水平軸潮流發(fā)電水輪機(jī)最大功率捕獲技術(shù)研究.pdf

1、隨著人類社會(huì)的發(fā)展,產(chǎn)業(yè)及生活對能源的需求迅速增長,使得常規(guī)形式的能源大量消耗,且已日趨枯竭。潮流能作為一種清潔、可再生能源,其能量密度大、儲(chǔ)量豐富,引起世界各國的廣泛重視。因此作為傳統(tǒng)不可再生化石燃料的替代能源,其開發(fā)與利用就顯得迫在眉睫。潮流發(fā)電裝置作為海洋能開發(fā)的關(guān)鍵設(shè)備,其獲能效率的高低直接關(guān)系到整個(gè)潮流發(fā)電裝置的設(shè)計(jì)成功與否。潮流的周期性漲落,使得水輪機(jī)輸出功率脈動(dòng)變化,同時(shí)由于國內(nèi)潮流資源整體流速偏低,使得可利用的能量范圍相

2、對較小,因此如何實(shí)現(xiàn)水輪機(jī)功率輸出的穩(wěn)定性以及能量捕獲的最大化利用將是潮流能發(fā)電裝置的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。
　　 本文從水輪機(jī)的最大能量捕獲作為出發(fā)點(diǎn),結(jié)合目前比較成熟的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)與潮流發(fā)電本身的特點(diǎn),研究水平軸潮流發(fā)電系統(tǒng)的最大能量捕獲策略,并通過模型實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證最大能量捕獲策略的可行性與有效性。
　　 在查閱大量國內(nèi)外相關(guān)資料的基礎(chǔ)上,介紹了潮流能發(fā)電裝置的最新研究進(jìn)展以及潮流發(fā)電技術(shù)的前景,闡述了潮流能發(fā)電系統(tǒng)所采用的功

3、率控制技術(shù)、變速恒頻技術(shù)及其實(shí)現(xiàn)方法,提出了本課題的研究意義和研究內(nèi)容。
　　 研究了潮流能發(fā)電裝置的基本理論及特性,并對葉片升力系數(shù),阻力系數(shù)、俯仰力矩系數(shù)等特性系數(shù)進(jìn)行了分析,引出了變槳距的原理,同時(shí)就驅(qū)動(dòng)方式及運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行了論述,為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。
　　 介紹了潮流發(fā)電裝置的基本構(gòu)成與發(fā)電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),其中包括永磁同步發(fā)電機(jī)、不可控整流、DC/DC變換等部分,然后就變槳距的設(shè)計(jì)及驅(qū)動(dòng)方式展開論述,并詳細(xì)介

4、紹了發(fā)電機(jī)選型、電力變換系統(tǒng)控制原理、以及槳葉驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)的功率計(jì)算,最后建立了潮流發(fā)電水輪機(jī)的數(shù)學(xué)模型。
　　 對比了大量風(fēng)電最大功率捕獲控制策略,針對永磁同步交流潮流發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn),提出了變步長求導(dǎo)MPPT(Maximum Power Point Tracking)算法,克服了傳統(tǒng)爬山搜索法與三點(diǎn)比較法中固定步長導(dǎo)致系統(tǒng)收斂慢且易震蕩的缺點(diǎn)。
　　 搭建了基于虛擬儀器技術(shù)與嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的潮流發(fā)電水輪機(jī)模型實(shí)驗(yàn)平