究潮流能對緩解能源危機和開發(fā)無人島嶼有重要的意義。本文為解決水平軸潮流能發(fā)電系統(tǒng)在低流速下葉輪能量捕獲效率低的問題，運用最大功率跟蹤控制理論及葉輪與變量泵傳動軸力矩平衡方程，建立了變量泵反力矩參考值模型，設(shè)計了包含恒壓控制子系統(tǒng)的間接速度控制的壓力反饋加轉(zhuǎn)矩控制的葉輪最大功率控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)在未知潮流流速的情況下，用恒壓控制子系統(tǒng)穩(wěn)定液壓傳動系統(tǒng)的壓力，以變量泵反力矩及液壓傳動系統(tǒng)壓力為反饋值，在使用主控制器調(diào)節(jié)變量泵排量之前，先給變量泵排量調(diào)節(jié)裝置以排量的初值。因此無論葉輪的轉(zhuǎn)速如何變化，變量泵排量的初始值會使其按匹配的方式工作于需要的轉(zhuǎn)矩附近。在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)加入直接轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制，再由主控制器給出變量泵排量的補償值。最終，控制系統(tǒng)通過小范圍的調(diào)節(jié)變量泵排量，使變量泵反力矩跟蹤其目標值變化，從而使葉輪轉(zhuǎn)速跟蹤其目標轉(zhuǎn)速變化，以保證葉輪以最佳葉尖速比運行，進而實現(xiàn)對葉輪的最大功率控制。整個系統(tǒng)的性能在Automation Studio軟件中進行了仿真試驗，并在此基礎(chǔ)上搭建了葉輪捕獲功率為8Kw的液壓型水平軸潮流能發(fā)電機組的海上試驗裝置，進行了海上試驗。仿真和海上試驗結(jié)果顯示，該控制系統(tǒng)工作穩(wěn)定性好，仿真和海試時葉輪的捕獲功率系數(shù)分別在0.35和0.33附近波動。葉輪的捕獲功率系數(shù)相比不加控制，分別增加了約0.03和0.05，提高了葉輪捕獲效率，驗證了系統(tǒng)的有效性和可靠性。
【關(guān)鍵詞】：潮流能 水平軸葉輪 液壓傳動 最大功率控制 海上試驗
【學位授予單位】：太原科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：P743;TH137
【目錄】：

• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 引言11-18
• 1.1 研究的背景及意義11-12
• 1.1.1 背景11
• 1.1.2 意義11-12
• 1.2 潮流能葉輪能量捕獲技術(shù)研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 水平軸潮流能葉輪功率控制存在的技術(shù)問題16-17
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容17-18
• 第二章 潮流能葉輪基本理論研究18-25
• 2.1 葉輪來能計算18
• 2.2 葉輪能量轉(zhuǎn)換理論18-20
• 2.3 葉輪特性20-22
• 2.3.1 葉輪葉尖速比20
• 2.3.2 葉輪推力系數(shù)和轉(zhuǎn)矩系數(shù)20
• 2.3.3 葉輪捕獲功率系數(shù)20-21
• 2.3.4 葉輪功率特性影響因素21-22
• 2.4 葉輪最大功率跟蹤控制理論22-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第三章 潮流能葉輪最大功率跟蹤控制方法研究25-31
• 3.1 潮流能葉輪的運行狀態(tài)25-26
• 3.2 潮流能葉輪最大功率跟蹤控制方法26-30
• 3.2.1 直接轉(zhuǎn)速控制法26-27
• 3.2.2 功率信號反饋法27-28
• 3.2.3 爬山搜索法28-29
• 3.2.4 最佳轉(zhuǎn)矩法29-30
• 3.3 本章小結(jié)30-31
• 第四章 潮流能葉輪最大功率跟蹤控制系統(tǒng)建立及仿真試驗31-53
• 4.1 液壓型潮流能發(fā)電機組結(jié)構(gòu)31-32
• 4.2 潮流能葉輪最大功率跟蹤控制系統(tǒng)建立32-34
• 4.3 系統(tǒng)主要數(shù)學模型建立34-43
• 4.3.1 潮流流速模型建立34-35
• 4.3.2 葉輪及傳動軸模型建立35
• 4.3.3 液壓傳動系統(tǒng)模型建立35-40
• 4.3.4 變量泵反力矩參考值模型建立40
• 4.3.5 三相永磁同步發(fā)電機模型建立40-42
• 4.3.6 葉輪最大功率跟蹤控制系統(tǒng)模型建立42-43
• 4.4 葉輪最大功率跟蹤控制系統(tǒng)仿真試驗43-52
• 4.4.1 系統(tǒng)主要仿真參數(shù)值計算43-48
• 4.4.2 葉輪最大功率跟蹤控制系統(tǒng)仿真分析48-52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 第五章 潮流能葉輪最大功率跟蹤控制系統(tǒng)海上試驗研究53-68
• 5.1 樣機試驗條件53-62
• 5.1.1 葉輪和增速齒輪的設(shè)計53-54
• 5.1.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計54-57
• 5.1.3 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計57-62
• 5.2 試驗支撐平臺62-63
• 5.3 樣機運行試驗及分析63-67
• 5.4 本章小結(jié)67-68
• 第六章 結(jié)論與展望68-70
• 6.1 結(jié)論68
• 6.2 創(chuàng)新點68
• 6.3 展望68-70
• 參考文獻70-75
• 致謝75-76
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文目錄76-77

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：656986