经济模型预测控制及其在海流涡轮机发电系统的应用研究

发布时间：2020-07-27 08:56

【摘要】：本文根据海流涡轮机发电系统的长期运行特性,提出了一种改进的经济模型预测控制方法,优化了常年工作在海底的涡轮机系统,通过建立海流涡轮机系统的数学模型,考虑齿轮寿命预测和变速箱损耗程度,结合设定的系统运行约束条件,以涡轮机的工作寿命为重要参考依据,在提高海流涡轮机发电量的基础上,降低系统的发电代价,增加涡轮机的工作寿命。然后,在满足系统经济性的基础上,以安全性为前提,提升系统的响应能力,增加系统的快速性。通过仿真实验表明使用的控制方法能够得到优良的控制效果。具体研究内容和创新点如下:首先,针对海流涡轮机发电系统,在研究最大发电量的基础上,考虑海流涡轮机发电系统发电过程的经济性,基于改进经济模型预测控制方法,设定涡轮机系统的经济指标,系统在设定的约束条件下运行,结合涡轮机系统齿轮寿命预测和变速箱损耗程度,综合考虑系统的发电代价,其目的是在提高海流涡轮机发电量的基础上,降低系统的发电代价,增加涡轮机的工作寿命。仿真结果表明使用的控制方法改进了系统的控制效果,提升了系统的经济性。其次,针对海流涡轮机发电系统的运行特性,由于传统经济模型预测控制在大规模非线性系统求解时有一定的局限性,因此,本文将快速性作为海流涡轮机发电系统发电过程的一项指标,基于快速性的经济模型预测控制方法,在满足系统安全性的前提下提升系统的响应能力,以涡轮机的工作寿命为重要参考依据,然后将其应用于海流涡轮机发电系统中,并通过仿真对比验证了算法的可行性与有效性。
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM612;P743.1
【图文】：

基于海流涡轮机系统，提出了一些控制算法应用于海流能发电，旨在获取更好的逡逑控制效果。逡逑海流涡轮机系统结构如图２．１所示，涡轮机通过海流推动涡轮机叶片获取动逡逑能，然后通过齿轮箱传动机构将涡轮机获取的能量传输到发电机侧，发电机将获逡逑取的动能转化为电能，输出到电网。逡逑咖逡逑图２．１海流涡轮机图示［７７］逡逑１３逡逑

基于海流涡轮机系统，提出了一些控制算法应用于海流能发电，旨在获取更好的逡逑控制效果。逡逑海流涡轮机系统结构如图２．１所示，涡轮机通过海流推动涡轮机叶片获取动逡逑能，然后通过齿轮箱传动机构将涡轮机获取的能量传输到发电机侧，发电机将获逡逑取的动能转化为电能，输出到电网。逡逑咖逡逑图２．１海流涡轮机图示［７７］逡逑１３逡逑

邋Ｖ逡逑其中？；？是叶轮的角速度，ｖｎ＞是海流涡轮机的叶尖速度。根据效率系数的公式表逡逑述形式，海流涡轮机发电系统的ＭＰＰＴ策略的ＣＰ曲线如图２．３所示。逡逑０．５邋逦．逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦＜逦■逦■逦逡逑０．４５邋？逡逑，Ｔ＼逡逑０４逦／／晰、＇逡逑０３Ｓ［逦／＾７ｘ逦＼逡逑ｓ：ｅ邋Ａ邋＼＼：逡逑／逦＼＼逦－逦＼逦＼逡逑00５邋？逦，逦＼逦＇逦＼逦、逡逑０Ｌ＾＿．＿＿，＿．＿＾＿＿逡逑０逦２逦４逦６逦８逦１０逦１２逦１４逦１６逦１８逦２０逡逑ｌａｂ逡逑图２．３海流涡轮机发电系统的ＭＰＰＴ策略的0＝曲线逡逑根据流体的能量转换，转子上的流体动力叶片将风的动能转换为机械能，通逡逑过洋流获得的功率转换为转矩，有效地在转子上提供转矩ｒ？，：逡逑Ｔ／邋＝３ｌ逦（２．４０）逡逑其中７；是转矩的转换，其修改如下：逡逑１６逡逑

【参考文献】

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本文编号：2771629