波浪能控制器及其发电系统研究与设计

论文摘要

海洋波浪能无污染且储量巨大,因此研究波浪能发电对发展海洋经济、保障海洋权益具有重大的现实意义。靠近陆地的波浪能发电容易接入电网,技术相对成熟。而在远离大陆的海洋中,波浪能的储量更为丰富,但是难以接入电网。当前波浪能发电技术形式很多。其中点吸收式波浪能发电装置具有体积小,转换效率高等优势。但是单机功率较小,需要多台并联运行。所以,本文重点研究基于该装置的波浪能控制器以及发电系统的能量管理策略。本文首先通过仿真实验,研究了不同海浪情况下该装置的发电特性。结果表明,该装置的输出具有随机性和不可预测性。在发电系统中,能量的平衡及母线电压的稳定至关重要。因此本文研究并设计了一种波浪能控制器,对电能进行电力变换和控制,同时研究了发电系统的能量管理策略,以解决上述问题。本文提出一种基于H桥式Buck-Boost电路的波浪能控制器。推导分析了相关参数以及控制算法,搭建Matlab Simulink仿真模型,进行了仿真分析。结果表明该控制器设计合理,性能较高。本文设计和实现了波浪能控制器的软硬件实验部分,并利用发电机、波浪能控制器、蓄电池以及模拟负载搭建实验平台。实验结果进一步验证了波浪能控制器在解决输出不稳定问题上的有效性。最后本文设计了波浪能发电系统的整体结构,对三台波浪能控制器的并联稳压问题,提出下垂控制策略并进行仿真实验。同时,本文提出了分层能量管理策略,实现了系统的稳定运行。

论文目录

摘要

abstract

第一章绪论

1.1 课题的目的及意义

1.2 国内外波浪能发电技术发展现状

1.2.1 振荡水柱式波浪能发电技术

1.2.2 摆式波浪能发电技术

1.2.3 点吸收式波浪能发电技术

1.2.4 波浪能发电技术存在的问题

1.3 本文主要研究内容

第二章点吸收式波浪能发电仿真实验

2.1 波浪能发电仿真实验建模

2.1.1 波浪能发电仿真实验原理

2.1.2 波浪能发电仿真实验模型建立

2.2 波浪能发电仿真实验分析

2.2.1 不同幅值下的仿真实验

2.2.2 不同频率下的仿真实验

2.2.3 波浪能发电仿真实验结论

2.3 本章小结

第三章波浪能控制器的设计及仿真实验

3.1 波浪能控制器的结构设计

3.2 H桥式Buck-Boost电路工作原理

3.2.1 降压工作模式

3.2.2 升压工作模式

3.2.3 直通模式

3.2.4 断开模式

3.3 波浪能控制器Buck-Boost电路仿真参数计算

3.3.1 工作点选取

3.3.2 降压工作模式参数计算

3.3.3 升压工作模式参数计算

3.4 H桥式Buck-Boost主电路建模

3.5 双闭环控制模块设计

3.5.1 小信号模型的建立

3.5.2 闭环控制策略

3.5.3 闭环控制系统PI调节器的设计

3.6 仿真实验分析

3.7 本章小结

第四章波浪能控制器软硬件设计与实验

4.1 系统硬件设计

4.1.1 主电路器件选型

4.1.2 硬件控制电路设计

4.2 控制系统软件设计

4.2.1 控制系统软件主程序设计

4.2.2 PWM子程序设计

4.2.3 人机交互软件设计

4.3 波浪能控制器实验分析

4.4 本章小结

第五章波浪能发电系统的设计

5.1 波浪能发电系统结构

5.2 均流控制策略研究

5.2.1 下垂控制策略

5.2.2 下垂控制应用与仿真

5.3 波浪能发电系统能量管理

5.3.1 分层能量管理控制策略

5.3.2 分层控制策略的实现

5.4 本章小结

第六章总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 齐霖

导师: 王春杰

关键词: 波浪能,电路,发电系统,点吸收式,能量管理

来源: 天津理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 海洋学,新能源,电力工业

单位: 天津理工大学

基金: 赵顺利老师的天津市自然科学基金(No.18JCQNJC74600)

分类号: P743.2;TM612

总页数: 67

文件大小: 2651K

下载量: 136

波浪能控制器及其发电系统研究与设计

论文摘要

论文目录

文章来源

相关论文文献

猜你喜欢