海洋波浪能可再生、無(wú)污染、分布廣,持續(xù)利用時(shí)間長(zhǎng)、可預(yù)測(cè),是未來(lái)極其重要的新能源,但同時(shí)存在隨機(jī)性、時(shí)變性問(wèn)題,惡劣的海洋環(huán)境更令波浪能的商業(yè)化開(kāi)發(fā)利用面臨巨大挑戰(zhàn)。本文以直驅(qū)式永磁同步波浪發(fā)電系統(tǒng)為研究對(duì)象,研究波浪能最優(yōu)功率跟蹤控制策略及無(wú)速度傳感器控制技術(shù)。首先,考慮波浪發(fā)電系統(tǒng)中速度傳感器工作環(huán)境惡劣,提出基于擴(kuò)展卡爾曼濾波算法的無(wú)速度傳感器方案。利用直線電機(jī)定子電阻、電壓和電流信息,基于預(yù)測(cè)和更新兩階段,建立擴(kuò)展卡爾曼濾波觀測(cè)器系統(tǒng),估算速度和位置。其次,預(yù)測(cè)波浪激勵(lì)力,可減少系統(tǒng)功率優(yōu)化跟蹤控制中的延時(shí)誤差,但傳統(tǒng)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)算法,易陷入局部最優(yōu)和泛化能力不足,為此提出一種改進(jìn)粒子群優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方案,動(dòng)態(tài)調(diào)整學(xué)習(xí)因子并添加變異算子。采用間接預(yù)測(cè)策略,應(yīng)用分段計(jì)算思想和波浪激勵(lì)力轉(zhuǎn)換公式,獲得波浪激勵(lì)力預(yù)測(cè)值。通過(guò)分析波浪能轉(zhuǎn)化裝置相幅特性,確定規(guī)則波下最大波浪能功率對(duì)應(yīng)的最佳電磁力,以此作為系統(tǒng)控制目標(biāo),通過(guò)空間矢量調(diào)制電流控制策略實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制。針對(duì)實(shí)際波浪的不規(guī)則性、擾動(dòng)性,滑模變結(jié)構(gòu)控制中抖振和開(kāi)關(guān)動(dòng)作產(chǎn)生的高頻紋波,采用快速傅里葉變換（Fast Fourier T... 

【文章來(lái)源】：廣東工業(yè)大學(xué)廣東省

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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011-2018年全社會(huì)用電量統(tǒng)計(jì)

廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文2高環(huán)境質(zhì)量和加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境綜合治理，是現(xiàn)在的核心任務(wù)[4]。必須樹(shù)立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念也在十九大報(bào)告中體現(xiàn)，堅(jiān)定走生產(chǎn)發(fā)展、生活富裕、生態(tài)良好的文明發(fā)展道路，建設(shè)美麗中國(guó)[5]，對(duì)中國(guó)將來(lái)能否實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)共贏、實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量經(jīng)濟(jì)發(fā)展、高效利用資源、合理進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整至關(guān)重要[6]。因此，可持續(xù)發(fā)展將是未來(lái)一個(gè)重要的發(fā)展方向。發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)早已在2015年巴黎氣候峰會(huì)上各國(guó)達(dá)成了共識(shí)[7]，從圖1-2也可以看出我國(guó)的電力裝機(jī)結(jié)構(gòu)在不斷減少污染較重的火力發(fā)電，火電占比從2015年的67%下降到2018年的60%。太陽(yáng)能、風(fēng)能和核能等清潔能源的裝機(jī)容量和占比大幅提高，未來(lái)，可再生能源繼續(xù)保持強(qiáng)勁發(fā)展態(tài)勢(shì)，成為電力生產(chǎn)的重要組成部分。圖1-22015-2018年全國(guó)電力裝機(jī)結(jié)構(gòu)圖Fig.1-22015-2018nationalpowerinstallationstructurediagram1.1.2研究意義清潔能源利用為遏制目前世界對(duì)化石燃料的依賴提供了機(jī)會(huì)，并可能成為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的下一個(gè)引擎，以風(fēng)能、太陽(yáng)能和海洋能為代表的各類可再生能源，將是現(xiàn)在及未來(lái)重要的發(fā)展領(lǐng)域，目前的風(fēng)能太陽(yáng)能已成為世界電力資源的重要組成部分[8]。波浪能屬于海洋能中最主要的可利用能源之一，是一種無(wú)污染、可再生、儲(chǔ)量大、

第一章緒論3分布廣的新能源[9]，無(wú)論是在國(guó)家戰(zhàn)略還是社會(huì)問(wèn)題的解決層面上，開(kāi)發(fā)利用波浪能都有重要的意義。世界能源委員會(huì)調(diào)查分析顯示，全球可利用波浪能功率達(dá)到了20億kW，這些能源的綜合開(kāi)發(fā)利用，對(duì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展和命運(yùn)共同體建設(shè)具有關(guān)鍵價(jià)值。如圖1-3所示，波浪能遍布全球各個(gè)沿海國(guó)家。經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速的地區(qū)主要集中在沿海地區(qū)，波浪能可就近使用，避免長(zhǎng)距離輸送損耗，加快世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展。圖1-3全球波浪能年平均功率密度分布圖Fig.1-3Globalaverageannualpowerdensitydistributionofwaveenergy我國(guó)大陸海岸線達(dá)1.8萬(wàn)千米，在島嶼邊沿，有著1.4萬(wàn)千米長(zhǎng)海岸線的長(zhǎng)度，管轄著超過(guò)300萬(wàn)平方公里的海域面積，擁有6536個(gè)面積達(dá)500平方米以上的島嶼，并且大部分島嶼距離大陸較遠(yuǎn)，不利于能源傳輸，海島開(kāi)發(fā)和海島居民供電是一個(gè)極大的考驗(yàn)。海島海鳥(niǎo)多，槳葉旋轉(zhuǎn)過(guò)程中可能會(huì)傷及海鳥(niǎo)，海島高濕高鹽霧高溫等條件亦會(huì)大大縮短風(fēng)機(jī)設(shè)備使用壽命，風(fēng)力發(fā)電不建議使用。故目前海島供電主要是使用柴油機(jī)發(fā)電同時(shí)輔助太陽(yáng)能發(fā)電。海島具有得天獨(dú)厚地理位置以及源源不斷的波浪能資源，同時(shí)與其他新能源相比，有其相對(duì)明顯的優(yōu)勢(shì)，在海上儀器儀表供電、深海養(yǎng)殖技術(shù)的發(fā)展以及海島生活的人民日常供電和海島開(kāi)發(fā)等方面都可得到全面的利用。海洋能的優(yōu)點(diǎn)主要有[10]：（1）波浪能能源密度是可再生能源中最大的，最低的基本上也有10kW/m，高的可以達(dá)到100kW/m，并且分布集中在沿海地區(qū)。（2）波浪能裝置工作基本不受時(shí)間的影響，相比于風(fēng)能和太陽(yáng)能，可以持續(xù)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)。（3）理論波浪能利用率以及實(shí)際運(yùn)行效率均高于其他新能源。


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