海流能发电装置电液控制系统研究

【摘要】： 海流能将是21世纪能源消费结构的重要组成部分之一,如果发展得当,将成为一种非常有前途绿色能源产业,对促进国民经济发展具有重要的意义。本文主要研究了采用容积调速的海流能发电装置液压能量传递系统以及自对流与变桨距系统,以实现最大能量跟踪和输出功率稳定,从而提高发电电能品质,满足用户的需求。 第一章以大量的国内外文献查阅和调研为基础,论述了海流能发电的前景及海流能发电装置的国内外研究进展,并着重介绍了海流能发电装置传动系统、自对流系统、功率控制技术的研究进展,提出了本课题的研究意义和研究内容。 第二章对海流能发电装置的基本理论进行了研究,分析了桨叶的升力系数、阻力系数、俯仰力矩系数等特性系数,并用Fluent软件对桨叶升阻特性进行了仿真研究,为系统的设计提供理论基础。 第三章首先简单介绍了海流能发电装置的基本结构原理,在比较了海流能发电装置各种传动方式优缺点的基础上,介绍了本课题提出的采用容积调速的海流能发电装置液压能量传递系统工作原理;并详细介绍了液压动力系统设计、发电机选型、负载控制器设计。 第四章对采用容积调速的海流能发电装置能量传递系统进行理论建模,并通过Matlab软件中的Simulink图形化仿真环境进行系统仿真,主要针对变速恒频控制策略和ISC控制策略进行仿真论证。 第五章参考了风力机成熟的变桨距技术,提出了采用节距控制的海流能发电装置方案,以实现装置的自对流与变桨距控制功能:并详细介绍了自对流与变桨距系统机械结构设计和关键参数计算,尤其是变桨驱动力矩的计算。 第六章介绍了能用于海流能发电装置研究的能源机械电液控制系统物理数字综合仿真平台,并在试验平台上对海流能发电装置自对流与变桨距系统进行进行了四种主要工况的模拟试验,验证了系统可行性。 第七章对本文的研究成果进行归纳总结,并指出课题进一步的工作内容与研究方向。 【关键词】：海流能发电装置 能量跟踪 液压传动 间接速度控制 变桨距控制
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TP273;TM619
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 论文符号说明8-12
• 第一章 绪论12-23
• 1.1 商业前景良好的绿色新能源—海流能12-14
• 1.2 海流能发电装置发展现状14-17
• 1.2.1 水平轴式海流能发电装置国内外发展现状14-16
• 1.2.2 垂直轴式海流能发电装置国内外发展现状16-17
• 1.3 海流能发电装置的关键技术研究进展介绍17-21
• 1.3.1 桨叶流体力学特性研究17-18
• 1.3.2 传动系统的研究进展18-19
• 1.3.3 功率控制技术的研究进展19-20
• 1.3.4 自对流系统的研究进展20-21
• 1.3.5 安装与维修技术21
• 1.4 本课题的研究意义、研究内容、研究难点21-23
• 1.4.1 课题研究的意义21-22
• 1.4.2 课题研究的主要内容22-23
• 第二章 海流能发电装置的基础理论研究23-31
• 2.1 海流能的计算23
• 2.2 Betz理论23-24
• 2.3 叶轮特性系数24-25
• 2.4 桨叶翼型的几何参数和流体动力特性研究25-30
• 2.4.1 桨叶翼型的几何特性25-26
• 2.4.2 作用在桨叶翼型上的液动力26-27
• 2.4.3 桨叶的流体动力特性研究27-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第三章 海流能发电装置液压传动控制系统的原理与设计31-51
• 3.1 水平轴式海流能发电装置结构原理介绍31-32
• 3.2 海流能发电装置液压传动控制系统工作原理32-37
• 3.2.1 概述32-33
• 3.2.2 采用容积调速的海流能发电装置液压能量传递系统工作原理33-37
• 3.3 采用容积调速的海流能发电装置能量传递系统设计37-49
• 3.3.1 总体设计概述37
• 3.3.2 液压动力系统设计37-46
• 3.3.3 发电机选择46-48
• 3.3.4 电气部分的设计48-49
• 3.4 本章小结49-51
• 第四章 采用容积调速的海流能发电装置能量传递系统的理论建模与计算机仿真51-66
• 4.1 海流能发电装置能量传递系统的数学模型建立51-59
• 4.1.1 叶轮的流体力学特性52-54
• 4.1.2 液压系统环节54-58
• 4.1.3 发电机与负载控制器的模型58-59
• 4.2 系统仿真分析59-65
• 4.2.1 海流流速模型60-61
• 4.2.2 变速恒频控制策略的仿真分析61-64
• 4.2.3 ISC控制策略的仿真分析64-65
• 4.3 本章小结65-66
• 第五章 自对流与变桨距系统的原理与设计66-80
• 5.1 自对流与变桨距系统的原理介绍66-69
• 5.1.1 自对流系统的介绍66
• 5.1.2 变桨距系统的介绍66-67
• 5.1.3 本课题研究的自对流与变桨距系统工作原理67-69
• 5.2 自对流与变桨距系统的设计69-79
• 5.2.1 机械结构设计69-70
• 5.2.2 系统关键部分计算70-79
• 5.3 本章小结79-80
• 第六章 “水下风车”自对流与变桨距系统的半物理仿真试验研究80-93
• 6.1 “水下风车”自对流与变桨距系统半物理仿真试验台介绍80-85
• 6.1.1 总体结构80-81
• 6.1.2 电液比例变桨距机构以及加载装置81-82
• 6.1.3 仿真平台模拟部分82-85
• 6.2 “水下风车”自对流与变桨距系统半物理仿真试验研究85-92
• 6.2.1 启动状态86-88
• 6.2.2 低于额定流速运行工况88-89
• 6.2.3 高于额定流速运行工况89-90
• 6.2.4 停机工况90-92
• 6.3 本章小结92-93
• 第七章 结论与展望93-95
• 7.1 课题总结93
• 7.2 展望93-95
• 参考文献95-98
• 附录98-99
• 致谢99

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