水平軸潮流發(fā)電水輪機最大功率捕獲技術研究.pdf

1、隨著人類社會的發(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)的關鍵設備,其獲能效率的高低直接關系到整個潮流發(fā)電裝置的設計成功與否。潮流的周期性漲落,使得水輪機輸出功率脈動變化,同時由于國內(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,因此如何實現(xiàn)水輪機功率輸出的穩(wěn)定性以及能量捕獲的最大化利用將是潮流能發(fā)電裝置的一個關鍵技術。
　　 本文從水輪機的最大能量捕獲作為出發(fā)點,結(jié)合目前比較成熟的風力發(fā)電技術與潮流發(fā)電本身的特點,研究水平軸潮流發(fā)電系統(tǒng)的最大能量捕獲策略,并通過模型實驗來驗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)外相關資料的基礎上,介紹了潮流能發(fā)電裝置的最新研究進展以及潮流發(fā)電技術的前景,闡述了潮流能發(fā)電系統(tǒng)所采用的功

3、率控制技術、變速恒頻技術及其實現(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)進行了分析,引出了變槳距的原理,同時就驅(qū)動方式及運行狀態(tài)進行了論述,為系統(tǒng)的設計提供理論基礎。
　　 介紹了潮流發(fā)電裝置的基本構(gòu)成與發(fā)電系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu),其中包括永磁同步發(fā)電機、不可控整流、DC/DC變換等部分,然后就變槳距的設計及驅(qū)動方式展開論述,并詳細介

4、紹了發(fā)電機選型、電力變換系統(tǒng)控制原理、以及槳葉驅(qū)動伺服電機的功率計算,最后建立了潮流發(fā)電水輪機的數(shù)學模型。
　　 對比了大量風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,提出了變步長求導MPPT(Maximum Power Point Tracking)算法,克服了傳統(tǒng)爬山搜索法與三點比較法中固定步長導致系統(tǒng)收斂慢且易震蕩的缺點。
　　 搭建了基于虛擬儀器技術與嵌入式實時操作系統(tǒng)的潮流發(fā)電水輪機模型實驗平