海流能發(fā)電技術(shù)中電力變換系統(tǒng)的優(yōu)化研究

【摘要】：可再生能源的利用近幾年來(lái)逐步成為政府和社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)，它的利用不僅可以緩解中國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展過(guò)程中煤炭和石油等能源供應(yīng)緊張的壓力，還可以改善我國(guó)能源結(jié)構(gòu)，保護(hù)大氣環(huán)境，減輕環(huán)境污染，促進(jìn)中國(guó)經(jīng)濟(jì)走上可持續(xù)發(fā)展的道路。可再生能源包括風(fēng)能，太陽(yáng)能，海流能等。其中海流能的合理利用和開發(fā)一直是我國(guó)發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)。利用海流能來(lái)發(fā)電，不僅可以緩解當(dāng)下的能源危機(jī)問(wèn)題，而且具有可持續(xù)性，無(wú)污染性，對(duì)沿海居民的用電也帶來(lái)了很大的方便，是解決民生的大事。本文基于海流能發(fā)電這一課題，包含以下內(nèi)容： 搭建了海流能發(fā)電系統(tǒng)的整體模型。海流能發(fā)電系統(tǒng)是一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)，它包括三個(gè)部分：水輪發(fā)電機(jī)組，電力變換系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)。這三部分是一個(gè)整體，互相之間相輔相成，無(wú)論是從控制算法還是電力回路來(lái)說(shuō)都需要考慮全面，設(shè)計(jì)出穩(wěn)定性較高，發(fā)電效率較高的系統(tǒng)。 確定了水輪機(jī)，傳動(dòng)裝置，發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，并且建立了它們的仿真模型。洋流發(fā)電的特點(diǎn)在于它的流速是時(shí)變的，因此發(fā)出的電的頻率也是時(shí)變的，而且其發(fā)電質(zhì)量與水輪機(jī)，傳動(dòng)裝置，發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型都是相關(guān)的。所以研究這些裝置的數(shù)學(xué)模型對(duì)于確定整個(gè)電力系統(tǒng)的主回路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有著重要的意義。 確定了功率變換電路中，三相整流電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。三相整流電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有很多，通過(guò)對(duì)三相單開關(guān)和六開關(guān)的仿真并考慮到系統(tǒng)的實(shí)際需要，最終確定了選擇三相單管PFC電路，并對(duì)其參數(shù)做出了一定的優(yōu)化。 對(duì)三相功率因數(shù)校正的算法進(jìn)行了研究。為了保證電網(wǎng)輸出電力效率能達(dá)到最大而確定了一種能進(jìn)行三相功率因數(shù)校正的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 【關(guān)鍵詞】：可再生能源 Boost PFC 功率變換電路 海流能發(fā)電系統(tǒng) 水輪機(jī)
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TM46;TM612
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 課題背景9-11
• 1.2 可再生能源發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.3 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求13
• 1.4 課題意義13-15
• 2 100kW 水平軸海流能發(fā)電系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)15-28
• 2.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)15-16
• 2.2 水輪發(fā)電機(jī)組水下監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)16-19
• 2.3 電力變換系統(tǒng)設(shè)計(jì)19-28
• 2.3.1 功率變換電路19-26
• 2.3.2 信號(hào)采集模塊26
• 2.3.3 控制算法模塊26-28
• 3 發(fā)電機(jī)組建模與仿真28-37
• 3.1 水輪機(jī)的建模與仿真28-30
• 3.1.1 水輪機(jī)簡(jiǎn)介28-29
• 3.1.2 水輪機(jī)數(shù)學(xué)模型29-30
• 3.2 齒輪箱與傳動(dòng)鏈模型30-32
• 3.2.1 齒輪箱簡(jiǎn)介30
• 3.2.2 傳動(dòng)鏈的數(shù)學(xué)模型30-32
• 3.3 發(fā)電機(jī)模型32-35
• 3.3.1 發(fā)電機(jī)介紹32-33
• 3.3.2 發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型33-35
• 3.4 發(fā)電機(jī)組 Matlab 模型35-37
• 3.4.1 水輪機(jī)的 Matlab 模型35-36
• 3.4.2 傳動(dòng)鏈的 Matlab 模型36
• 3.4.3 發(fā)電機(jī)組整體模型36-37
• 4 變流系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及分析37-50
• 4.1 功率因數(shù)校正的意義37-41
• 4.1.1 功率因數(shù)的定義37-38
• 4.1.2 功率因數(shù)校正的必要性38
• 4.1.3 功率因數(shù)校正算法38-41
• 4.2 三相 Boost PFC 電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)41-46
• 4.3 三相 Boost PFC 電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)化46-50
• 4.3.1 三相六開關(guān) boost 電路的仿真分析46-48
• 4.3.2 三相單開關(guān) boost 電路的仿真分析48-50
• 5 發(fā)電機(jī)組及變流系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)與分析50-63
• 5.1 三相單開關(guān) boost 電路的工作模態(tài)分析50-58
• 5.2 三相單開關(guān) boost 電路電感的器件參數(shù)的優(yōu)化選擇58-63
• 5.2.1 IGBT 開關(guān)頻率的選擇59
• 5.2.2 三相儲(chǔ)能電感的選擇59-63
• 6 結(jié)論63-64
• 6.1 總結(jié)63
• 6.2 展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-66
• 碩士期間發(fā)表（錄用）論文情況66-67
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷67-68
• 致謝68

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