收藏本站
《华南理工大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

摆式波浪发电系统建模与功率控制关键技术研究

肖文平  
【摘要】:21世纪以来,世界能源危机以及由此引发的环境危机有愈演愈烈之势。为开发清洁可再生能源,保护地球环境,我国在太阳能与风能发电方面都取得了长足的进步,但是在海洋能特别是波浪能利用方面,与世界仍有较大差距。我国是波浪能相对丰富的国家,为充分利用海洋中丰富的、永不枯竭的绿色能源,研究波浪能发电系统具有重要的现实意义与战略意义。 摆式波浪发电装置是较优秀的波浪发电解决方案之一,但国内对摆式波浪发电系统的研究较少,特别是在波浪能发电系统性能优化方面。本论文研究提出,开展以摆式波浪能吸收装置为载体的高效率、高可靠性、低工程复杂度、易维护的波浪能发电系统设计,研究波浪高度、波浪周期、海水深度、摆板宽度、排水量、重心高度、负载大小等环境参数与机械参数对系统性能的影响,利用流体力学、波浪力学、电力电子学、电机学、现代控制理论等方面的知识和方法,建立合理的波浪发电系统综合分析模型,确立正确的波浪发电系统仿真实验与物理模型实验分析方法,特别是采用优秀的功率控制算法,提升系统性能,降低单位电力成本,寻求实用的波浪发电解决方案是很有必要的,也是很有意义的。 其中,为优化波浪发电系统性能,重点对以下问题进行了研究。 1、建立了规则波作用下,忽略非线性因素影响,基于MATLAB/SIMULINK平台的摆式波浪发电系统的优化数学分析模型。这个模型的建立,使得今后在分析摆式波浪发电系统时,可以以数学运算,即以求解二阶变系数微分方程的形式,预估整个系统的工作状态,减少了对系统评估的工作量,为系统分析提供了数学依据。系统模型可以方便地修改负载参数,修改控制算法,还能实现对SVPWM电压逆变上网运行状态仿真。系统分别研究了基于永磁同步发电机与开关磁阻发电机的解决方案,二者都是目前风电与波浪发电领域的发展主流方向。文中对两种电机的数学建模都进行了分析,特别是开关磁阻发电机的数学分析模型,它具有高度非线性,精确建模是分析SRG的关键。作者在这方面进行了深入研究,首先采用BP神经网络算法建模,比较了各种迭代运算方法的建模效果,从中找出了最优的迭代方案。另外,进而使用综合改进粒子群算法融合BP神经网络算法,进一步优化了开关磁阻发电机的非线性参数辨识效果。 2、为优化系统性能,设计了系统功率控制算法。本文提出自适应模糊PID爬山算法,这种算法将模糊控制、PID算法、爬山算法三种简单实用、运算量小的算法结合起来,可以在降低硬件要求的情况下,实现对波浪发电最大功率的跟踪控制,最大化波浪发电的输出功率,提高效率;以上控制策略得到了系统仿真模型与实验模型的验证。功率控制的算法硬件电路实现采用BOOST升压电路,设计了通过调节PWM信号占空比来控制负载强度的方案并取得成功。 3、依据弗洛得相似性原理,设计建立了一套摆式波浪发电系统模型试验环境与方案,为波浪发电工程试验进一步提供了可靠的实验数据依据。试验装置可以全方位试验不同波高、波周期、水深、摆板排水量、以及不同初稳性高下的响应状态。利用工控机及高速数据采集卡实时采集摆角、摆动速度、输出扭矩以及吸收的机械功率和输出电功率等数据。通过在华南理工大学波浪水池进行的模型实验,验证了最大功率控制算法的有效性。 4、为进一步提升波浪发电系统能量输出性能,利用自然海况下海浪高度的混沌特性,采用相空间重构与混沌神经网络相结合的方法,预测波浪发电系统工作时的波浪高度,为系统控制提供了一个相对可靠的控制提前角。将预测波高应用于波高发电系统控制,可以减少爬山法搜索时间,提高了系统效率,适应复杂多变的真实海况。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TM612;P743.2

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李远林,吴家鸣,王冬姣;波浪对船舶非线性横摇阻尼的影响[J];船舶工程;2003年02期
2 韩伟,徐松源,陈丽红;工程中混沌现象及混沌应用的研究现状与展望[J];电机与控制学报;2001年04期
3 于达仁,鲍文,王广雄;一种新的摩擦力最小二乘估计方法[J];哈尔滨工业大学学报;1999年01期
4 李远林;船舶非线性大幅横摇导致倾覆的研究[J];华南理工大学学报(自然科学版);2001年06期
5 陈加菁,王龙文;波力发电方案的工程性探讨[J];海洋工程;1995年01期
6 胡海燕,潘再平;开关磁阻风力发电系统综述[J];机电工程;2004年10期
7 刘伟;王科俊;邵克勇;;混沌时间序列的混合粒子群优化预测[J];控制与决策;2007年05期
8 邓勇,王收军;摇板式造波机的控制系统设计[J];天津理工大学学报;2005年04期
9 刘强,尔联洁,刘金琨;摩擦非线性环节的特性、建模与控制补偿综述[J];系统工程与电子技术;2002年11期
10 武全萍,王桂娟;世界海洋发电状况探析[J];浙江电力;2002年05期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 朱国才;;我国能源及新能源利用现状及发展趋势[A];2005年中国镁盐生产节能降耗、利用新能源高峰研讨会论文集[C];2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 于建辉;我国可再生能源发电的研究与杭州10kV配电网合环问题的研究[D];浙江大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 汪少波;略论非合理性政府行为与政府成本刚性[J];安徽教育学院学报;2004年02期
2 王晓伟,刘晓媛,陆朝晖,罗明英;新疆与发达省区农业发展的比较及启示[J];安徽农业科学;2004年04期
3 陈宏珍;影响农民增收的政策因素分析[J];安徽农业科学;2004年06期
4 李永乐;莫媛;;试析城市化与耕地面积变化的关系[J];安徽农业科学;2006年11期
5 李启宇;张文秀;;四川省粮食单产影响因素的灰色关联分析[J];安徽农业科学;2006年15期
6 包先建,付文林;论安徽经济增长中的产业结构演变[J];安徽师范大学学报(人文社会科学版);2002年04期
7 方青;多元 平等 综合 渐进——我国城市化发展战略[J];安徽师范大学学报(人文社会科学版);2003年02期
8 郑杭生,陆益龙;转型的初级群体与社会安全问题[J];安庆师范学院学报(社会科学版);2004年02期
9 王永华;建国以来我国农村土地制度演变的历史考察[J];鞍山钢铁学院学报;2002年05期
10 张俊领;郑州在中部崛起中的战略目标定位[J];安阳工学院学报;2005年03期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 任建莉;徐璋;钟英杰;张雪梅;;波浪能发电的开发与展望[A];中国海洋学会2005年学术年会论文汇编[C];2005年
2 崔宪莉;孙容磊;李建超;;高精度X—Y工作台的非线性摩擦补偿研究[A];2005年机械电子学学术会议论文集[C];2005年
3 刘汉明;顾泽月;;救捞作业场辅助设计软件的设计与实现[A];救捞专业委员会2004年学术交流会论文集[C];2004年
4 唐立力;曾黄麟;;飞行模拟转台伺服系统模糊滑模控制器设计[A];先进制造技术高层论坛暨第六届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李宁;东北地区城市就业能力的地域结构与区域调控措施研究[D];东北师范大学;2004年
2 石宝军;电子文献研究[D];中国科学院文献情报中心;2001年
3 田秋生;中国通货紧缩问题研究[D];西北大学;2001年
4 江龙;政府经济的监督理论分析与制度安排研究[D];江西财经大学;2002年
5 余鸣;中国畜牧业国际竞争力研究[D];中国农业科学院;2002年
6 张明霞;基于NURBS曲面的船舶破舱稳性计算方法研究[D];大连理工大学;2002年
7 邱世明;复杂适应系统协同理论、方法与应用研究[D];天津大学;2003年
8 王大超;转型期中国城乡反贫困问题研究[D];东北师范大学;2003年
9 沈宗范;中国经济增长的因素以及外资的作用[D];对外经济贸易大学;2002年
10 王征南;中国饲料产业发展政策研究[D];中国农业科学院;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李险峰;时滞状态反馈控制下的Duffing系统的分岔及混沌控制[D];兰州交通大学;2007年
2 何祥;随动系统远程控制实验平台的研究与开发[D];南京航空航天大学;2005年
3 雍彬;CD-300BX型工业CT机平移运动控制系统优化设计与分析[D];重庆大学;2004年
4 乔梁;中国农村个体经济研究[D];山东师范大学;2000年
5 姚利民;构建我国中小企业社会化服务体系的研究[D];中南大学;2001年
6 吕伟生;加入WTO后,我国勘察设计行业面临的挑战机遇及调整对策研究[D];重庆大学;2001年
7 王吉明;学生公寓建设产业化经营模式研究[D];重庆大学;2001年
8 肖群英;北京爱家纺织公司企业发展战略[D];对外经济贸易大学;2002年
9 李进;国际直接投资与自然环境[D];对外经济贸易大学;2002年
10 陈智;中国乐凯胶片集团经营战略研究[D];对外经济贸易大学;2002年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 范航宇,邱阿瑞,陶果;一种漂浮式波浪发电装置的电能后处理[J];电气应用;2005年09期
2 徐福敏,薛鸿超;风浪内频谱与外频谱的比较分析[J];河海大学学报(自然科学版);2000年06期
3 曾芬芳,黄国建;虚拟海洋场景中波浪的模拟[J];计算机应用;2001年04期
4 张润和,崔丽丽;基于MATLAB空间矢量脉宽调制方法[J];辽宁工程技术大学学报;2004年06期
5 周善元;21世纪的新能源——海洋能[J];江西能源;2002年01期
6 武全萍,王桂娟;世界海洋发电状况探析[J];浙江电力;2002年05期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张兴;PWM整流器及其控制策略的研究[D];合肥工业大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 范航宇;一种新型漂浮式波浪发电系统研究[D];清华大学;2005年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高虎,王仲颖;我国风电发展的促进政策[J];国际电力;2004年05期
2 师晋生;浅层地热能利用技术[J];化工装备技术;2004年05期
3 王健 ,武增华 ,邱新平;氢经济开创绿色能源新时代[J];环境保护;2004年09期
4 胡赛纯,汤青云;太阳能利用现状与趋势[J];湖南城建高等专科学校学报;2003年01期
5 周善元;21世纪的新能源——海洋能[J];江西能源;2002年01期
6 毛宗强;氢能及其近期应用前景[J];科技导报;2005年02期
7 黄飞;太阳能利用前景广阔[J];农村能源;2002年02期
8 张明,袁益超,刘聿拯;生物质直接燃烧技术的发展研究[J];能源研究与信息;2005年01期
9 方明强;21世纪新能源——氢能[J];山西化工;2004年04期
10 梁修锋;杨建民;李欣;于洋;;FPSO甲板上浪的数值模拟[J];水动力学研究与进展A辑;2007年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 高山;二维数值波浪水槽模式的建立和应用及浪流相互作用研究[D];中国海洋大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 邹慧;配电网合环操作的研究及决策软件的开发[D];四川大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张慧 ,潘再平;开关磁阻发电机电感的非线性数学模型与应用[J];中小型电机;2003年03期
2 刘闯,朱学忠,李磊,刘迪吉;开关磁阻发电机的脉宽调制控制[J];南京航空航天大学学报;2000年01期
3 严加根,吴韬,姚国飞,刘迪吉;开关磁阻发电机主电路的一种新拓扑[J];南京航空航天大学学报;2003年01期
4 张云圣;;波浪发电渐成气候[J];中国西部;2008年08期
5 ;漂浮阵列摆式波浪发电[J];水产科技;2010年Z1期
6 吴韬 ,朱学忠 ,刘迪吉;开关磁阻电机发电运行强励方案的研究与实践(英文)[J];Chinese Journal of Aeronautics;2002年04期
7 胡海燕,潘再平;开关磁阻风力发电系统综述[J];机电工程;2004年10期
8 茅靖峰,赵德安,刘羡飞;基于DSP的车用开关磁阻发电机控制系统研究[J];中小型电机;2005年01期
9 ;英国的波浪发电[J];四川电力技术;1983年04期
10 李声晋,马瑞卿,卢刚,李钟明;4 kW开关磁阻发电机[J];西北工业大学学报;1999年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 章明明;朱学忠;;基于LabVIEW的开关磁阻发电机测控系统[A];2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会论文摘要集[C];2008年
2 阳连丰;;我国海洋能利用工程的展望[A];第十三届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集[C];2007年
3 张海峰;胡奎;;实施“海陆统筹”战略 树立科学的能源观——提交首届中国工业节能大会[A];2004年中国太平洋学会年会论文集[C];2004年
4 詹杰民;董志;李毓湘;;线性与非线性及规则与不规则波浪数值水池的研究与应用[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
5 刘卫其;;一种海浪发电装置“海洋骑士”的设计研究[A];中国可再生能源学会2011年学术年会论文集[C];2011年
6 李永国;王世明;;新型波浪能开发技术的发展启示[A];中国可再生能源学会2011年学术年会论文集[C];2011年
7 顾正华;徐锦才;王传崑;;一种适合于海洋能开发的闸门新技术[A];中国可再生能源学会2011年学术年会论文集[C];2011年
8 刁向红;吴必军;;波浪能发电中水平阻尼板的实验和二维数值模拟[A];中国可再生能源学会海洋能专业委员会第三届学术讨论会论文集[C];2010年
9 游亚戈;吴必军;盛松伟;冯波;张亚群;王坤林;;我国海洋波浪能技术发展建议[A];中国可再生能源学会海洋能专业委员会成立大会暨第一届学术讨论会论文集[C];2008年
10 史宏达;高人杰;邹华志;;一种振荡浮子波能发电装置的研究[A];中国可再生能源学会2011年学术年会论文集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;波浪发电装置对外寻求合作[N];国际商报;2009年
2 李勇;新型波浪发电装置[N];国际商报;2009年
3 李响;助推海浪发电 攻克技术难题[N];中国信息报;2007年
4 梁钢华;珠海建成世界首座海岛可再生能源电站[N];中国石化报;2009年
5 本报记者 程刚;无尽能量滚滚来[N];科技日报;2007年
6 王超;有色金属行业的新机遇[N];中国有色金属报;2008年
7 许文强;海浪发电装置迎来“春暖花开”[N];中国信息报;2009年
8 管莹莹 傅雷;波浪能源巧利用 节能环保零排放[N];中国信息报;2009年
9 记者 韩战锋 李俊;深圳造出尘端风力发电机[N];广东科技报;2009年
10 ;Google申请海浪发电“漂浮数据中心”专利[N];网络世界;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 肖文平;摆式波浪发电系统建模与功率控制关键技术研究[D];华南理工大学;2011年
2 曹鑫;12/8极无轴承开关磁阻电机的研究[D];南京航空航天大学;2010年
3 刘泽远;无轴承开关磁阻电机的电磁基础研究[D];南京航空航天大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 庄铮;无轴承开关磁阻发电机的优化控制[D];南京航空航天大学;2012年
2 桑春宁;基于改进型APC的开关磁阻发电机功率闭环系统研究[D];燕山大学;2011年
3 张弘弨;海洋波浪发电系统振荡浮子结构的优化研究[D];清华大学;2010年
4 张慧;开关磁阻发电机系统的研究[D];浙江大学;2003年
5 胡鹏;开关磁阻电机风力发电系统的控制方案研究[D];辽宁工程技术大学;2011年
6 范航宇;一种新型漂浮式波浪发电系统研究[D];清华大学;2005年
7 安兴;波动能量采集系统关键技术研究[D];南京航空航天大学;2012年
8 张磊;开关磁阻风力发电机的研究[D];北京交通大学;2008年
9 刘北阳;开关磁阻风力发电系统的性能和效率优化[D];北京交通大学;2009年
10 林江波;浮子式海浪发电船的动态分析与仿真[D];燕山大学;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026