海浪發(fā)電模擬裝置的動靜態(tài)特性及無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究.pdf

1、目前，全球能源短缺問題的日益嚴(yán)重和溫室效應(yīng)的不斷加劇，使得尋找清潔、廉價和可再生能源的任務(wù)迫在眉睫。在目前眾多的新能源中，海洋能以其顯著的優(yōu)點和巨大的利用價值受到了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。其中，通過波浪能進行發(fā)電是海洋能利用的重要方式之一，因此，進行海浪發(fā)電技術(shù)的研究具有深刻和廣泛的現(xiàn)實意義。“海浪發(fā)電模擬實驗裝置”的研究依托于國家海洋局可再生能源專項資金項目“120kW漂浮式液壓海浪發(fā)電站中試”（編號:GHME2010ZC01），旨在為該項

2、目工程樣機的整體設(shè)計提供技術(shù)參考和理論依據(jù)，結(jié)合工程樣機的原理及設(shè)計需求，進行了本課題的研究工作。
　　 首先，論文闡述了國內(nèi)外海浪發(fā)電技術(shù)與海浪模擬技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，研究了無線通信技術(shù)在海浪發(fā)電技術(shù)中的應(yīng)用，根據(jù)工程樣機的原理及設(shè)計需求，設(shè)計了海浪發(fā)電模擬實驗裝置的機械結(jié)構(gòu)，通過對工程樣機的工況分析，計算了海浪模擬液壓伺服系統(tǒng)和發(fā)電液壓系統(tǒng)中相關(guān)液壓元件的技術(shù)參數(shù)，并對這些液壓元件進行了選型，在此基礎(chǔ)上建立了該實驗裝置

3、的海浪模擬液壓伺服系統(tǒng)和發(fā)電液壓系統(tǒng)。
　　 其次，研究了海浪發(fā)電模擬實驗裝置中海浪模擬液壓伺服系統(tǒng)的硬件組成及控制原理，利用控制工程基礎(chǔ)、流體動力控制等學(xué)科理論，建立了海浪模擬液壓伺服系統(tǒng)閥控缸數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上，得到了海浪模擬液壓伺服系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，結(jié)合相關(guān)參數(shù)的計算，建立了海浪模擬液壓伺服系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。利用MATLAB軟件，采用Bode穩(wěn)定判據(jù)，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行了判定。在海浪模擬液壓伺服系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，基于Si

4、mulink平臺，建立了海浪模擬液壓伺服系統(tǒng)的PID控制仿真模型。通過對系統(tǒng)階躍信號、方波信號和正弦信號輸入響應(yīng)的仿真研究，可以發(fā)現(xiàn):在加入了PID控制算法以后，系統(tǒng)的響應(yīng)更加迅速，振蕩及響應(yīng)誤差明顯減小，穩(wěn)定性得到了明顯改善。
　　 然后，基于AMESim仿真軟件，分別建立了海浪模擬液壓伺服系統(tǒng)和發(fā)電液壓系統(tǒng)的AMESim仿真模型，在此基礎(chǔ)上，完成了海浪發(fā)電模擬綜合液壓系統(tǒng)的AMESim建模;設(shè)置了模型中相關(guān)液壓元件的仿真參數(shù)

5、，并仿真運行，討論了蓄能器對發(fā)電液壓系統(tǒng)響應(yīng)特性及發(fā)電品質(zhì)的影響，可以發(fā)現(xiàn):選擇合適的蓄能器有助于提高系統(tǒng)的發(fā)電效率，優(yōu)化發(fā)電的品質(zhì)。通過實驗，分析了海浪發(fā)電模擬實驗裝置的響應(yīng)特性，與仿真結(jié)果對比，驗證了仿真優(yōu)化結(jié)果的正確性及合理性。該研究結(jié)果對于海浪發(fā)電模擬實驗裝置和工程樣機的優(yōu)化設(shè)計具有重要的指導(dǎo)意義。
　　 最后，在海浪發(fā)電模擬實驗裝置系統(tǒng)性能研究的基礎(chǔ)上，討論了海浪發(fā)電裝置的數(shù)據(jù)采集問題，研究了無線通信技術(shù)在海浪發(fā)電數(shù)據(jù)

6、采集技術(shù)中的應(yīng)用。利用GPRS無線通信技術(shù)，開發(fā)了一套基于GPRS的海浪發(fā)電無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的開發(fā)不僅實現(xiàn)了無人值守條件下海浪發(fā)電裝置的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測，而且具有結(jié)構(gòu)簡單、自動化程度高、成本低、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。在建立無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，開發(fā)了系統(tǒng)的有線數(shù)據(jù)采集功能，使海浪發(fā)電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到了進一步的完善。通過數(shù)據(jù)采集試驗，驗證了海浪發(fā)電無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實用性能，討論了耗電負載功率對系統(tǒng)發(fā)電效率、發(fā)電品質(zhì)的影響。研