海流能發(fā)電機組葉輪模擬及負載特性研究

【摘要】：當前,能源危機和傳統(tǒng)能源使用過程中的環(huán)境污染問題正引起越來越多人的關(guān)注。開發(fā)利用可再生的清潔能源是解決以上問題的一個重要途徑。由于海流能具有儲量豐富、受天氣影響小、能量密度高等優(yōu)點,海流能發(fā)電技術(shù)正成為國內(nèi)外的研究熱點,近年來得到了快速的發(fā)展。前期的實驗室內(nèi)探索研究對于海流能發(fā)電技術(shù)在工業(yè)上的推廣應用具有重要意義。本文基于為實驗提供方便,降低實驗成本的考慮,設計并試驗了海流能發(fā)電機組葉輪模擬裝置,并對機組的負載進行了理論分析和仿真研究。第一章歸納并總結(jié)了國內(nèi)外海流能發(fā)電裝備的研究進展,著重介紹了葉輪模擬裝置的研究現(xiàn)狀。基于此提出了本文的研究內(nèi)容和研究意義。第二章在介紹海流能發(fā)電裝置總體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,對葉輪的特性進行了理論研究。從微觀角度分析了葉片的受力情況,從宏觀角度研究了葉輪的捕能特性。此外,還分析了葉輪負載的結(jié)構(gòu),著重于研究蓄電池的充電方法及其控制過程。設計了分階段充電的蓄電池充電策略。第三章進行了葉輪模擬系統(tǒng)的具體設計。包括元件的選型,電氣連線圖的繪制和軟件設計等。其中軟件設計部分包括基于LabVIEW的上位機程序編寫以及基于PLC的下位機控制程序編寫。第四章對海流能發(fā)電裝置的負載特性進行了仿真研究。在MATLAB/Simulink中搭建了負載模型。分別分析了恒流速下和實際流速下的葉輪負載情況。第五章進行了葉輪負載特性和葉輪模擬裝置的實驗研究。詳細介紹了基于理論設計搭建的實際葉輪模擬系統(tǒng),對實驗時附加的液壓傳動系統(tǒng)及電氣負載做了說明。分別在階躍流速、正弦流速和實際流速下展開了實驗,并試驗研究了負載電阻變化時葉輪模擬裝置的輸出情況。實驗結(jié)果證明所設計的葉輪模擬裝置可有效模擬理論值。第六章對本文所做的工作進行了總結(jié),并提出了課題后續(xù)的研究方向。 【關(guān)鍵詞】：海流能發(fā)電裝置 葉輪模擬 分階段充電 葉輪負載
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM31
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 1 緒論11-22
• 1.1 選題背景及研究意義11-14
• 1.1.1 選題背景11-13
• 1.1.2 研究意義13-14
• 1.2 課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-21
• 1.2.1 海流能發(fā)電技術(shù)的研究現(xiàn)狀14-18
• 1.2.2 葉輪模擬裝置研究現(xiàn)狀18-21
• 1.3 研究內(nèi)容21
• 1.4 本章小結(jié)21-22
• 2 海流能發(fā)電裝置系統(tǒng)分析與理論研究22-32
• 2.1 海流能發(fā)電裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)22-23
• 2.2 葉輪特性理論研究23-27
• 2.2.1 葉素理論23-25
• 2.2.2 葉輪捕能特性25-27
• 2.3 海流能發(fā)電裝置葉輪負載分析27-31
• 2.3.1 海流能發(fā)電裝置葉輪負載構(gòu)成27-28
• 2.3.2 蓄電池充電策略及其特性28-30
• 2.3.3 蓄電池充電控制電路分析30-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 3 葉輪模擬系統(tǒng)設計32-47
• 3.1 系統(tǒng)概述32-33
• 3.2 選型設計33-38
• 3.2.1 主要元件選型33-38
• 3.2.2 電氣設計38
• 3.3 軟件設計38-46
• 3.3.1 通信設置38-39
• 3.3.2 上位機程序39-42
• 3.3.3 下位機PLC程序42-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 4 海流能發(fā)電裝置負載特性分析47-68
• 4.1 負載模型搭建47-55
• 4.1.1 葉輪捕能系數(shù)獲取47-50
• 4.1.2 葉輪模型50-51
• 4.1.3 發(fā)電機與電氣負載模型51-55
• 4.2 負載特性仿真分析55-67
• 4.2.1 整體模型介紹與分析項目55-56
• 4.2.2 恒流速情況葉輪負載分析56-62
• 4.2.3 實際流速情況葉輪負載分析62-67
• 4.3 本章小結(jié)67-68
• 5 實驗研究68-85
• 5.1 負載特性實驗研究68-73
• 5.1.1 實驗說明68-69
• 5.1.2 實驗結(jié)果與仿真結(jié)果對比69-73
• 5.2 葉輪模擬裝置實驗研究73-77
• 5.2.1 實驗裝置介紹73-77
• 5.3 實驗結(jié)果及分析77-83
• 5.4 本章小結(jié)83-85
• 6 總結(jié)與展望85-87
• 6.1 課題及論文總結(jié)85-86
• 6.2 工作展望86-87
• 參考文獻87-89

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