水平軸海流能發(fā)電裝備能量管理控制系統(tǒng)的研究

【摘要】：能源危機(jī)使得傳統(tǒng)能源已經(jīng)獨(dú)木難支,新能源開始發(fā)揮舉足輕重的作用。而占到地球面積71%的海洋蘊(yùn)含巨大的能量,其中的海流能由于分布廣泛、能量密度大、開采成本低且對生態(tài)環(huán)境影響小等特點(diǎn)在國內(nèi)外引起廣泛關(guān)注,各國政府和商業(yè)機(jī)構(gòu)競相投入大量研發(fā)資金。海流能的能量控制器是電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在海流能發(fā)電裝備上的綜合應(yīng)用,也是海流能發(fā)電裝備的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文通過數(shù)學(xué)建模、軟硬件設(shè)計(jì)和試驗(yàn)研究三個方面對水平軸海流能能量控制器展開了深入的研究。 論文首先綜述了國內(nèi)外海流能發(fā)電裝備的研究發(fā)展現(xiàn)狀,進(jìn)而聚焦于水平軸海流能發(fā)電裝備的控制方法的研究成果,重在分析不同的控制結(jié)構(gòu)和控制算法,以提出高效的控制方法。 其次,從流體的貝茲理論開始數(shù)學(xué)推導(dǎo)海流能最大功率跟蹤的理論基礎(chǔ),用演繹推理的方法分析了爬山法實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤的原理并提出DC-DC控制結(jié)構(gòu)和蓄電池充放電控制策略。 再次,對能量管理控制器進(jìn)行總體設(shè)計(jì),按照功能的不同將其劃分成整流濾波、DC-DC、IGBT驅(qū)動、信號采集等功能模塊。此后從葉輪和電機(jī)的參數(shù)入手,根據(jù)功能需求完成關(guān)鍵器件的選型并展開功能模塊的硬件設(shè)計(jì)。 接著,對能量管理控制器的應(yīng)用程序展開設(shè)計(jì)。在基于嵌入式Linux系統(tǒng)的軟件平臺上,本文對最大功率捕獲、蓄電池分階段定電壓的控制算法展開研究,同時設(shè)計(jì)系統(tǒng)LCD液晶屏的用戶界面。 最后,在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下搭建海流能能量管理控器的試驗(yàn)系統(tǒng),本文將葉輪的輸入與能量管理控制系統(tǒng)的輸出進(jìn)行分析比較,全面的分析控制系統(tǒng)的性能,對海流能最大功率跟蹤算法進(jìn)行驗(yàn)證。 通過對實(shí)驗(yàn)過程中各項(xiàng)數(shù)據(jù)的分析研究,本文證實(shí)了數(shù)學(xué)理論分析的正確性。同時設(shè)計(jì)制作出一套水平軸海流能能量控制系統(tǒng)的實(shí)物,為下一步現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)打好了基礎(chǔ)。 【關(guān)鍵詞】：水平軸海流能發(fā)電系統(tǒng) 能量控制 最大功率跟蹤 蓄電池充電
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：P743.1;TP273
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 目錄9-11
• 1 課題研究的背景和意義11-25
• 1.1 課題的研究背景11-13
• 1.2 國內(nèi)外海流能發(fā)電裝備的發(fā)展現(xiàn)狀13-20
• 1.2.1 海流能發(fā)電裝備的分類13-14
• 1.2.2 國外海流能研究現(xiàn)狀14-18
• 1.2.3 國內(nèi)海流能發(fā)展現(xiàn)狀18-20
• 1.3 海流能發(fā)電系統(tǒng)能量管理控制的研究現(xiàn)狀20-24
• 1.4 課題的主要研究內(nèi)容24-25
• 2 海流能發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成及運(yùn)行原理25-36
• 2.1 系統(tǒng)基本組成及功能25-26
• 2.2 最大功率跟蹤原理26-31
• 2.2.1 貝茲理論26-29
• 2.2.2 葉輪功率特性曲線29-30
• 2.2.3 最大功率跟蹤控制目標(biāo)30-31
• 2.2.4 葉輪的動力學(xué)分析31
• 2.3 最大功率跟蹤控制理論31-34
• 2.3.1 DC/DC變換器數(shù)學(xué)模型31-33
• 2.3.2 最大功率跟蹤原理33-34
• 2.4 能量存儲系統(tǒng)34-36
• 3 海流能發(fā)電裝備能量管理控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)36-54
• 3.1 控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)36-37
• 3.2 控制系統(tǒng)關(guān)鍵器件選型37-42
• 3.2.1 永磁體發(fā)電機(jī)選型37-38
• 3.2.2 電流傳感器與電壓傳感器38-40
• 3.2.3 IGBT及驅(qū)動芯片40-41
• 3.2.4 蓄電池41-42
• 3.3 控制系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)42-54
• 3.3.1 S3C2440開發(fā)板硬件介紹43-48
• 3.3.2 控制系統(tǒng)硬件模塊設(shè)計(jì)48-54
• 4 海流能發(fā)電裝備能量管理控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)54-65
• 4.1 軟件開發(fā)環(huán)境54-56
• 4.2 控制系統(tǒng)軟件模塊設(shè)計(jì)56-65
• 4.2.1 最大功率跟蹤法控制方案56-60
• 4.2.2 蓄電池分階段定電流充電控制方案60-62
• 4.2.3 液晶屏用戶界面設(shè)計(jì)62-65
• 5 海流能發(fā)電裝備能量管理控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究65-79
• 5.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的組成65-70
• 5.2 最大功率跟蹤控制實(shí)驗(yàn)70-79
• 5.2.1 Buck結(jié)構(gòu)性能測試70-72
• 5.2.2 恒轉(zhuǎn)速變功率實(shí)驗(yàn)72-75
• 5.2.3. 變轉(zhuǎn)速功率跟蹤試驗(yàn)75-77
• 5.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論77-79
• 6 總結(jié)與展望79-81
• 6.1 課題總結(jié)79-80
• 6.2 工作展望80-81
• 參考文獻(xiàn)81-87

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

變速恒頻雙饋發(fā)電機(jī)勵磁控制策略綜述    李輝,楊順昌,廖勇,何蓓

混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在小電網(wǎng)電力負(fù)荷中的應(yīng)用    李廣;談順濤;

三相SVPWM整流器在風(fēng)能最大功率點(diǎn)追蹤中應(yīng)用    佘岳;歐陽紅林;高平;李龍文;

變速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制技術(shù)綜述    凌禹;張同莊;

鉛酸蓄電池充電方法初探    賈英江,王立冬,王維斌

鉛酸蓄電池的充電方法與充電工藝    李俄收,吳文民

基于PC機(jī)的溫度控制實(shí)驗(yàn)裝置的開發(fā)    張丹紅;湯玲;陳建華;

高品質(zhì)抗混疊濾波器的設(shè)計(jì)    劉洪濤;吳云潔;

海洋潮流能資源估算方法研究進(jìn)展    呂新剛;喬方利;

我國海洋能研究與開發(fā)現(xiàn)狀分析    劉富鈾;趙世明;張智慧;徐紅瑞;孟潔;張榕;

水平軸潮流能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換率及功率控制研究    馬舜

霍爾相位傳感器組件及相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究    胡少堅(jiān)

小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)能量管理集成控制的研究    齊志遠(yuǎn)

柔性葉片潮流能水輪機(jī)水動力學(xué)性能研究    王樹杰

基于量子化學(xué)計(jì)算的汞的均相和非均相反應(yīng)機(jī)理研究    王守春

交流勵磁變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制技術(shù)研究    王旭辰

反饋類型的判斷方法    許婭

雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的H_∞魯棒控制    范普成;王長松;王志宇;楊建成;

電動公交客車充電站容量需求預(yù)測與仿真    王震坡;孫逢春;林程;

Vacon變頻器在風(fēng)力機(jī)模擬器中的應(yīng)用    李建林;高志剛;付勛波;李政珉;

串級調(diào)速技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀    曹以龍;江友華;陳宏偉;

直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制策略研究    方蒽;宋金梅;

永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)側(cè)變流器控制策略    付光杰;崔海龍;冉璇;鄭連亮;

生產(chǎn)工藝對極板廢品率的影響    賴仁忠

深循環(huán)VRLA電池充電方法的研究    岳超華;史鵬飛;王常波;

船舶航行信號指示燈調(diào)光器的改進(jìn)    李妍

W頻段混合集成體效應(yīng)管壓控振蕩器    徐建華;謝俊;徐銳敏;

基于無源性理論的風(fēng)力機(jī)最大風(fēng)能捕獲控制    楊金明;吳捷;楊蘋;楊俊華;鐘慶;

變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的最大功率捕獲的控制策略研究    杜志偉;趙峰;杜曉亞;

海流能量分布和利用研究的現(xiàn)狀和建議    陳學(xué)恩;郭佩芳;

加強(qiáng)潮流能發(fā)電的研究與開發(fā)    鮑獻(xiàn)文;王勇智;

潮流能資源的數(shù)值估算:以膠州灣口為例    呂新剛;喬方利;夏長水;

基于高分辨率數(shù)值模型的舟山群島海域潮流能資源分析    侯放;于華明;鮑獻(xiàn)文;

海鳥式海浪發(fā)電方法    王應(yīng)龍;王鐘鳴;

風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)耦合振動分析    李興國;何玉林;金鑫;杜靜;劉樺;

W頻段平面混合集成壓控振蕩器    徐建華;徐銳敏;謝俊;

分布式電源的概率建模及其對電力系統(tǒng)的影響    王敏

微波毫米波前端中的LTCC技術(shù)研究    王志剛

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

大型風(fēng)電機(jī)組變槳距控制策略研究    王哲

微電源并網(wǎng)同步檢測與定功率輸出控制技術(shù)研究    龔宇雷

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究    任海軍

繞線轉(zhuǎn)子無刷雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組設(shè)計(jì)和運(yùn)行特性研究    闞超豪

水平軸潮流能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換率及功率控制研究    馬舜

大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組獨(dú)立變槳距控制策略研究    張純明

雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究    高樂

兩輪自平衡電動車的關(guān)鍵技術(shù)研究    霍亮

葉柵附體對直葉水輪機(jī)的性能干擾研究    孟巧

大功率UPS電源蓄電池管理的研究    齊鑫

海洋潮流能發(fā)電控制系統(tǒng)研究    王剛

柔性葉片水輪機(jī)獲能區(qū)的研究及應(yīng)用    尹克金

雙饋風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)穩(wěn)定性研究    張忠志

變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行仿真及諧波特性研究    李斌

風(fēng)力機(jī)特性分析和模擬裝置開發(fā)    姜鑫

單相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究    張海鈺

基于交流母線的光伏系統(tǒng)充放電技術(shù)研究    董鋒

MBE生長的InAs薄膜Hall器件    周宏偉,曾一平,李歧旺,王紅梅,潘量,孔梅影

InAs薄膜Hall器件的材料生長與特性研究    王紅梅,曾一平,周宏偉,董建榮,潘棟,潘量,孔梅影

降落傘開傘過程的多結(jié)點(diǎn)模型仿真    潘星;曹義華;

小型VRLA電池分段恒流充電特性的研究    陳靜瑾

三相電壓型SVPWM整流器的SIMUlink建模與仿真    毛文喜;羅隆福;

A SURVEY OF THE OCEAN ENERGY RESOURCES IN CHINA    

抽水蓄能電站變速恒頻運(yùn)行的分析與設(shè)計(jì)    杜秀霞,倪受元

數(shù)字控制交-交變頻—同步電動機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真    馬小亮,許鎮(zhèn)琳,許勇,蔡昆

變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)用交流勵磁電源的研究    趙仁德,賀益康,黃科元,卞松江

基于模糊自整定PI控制的SSSC潮流控制器研究    王輝,王耀南,許維東

國內(nèi)外海洋能技術(shù)發(fā)展與展望    王傳崑;

    證券時報(bào)記者 于麗波

變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行與控制研究    劉其輝

大型風(fēng)力機(jī)變槳距控制技術(shù)研究    林勇剛

水輪機(jī)內(nèi)部流動分析與性能優(yōu)化研究    劉勝柱

豎軸潮流水輪機(jī)水動力性能理論與實(shí)驗(yàn)研究    汪魯兵

兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)控制技術(shù)研究    郭洪澈

大型并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制算法研究    葉杭冶

柔性葉片潮流能水輪機(jī)水動力學(xué)性能研究    王樹杰

水平軸海流能發(fā)電機(jī)械關(guān)鍵技術(shù)研究    劉宏偉

擺線式和蹼板式水輪機(jī)水動力性能計(jì)算方法研究    張桂湘

開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的研究    張慧

基于DSP的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)研究    魏昌洲

電壓空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)的研究及其實(shí)現(xiàn)    肖春燕

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電控制系統(tǒng)的研究與開發(fā)    王宇

彈簧控角豎軸直葉水輪機(jī)水動力性能研究    陳晗

基于DSP的SVPWM矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的研究    楊勇

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)中蓄電池充放電控制器的研究    鐘勇

獨(dú)立運(yùn)行小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)負(fù)載跟蹤和充放電集成控制    趙強(qiáng)

水平軸風(fēng)力機(jī)空氣動力學(xué)數(shù)值模擬    張義華

海流能利用技術(shù)研究進(jìn)展與展望    劉美琴;仲穎;鄭源;趙振宙;

海流能發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率測試技術(shù)研究    王海峰;熊焰;崔琳;郭毅;黃勇;王鑫;楊立;

海洋能源的種類    余志

海流能增速管糾正偏流的實(shí)驗(yàn)研究    王立;董志勇;張旭;韓偉;俞小偉;

海洋能源的種類    宋增揚(yáng)

海流發(fā)電發(fā)展方向及技術(shù)路線思考    田應(yīng)元;張?jiān)坪?任翀;

海洋能    

夏季北黃海南部定點(diǎn)高分辨率實(shí)測海流分析    于華明;鮑獻(xiàn)文;朱學(xué)明;陳學(xué)恩;吳德星;

水平軸螺旋槳式海流能發(fā)電裝置模型分析及試驗(yàn)研究    劉宏偉;李偉;林勇剛;馬舜;

我國海洋能資源的初步分析    王傳崑;

水平軸海流能水輪機(jī)葉片的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究    王儉超;王樹杰;李偉;袁鵬;邱飛;

海/潮流能發(fā)電裝置液壓型能量傳動系統(tǒng)研究    劉宏偉;李偉;林勇剛;馬舜;

海洋能開發(fā)利用的新技術(shù)概覽    孫曉晶;

正向海流情形雙向葉片渦輪機(jī)文丘里型增速裝置    董志勇;王立;張旭;韓偉;俞小偉;顏效凡;

水平軸螺旋槳式海流能發(fā)電技術(shù)研究    李偉;林勇剛;劉宏偉;馬舜;

海潛Ⅱ型遙控潛水器    李智剛;康守權(quán);張艾群;

水平軸海流能水輪機(jī)水槽模型實(shí)驗(yàn)研究    王樹杰;王儉超;袁鵬;厲文超;王英英;陳存福;邱飛;

海洋水下儀器超低流速電能補(bǔ)充技術(shù)研究    張雪明;徐明奇;王巖峰;孫培光;

自變距雙向流潮流能電站專用水平軸透平設(shè)計(jì)    張雪明;徐明奇;朱挽強(qiáng);

海/潮流能發(fā)電裝置葉片翼形優(yōu)化及氣蝕研究    劉宏偉;李偉;林勇剛;

海洋——人類未來的能源庫    張秋旭

海洋能否成為“能量之源”    陳乃超　吳凡夫

“重返海洋”人類能做些什么    李冬松

能源要進(jìn)行集中“補(bǔ)血”    高山平

海洋能源知多少    竇光宇

河北12層以下新建住房采用太陽能熱水    翟開礦

海洋能源    張海威

生產(chǎn)安全管理控制系統(tǒng)投入使用    杜宏 呂偉力

國際社會關(guān)注我國能源問題    楚源

英國首臺海浪發(fā)電機(jī)開始供電    何屹

水平軸海流能發(fā)電機(jī)械關(guān)鍵技術(shù)研究    劉宏偉

當(dāng)代公司業(yè)績評價體系創(chuàng)新的若干問題研究    周長青

管理控制系統(tǒng)影響組織變革的途徑研究    丁金斌

農(nóng)地城市流轉(zhuǎn)的管理控制系統(tǒng)研究    喬榮鋒

全息績效測評體系的構(gòu)建    石春茂

企業(yè)集團(tuán)管理控制系統(tǒng)研究    付春滿

水平軸圓管螺旋流水力特性及固粒懸浮機(jī)理試驗(yàn)研究    孫西歡

企業(yè)戰(zhàn)略性績效評價系統(tǒng)研究    馬璐

企業(yè)預(yù)算管理歷史分析及未來展望    劉俊茹

電信運(yùn)營企業(yè)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的評估體系研究    王東

水平軸海流能發(fā)電裝備能量管理控制系統(tǒng)的研究    劉磊

水平軸海流能發(fā)電機(jī)組關(guān)鍵部件載荷分析及其試驗(yàn)研究    吳少龍

表面不平整突體升坎水力特性與海流能轉(zhuǎn)換器的試驗(yàn)研究    張旭

偏流作用下海流能轉(zhuǎn)換器的技術(shù)研究    王立

海流能轉(zhuǎn)換器水動力特性的數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究    汪潔

水平軸海流能發(fā)電機(jī)械水動力性能的研究    辛小鵬

水平軸海流機(jī)葉片與漂浮式支撐的設(shè)計(jì)與研究    何煜平

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

海洋能集成供電系統(tǒng)的研究    張?jiān)w

水平軸潮流發(fā)電水輪機(jī)最大功率捕獲技術(shù)研究    厲文超