雙浮筒漂浮式波浪發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和控制研究.pdf

1、雙浮筒漂浮式波浪發(fā)電系統(tǒng)是一種直接地把波浪能轉(zhuǎn)換成電能的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，具有穩(wěn)定性強(qiáng)、工作效率高、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，在海洋波浪能開(kāi)發(fā)領(lǐng)域有著較好的發(fā)展前景和市場(chǎng)效益。本文在單浮筒波浪發(fā)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，著重以雙浮筒漂浮式波浪發(fā)電系統(tǒng)為對(duì)象，研究雙浮筒漂浮式波浪發(fā)電系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)模型、優(yōu)化設(shè)計(jì)、系統(tǒng)建造、海試實(shí)驗(yàn)和優(yōu)化控制等一系列理論分析和實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，為雙浮筒漂浮式波浪發(fā)電系統(tǒng)的進(jìn)一步深入研究和實(shí)際應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
　　論文主

2、要研究成果，如下所述:
　　1.分析了波浪水槽實(shí)驗(yàn)室的工作原理，采用頻域法計(jì)算了浮筒受到的垂直波浪力、垂直附加質(zhì)量和阻尼系數(shù)。
　　2.采用頻域法分析了浮筒在波浪中的垂直方向運(yùn)動(dòng)速度和位移，并優(yōu)化了浮筒的重量，使浮筒與波浪在垂直方向的運(yùn)動(dòng)達(dá)到了共振狀態(tài)。在此基礎(chǔ)上，建立了單浮筒波浪發(fā)電系統(tǒng)的模型，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　3.根據(jù)單浮筒波浪發(fā)電實(shí)驗(yàn)的分析結(jié)果，對(duì)永磁直線發(fā)電機(jī)進(jìn)行了分析和優(yōu)化。首先，采用磁路法和基爾霍夫定

3、律，解析計(jì)算永磁直線發(fā)電機(jī)的氣隙漏磁系數(shù)，并與有限元分析結(jié)果相比較，驗(yàn)證解析計(jì)算的準(zhǔn)確性。然后，根據(jù)永磁直線發(fā)電機(jī)的端部氣隙磁場(chǎng)分布系數(shù)，從解析計(jì)算的角度推導(dǎo)出一種永磁直線發(fā)電機(jī)齒槽力最小化的方法。
　　4.此外，提出一種改進(jìn)的許-克變換解析計(jì)算方法，計(jì)算永磁直線發(fā)電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)分布，并采用有限元法驗(yàn)證改進(jìn)的許-克變換解析計(jì)算方法的準(zhǔn)確性。
　　5.根據(jù)格林函數(shù)和Froude-Krylov力，解析計(jì)算浮筒在海洋波浪中的垂直方

4、向運(yùn)動(dòng)過(guò)程，從而導(dǎo)出了雙浮筒漂浮式波浪發(fā)電系統(tǒng)的基本工作原理。
　　6.優(yōu)化設(shè)計(jì)了外浮筒和內(nèi)浮筒的重量;外浮筒和內(nèi)浮筒的原材料均采用超高分子量聚乙烯（高防腐蝕特性）;采用Halbach充磁方式的圓筒型永磁直線發(fā)電機(jī)把海洋波浪能直接地轉(zhuǎn)換成電能;選擇基于GPRS和Internet網(wǎng)絡(luò)通信方式的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)雙浮筒漂浮式波浪發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和管理工作;選擇單點(diǎn)系泊方式保障雙浮筒漂浮式波浪發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
　　7.闡