基于波浪能的新型海洋浮標(biāo)發(fā)電系統(tǒng)研究

【摘要】：海洋浮標(biāo)是根據(jù)海洋水文氣象預(yù)報(bào)、海洋資源開發(fā)而發(fā)展起來的一種新型現(xiàn)代化的海洋水文氣象觀測平臺。為保證氣象站能在惡劣的環(huán)境中進(jìn)行長期、連續(xù)、全天候的工作，其供電系統(tǒng)必須穩(wěn)定可靠。目前，海洋浮標(biāo)一般采用蓄電池和太陽能電池板聯(lián)合供電，但因?yàn)橥鶎夥到y(tǒng)的充放電控制不合理，導(dǎo)致在連日晴天時(shí)會出現(xiàn)過充電而損壞蓄電池，陰雨天氣則造成浮標(biāo)系統(tǒng)供電不足甚至斷電。本課題研究了一種圓筒式波浪發(fā)電機(jī)裝置，可將波浪能轉(zhuǎn)化為電能，供海洋浮標(biāo)使用，實(shí)現(xiàn)就地取材，保證海洋浮標(biāo)穩(wěn)定長期運(yùn)行?？梢蕴娲铍姵睾吞柲茈姵匕澹瑢τ诮档腿斯ぞS護(hù)費(fèi)用，開發(fā)新能源具有重大的理論和現(xiàn)實(shí)意義。 本文研究了一種圓筒型永磁直線發(fā)電機(jī)，采用直線往復(fù)運(yùn)動的永磁體振子作為發(fā)電機(jī)勵(lì)磁，可以直接與波浪的起伏運(yùn)動特點(diǎn)相吻合，將直線運(yùn)動的波浪能轉(zhuǎn)化為電能，簡化了波浪能的轉(zhuǎn)化過程，省去了各種傳動裝置，永磁直線電機(jī)是革新傳統(tǒng)波浪發(fā)電系統(tǒng)的良好選擇。利用ANSYS軟件對電機(jī)電磁場進(jìn)行數(shù)值計(jì)算和有限元分析，并仿真了其額定運(yùn)行狀態(tài)的各性能參數(shù)。根據(jù)仿真結(jié)果，對電機(jī)結(jié)構(gòu)加以修改，減小了電機(jī)的振動，使發(fā)電機(jī)性能優(yōu)化。 為了最大限度的提高波浪能的轉(zhuǎn)化效率，本文對浮子的形狀進(jìn)行了分析，得出圓柱型對于吸收波浪能的效率最高；其次對浮筒的受力建立了數(shù)學(xué)模型，分析了在給定平均浪高和頻率的波浪作用下，浮筒的尺寸、質(zhì)量與電機(jī)功率的對應(yīng)關(guān)系。并運(yùn)用SIMUlink軟件對浮筒的位移以及電機(jī)的輸出功率進(jìn)行了仿真，從而確定浮筒的尺寸、質(zhì)量，以及電機(jī)的功率，使其充分吸收海浪能。 裝置的總質(zhì)量和電機(jī)功率是根據(jù)不同海況得出的，對于研究一般海域具有通用性，可根據(jù)不同的海況設(shè)計(jì)不同大小的裝置提高波浪能的轉(zhuǎn)化效率。 【關(guān)鍵詞】：海洋浮標(biāo) 海浪發(fā)電 永磁直線電機(jī) 電機(jī)設(shè)計(jì) 有限元分析
【學(xué)位授予單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TM612
【目錄】：

• 摘要9-10
• Abstract10-12
• 第1章 緒論12-21
• 1.1 課題研究的背景與意義12-14
• 1.2 波浪發(fā)電的基本原理14-17
• 1.2.1 振蕩水柱技術(shù)15
• 1.2.2 筏式技術(shù)15-16
• 1.2.3 鴨式技術(shù)16-17
• 1.2.4 收縮波道技術(shù)17
• 1.3 國內(nèi)外發(fā)展技術(shù)的應(yīng)用17-19
• 1.4 論文的主要研究內(nèi)容19-21
• 第2章 永磁直線發(fā)電機(jī)的基本原理21-39
• 2.1 直線發(fā)電機(jī)的基本原理和結(jié)構(gòu)22-27
• 2.1.1 基本原理22-24
• 2.1.2 基本結(jié)構(gòu)24-27
• 2.2 直線電機(jī)的基本分類27-28
• 2.3 直線電機(jī)的分析方法28-31
• 2.3.1 推力-速度特性28-30
• 2.3.2 推力（電流）-氣隙特性30
• 2.3.3 直線電機(jī)的品質(zhì)因數(shù)30-31
• 2.4 直線電機(jī)的邊端效應(yīng)問題31-33
• 2.5 電磁場數(shù)值計(jì)算方法在永磁電機(jī)中的應(yīng)用33-38
• 2.5.1 邊界條件的確定34
• 2.5.2 區(qū)域離散34-36
• 2.5.3 插值函數(shù)的選擇36
• 2.5.4 方程組的建立36-37
• 2.5.6 求解代數(shù)方程組37-38
• 2.6 本章小結(jié)38-39
• 第3章 直線電機(jī)的設(shè)計(jì)39-59
• 3.1 ANSYS 軟件介紹41-43
• 3.2 電機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)43-44
• 3.3 永磁材料的選擇44-45
• 3.4 定子齒槽的設(shè)計(jì)45-47
• 3.4.1 繞組的設(shè)計(jì)45-46
• 3.4.2 槽型的選擇46-47
• 3.5 氣隙密度的選擇47-48
• 3.6 空載磁場分析48-52
• 3.7 負(fù)載磁場的分析52-56
• 3.8 HALBACH永磁陣列在永磁直線發(fā)電機(jī)中的利用56-58
• 3.9 本章小結(jié)58-59
• 第4章 浮子的受力分析與計(jì)算59-74
• 4.1 浮子形狀的選擇59-61
• 4.2 浮筒與電機(jī)參數(shù)分析61-62
• 4.3 浮筒在海浪中的受力分析62-63
• 4.3.1 浮筒在海水中的浮力62-63
• 4.3.2 浮筒所受的反電磁力63
• 4.4 發(fā)電機(jī)功率的求取63-67
• 4.4.1 海浪發(fā)電系統(tǒng)參數(shù)分析63-65
• 4.4.2 發(fā)電機(jī)功率在額定海浪下的確定65-66
• 4.4.3 真實(shí)海浪的研究66-67
• 4.5 系統(tǒng)仿真67-73
• 4.5.1 額定海浪情況下的仿真68-70
• 4.5.2 模擬真實(shí)海浪70-73
• 4.6 本章小結(jié)73-74
• 第5章 結(jié)論74-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文79-80
• 致謝80

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來了解更多相關(guān)內(nèi)容

海洋能發(fā)電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與前景    游亞戈;李偉;劉偉民;李曉英;吳峰;

澳大利亞的新型海浪發(fā)電系統(tǒng)    張欽芝

新型圓筒直線電機(jī)推力的解析與數(shù)值方法研究    孔凡讓,趙吉文,劉維來,張平,何清波

澳大利亞科學(xué)家開發(fā)海浪發(fā)電新技術(shù)    劉曉荻

改進(jìn)波浪發(fā)電浮標(biāo)性能的試驗(yàn)研究    黃國樑，馮伯俊，劉天威，龔驊，張文虎

大萬山岸式振蕩水柱波力電站的輸出功率    余志,蔣念東,游亞戈

在挪威研究波浪能    余志

后彎管波力發(fā)電浮標(biāo)模型性能試驗(yàn)研究    梁賢光,王偉,杜彬,蔣念東

海洋能是人類未來能源的希望    毛秀珍,徐燕椿

海洋環(huán)境監(jiān)測技術(shù)綜述    劉巖,王昭正

浮子式波浪發(fā)電裝置設(shè)計(jì)及其功率特性研究    孟揚(yáng)

高流動性注塑鐵氧體材料的研究    奚巧琴

一種新型漂浮式波浪發(fā)電系統(tǒng)研究    范航宇

稀土永磁往復(fù)式直線發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)研究    楊波

海浪發(fā)電用永磁直線同步發(fā)電機(jī)參數(shù)分析以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化    李丹

磁懸浮列車中直線發(fā)電機(jī)電樞繞組電阻和電感的計(jì)算    劉慧娟,張奕黃

基于直線直流電機(jī)的無人機(jī)發(fā)射技術(shù)研究    張安平;陳國平;裴錦華;

交流直線電機(jī)矢量變換控制軟換向方法及實(shí)現(xiàn)    樊鋒,劉強(qiáng)

基于FPGA的直接驅(qū)動閥用音圈電機(jī)功率驅(qū)動器    王大彧;郭宏;于凱平;張立佳;

基于遺傳算法的雙余度無刷直流電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)    武志勇;郭宏;呂振華;錢浩;

JQB2起動器配用自耦變壓器各線段電流的一種新算法    趙秋娣;

JQB_2型系列電機(jī)起動控制器設(shè)計(jì)    趙秋娣;姜淑榮;楊曉慧;

直線感應(yīng)電機(jī)磁場定向控制系統(tǒng)仿真    王飛飛;黃斌;胡波;

磁懸浮列車直線感應(yīng)電機(jī)恒轉(zhuǎn)差頻率磁場定向控制    尚敬;楊大成;廖長鑫;魏凱;

定子斜槽對永磁電機(jī)軸承的影響    何思源;符敏利;楊金霞;

大氣隙直線感應(yīng)電機(jī)矢量控制系統(tǒng)建模與仿真    王立強(qiáng);雷美珍;盧琴芬;葉云岳;

基于虛擬儀器的三相直線感應(yīng)電機(jī)靜態(tài)測試系統(tǒng)    王立強(qiáng);盧琴芬;葉云岳;雷美珍;

直線振蕩電機(jī)諧振頻率跟蹤策略研究    于明湖;張玉秋;葉云岳;姚澤勇;盧琴芬;

基于永磁直線電機(jī)的倒立擺創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺設(shè)計(jì)    曹榮敏;周惠興;陳現(xiàn)敏;文華強(qiáng);

永磁同步電機(jī)氣隙長度對電抗參數(shù)影響的研究    王曉遠(yuǎn);王平欣;

直驅(qū)式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)優(yōu)化    高俊;安忠良;孫曉明;

永磁無刷直流電動機(jī)的噪聲振動分析    陳中科;陳麗香;唐任遠(yuǎn);

電動汽車用永磁同步電機(jī)鐵耗分析    徐福增;沈啟平;韓雪巖;唐任遠(yuǎn);

高效節(jié)能的直驅(qū)技術(shù)及其應(yīng)用    葉云岳;

電機(jī)散熱計(jì)算方法探討    覃新川;文宏剛;陸凌嘯;

碟形越浪式波能發(fā)電裝置的水動力性能研究    黃燕

洛侖茲平面電機(jī)的結(jié)構(gòu)動態(tài)特性研究    雷金

高速大推力直線感應(yīng)電機(jī)的電磁理論與設(shè)計(jì)研究    楊通

斯特林型兩級脈管制冷機(jī)理論與實(shí)驗(yàn)研究    顏鵬達(dá)

基于全局任務(wù)坐標(biāo)系的精密輪廓運(yùn)動控制研究    胡楚雄

浮力擺式波浪能發(fā)電裝置關(guān)鍵技術(shù)研究    張大海

大功率調(diào)制氣流聲源的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究    趙云

高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子損耗及通風(fēng)散熱研究    邢軍強(qiáng)

變頻電源供電永磁同步電動機(jī)幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)研究    趙國新

超高效異步電機(jī)損耗模型及降耗措施研究    趙海森

弧形直線電機(jī)伸縮門及其控制研究    張志華

圓筒型永磁直線同步電機(jī)電磁性能及溫度場研究    王旭強(qiáng)

浮子式波浪發(fā)電裝置設(shè)計(jì)及其功率特性研究    孟揚(yáng)

閉式海洋溫差發(fā)電系統(tǒng)性能研究    鐘爽

采油中心的設(shè)計(jì)與動力學(xué)分析    易昌

質(zhì)譜式海水污染物快速測量系統(tǒng)的研究    惠力

不規(guī)則波作用下沉箱防波堤兼作岸式波力發(fā)電裝置性能研究    楊國華

永磁直線同步電動機(jī)無繩電梯控制裝置研究    康洪超

數(shù)控機(jī)床直線電機(jī)驅(qū)動運(yùn)動控制算法仿真分析研究    馮巧紅

永磁同步電機(jī)設(shè)計(jì)與特性分析    張漢允

磁性塑料及其應(yīng)用    陳洵

高矯頑力永磁鐵氧體的試制與添加劑的選擇    李仲慶,宋后定

M型永磁鐵氧體的現(xiàn)狀與進(jìn)展    劉先松,都有為

永磁、軟磁鐵氧體的歷史進(jìn)程    都有為

我國鐵氧體永磁的現(xiàn)狀與發(fā)展    羅吉和，黃剛

添加CaO、V_2O_5對高頻MnZn鐵氧體性能的影響    余忠,蘭中文,王京梅

稀土永磁的新進(jìn)展及其在電機(jī)中的應(yīng)用    唐任遠(yuǎn)

我國海洋能資源開發(fā)現(xiàn)狀和戰(zhàn)略目標(biāo)及對策    王傳昆

當(dāng)今世界海洋發(fā)電發(fā)展趨勢    徐柏林,馬勇,金英蘭

永磁直線振蕩電機(jī)各種勵(lì)磁磁場的有限元分析    汪玉鳳,高貴生,喬和

永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)研究    陳榮

鉸接塔平臺非線性動力特性研究    謝文會

Powerformer空載性能及電磁參數(shù)的分析計(jì)算    劉裕娟

直線感應(yīng)電動機(jī)起動性能及參數(shù)的有限元分析    王玉海

波浪能獨(dú)立穩(wěn)定發(fā)電與制淡系統(tǒng)    

波浪能協(xié)奏曲    本刊編輯部;

我國近海波浪能資源調(diào)查與評估    張松;劉富鈾;張濱;馬治忠;姜波;

中國海波浪能資源分析    聞斌;薛彥廣;張芳苒;趙越超;

雙浮體波浪能轉(zhuǎn)換裝置中重心布置對波浪能吸收影響分析    王曉明;尚建忠;張志雄;

在挪威研究波浪能    余志

從水下開發(fā)利用波浪的能量    

中國海波浪能資源研究現(xiàn)狀及前景展望    林剛;鄭崇偉;孫巖;楊松;賈晨;

中國大陸沿岸波浪能分布初步研究    王綠卿;馮衛(wèi)兵;唐筱寧;龔政;

一種波浪能吸收轉(zhuǎn)換機(jī)    丁明成,于西昌

基于虛擬樣機(jī)的波浪能驅(qū)動系統(tǒng)仿真研究    張穎;吳成東;董再勵(lì);李孟歆;

液態(tài)金屬磁流體波浪能直接發(fā)電演示裝置的數(shù)值分析    趙凌志;彭燕;沙次文;許玉玉;李然;劉保林;李建;

液態(tài)金屬磁流體波浪能直接發(fā)電試驗(yàn)研究    李建;彭燕;趙凌志;劉保林;沙次文;許玉玉;李然;李雪臨;

底鉸搖板式波浪能裝置的水動力特性    趙海濤;徐偉;郝春玲;沈家法;孫志林;寧德志;

臺灣海峽及其鄰近海域波浪能資源評估    李靖;周林;鄭崇偉;陳曉斌;

浮子參數(shù)對波浪能吸收效能的影響分析    倪歆韻;繆泉明;

浙江近海自然海況條件下波浪能統(tǒng)計(jì)分析    楊忠良;施偉勇;張俊彪;葉欽;

基于慣性擺的波能獲取研究    張穎;李孟歆;侯亮;

雙行程做功波浪能液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真研究    張大海;李偉;林勇剛;鮑經(jīng)緯;黃煒;

海洋能開發(fā)利用的新技術(shù)概覽    孫曉晶;

新式船只能從波浪中捕捉能源    劉霞

走向商業(yè)化的波浪能    趙琳琳 譯 美國《紐約時(shí)報(bào)》

新型漂浮式波浪能裝置成功發(fā)電    記者 張建列 通訊員 謝舜源

首座波浪能穩(wěn)定發(fā)電系統(tǒng)面世    何方

我國海洋能源開發(fā)又有突破性進(jìn)展    高 琳 　唐 晗

科學(xué)家欲用波浪能替代石油    楊現(xiàn)慶

波浪能開發(fā)進(jìn)入業(yè)界視野    本報(bào)記者 王曉蘇

世界先進(jìn)的波浪能技術(shù)    國家海洋技術(shù)中心 羅續(xù)業(yè)

開發(fā)利用新能源的新途徑    施緯

向海洋波浪要電能    本報(bào)實(shí)習(xí)記者 劉澤強(qiáng) 通訊員 任永華

海上風(fēng)能與波浪能綜合研究利用    裴麗

振蕩浮子液壓式波浪能利用裝置的研究    黃晶華

海洋浮標(biāo)波浪能供電裝置設(shè)計(jì)研究    姜琳琳

波浪能液壓轉(zhuǎn)換系統(tǒng)效率測試平臺的設(shè)計(jì)與研究    劉啟強(qiáng)

波浪能驅(qū)動的機(jī)動浮標(biāo)的動態(tài)分析與設(shè)計(jì)    戴源

基于頻域模型和時(shí)域模型的波浪能評估計(jì)算    魏茂興

山東半島波浪能資源的調(diào)查與模擬分析研究    王宏基

波浪能能量轉(zhuǎn)換效率測試平臺的控制與數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)    王國棟

波浪能、潮流能試驗(yàn)場方案設(shè)計(jì)與并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)研究    唐楊

基于波浪能的新型海洋浮標(biāo)發(fā)電系統(tǒng)研究    鄔法磊