多自由度波浪发电系统的设计与分析

发布时间：2020-03-28 09:01

【摘要】：伴随科技的发展和现代化水平的提高,人类对一次能源的消耗量与日俱增。煤、石油、天然气等传统能源正面临枯竭,全球性的能源危机促使世界各国加大了对波浪能、风能等可再生能源的研究力度。研究波浪能发电对我国解决沿海地区的电力紧缺局面、建设与保护祖国孤岛以及实现海上强国之梦均具有重要的现实意义。本文概述了国内外波浪发电技术研究现状,针对目前单自由度波浪发电装置存在稳定性差、效率不够高等问题,建立了多自由度波浪能发电装置的数学模型,对其运行原理进行了分析和建模仿真,并对如何提高该发电系统的波能捕获能力进行了具体的探讨。本文主要从以下四个方面进行研究:(1)简要说明海洋波浪能的应用背景、单自由度和多自由度波浪发电装置的发展和应用现状,并对波浪的性质、波浪能量转换的数学模型和波浪能量转换基本过程进行介绍。(2)详尽阐述机械元件系统的电气等效建模方法论,并介绍两种由机械元件系统到电气元件系统的转换方法,即第一类和第二类电气化模拟法。(3)设计点吸式单自由度波浪发电装置和多自由度波浪发电装置,结合电气化模拟方法,对其进行受力分析,得出对应的等效电路图。通过MATLAB/Simulink进行仿真分析,对单自由度与多自由度波浪发电装置的输出功率进行比较,验证了多自由度波浪发电装置的波能捕获能力优于单自由度装置。(4)建立完整的多自由度波浪发电系统,在传统的控制策略的基础上采用电流斩波控制策略(CCC),通过实验仿真验证,该多自由度波浪发电系统具有较高的波能转换效率和很好的适应能力,可以较好地实现系统的最大功率跟踪(MPPT)。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM612;P743.2

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本文编号：2604235