10kW潮流发电电控系统设计
发布时间：2021-08-03 06:15
随着传统化石能源的日益紧缺，各国政府都着手通过开发利用可再生能源来解决能源危机。作为可再生新能源之一，潮流能因其具有的能量密度大、可预测性强的优点而为世界很多国家所开发和利用。目前，潮流能的主要利用方式是通过水轮机进行发电。从原理性研究到样机试验，从借鉴风力发电技术到研发自身新技术，如今潮流能发电技术日趋成熟。国内的潮流能发电技术目前还处于研究和试验阶段。根据潮流能发电技术的发展现状，本文设计了基于长期运行的离网型潮流能发电电控系统，系统容量为10kW。论文主要包括以下内容：首先，确定了潮流能发电系统潮流能转换装置、能量传递装置和电能转换装置的结构形式。潮流能转换装置采用带聚流罩的水平轴透平的形式，电能转换装置为三相永磁同步发电机（PMSG），能量传递装置采取的是发电机和水平透平直接连接驱动的形式。其次，确定了潮流发电电控系统电能变换与处理单元的拓扑结构，并基于电能变换与处理单元的拓扑结构设计了对应的控制系统。电能变换与处理单元采用“交-直-交”形式的拓扑结构，同时为了满足系统长期运行的要求，在直流环节加入了负载调节电路；控制系统以ARM处理器为核心，包括有ARM处理器外围电路、IGB...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
直流负载下的离网运行结构框图
7这里给出离网运行潮流能发电站的两种结构框图。图 1.1 所示为直流负载下的结构框图，图 1.2 所示为交流负载下的结构框图。图 1.1 直流负载下的离网运行结构框图图 1.1 中，整流器将发电机输出的变幅、变频的三相交流电变换为直流电，控制器控制直流变换器为蓄电池充电，同时为直流负载提供稳定的电能。图 1.2 交流负载下的离网运行结构框图与图 1.1 相比，图 1.2 中加入了逆变器，逆变器将直流变换器输出的直流电变换为恒频、恒幅的交流电供给交流负载使用。由于加入了逆变环节，交流负载下的离网运行潮流能发电站在结构上更为复杂。1.4 本论文内容和章节安排本论文根据目前潮流能发电技术的研究和应用现状，确定了 10kW 潮流发电系统的总体设计方案，从软硬件两个方面设计了 10kW 潮流发电的电控系统
定了发电系统透平的结构方案和电控方案。在整个潮流发电变器用到的空间矢量调制技术（SVPWM）从原理和实现方最后给出了 10kW 潮流发电电控系统的设计目标。成原理电系统的目的是实现能量从潮流动能向电能的转换，其工作作用在按照一定攻角安装的透平桨叶上，透平桨叶产生了绕旋转。透平通过机械连接带动发电机进行旋转，发电机就随而变化的交流电。由于潮流流速具有周期脉动性，使得发电值上均随潮流流速进行脉动，所以发电机输出的电能要经过节和控制之后，才能达到负载的使用要求[21,22]。电系统的结构框图如图 2.1 所示，主要由透平、发电机、电系统构成。
【参考文献】：
期刊论文
[1]直驱永磁同步风力发电系统的研究[J]. 张蔚,王岳,杨奕. 制造业自动化. 2012(07)
[2]我国新能源发展障碍与应对:全球现状评述[J]. 闫强,陈毓川,王安建,王高尚,于汶加,陈其慎. 地球学报. 2010(05)
[3]潮流能透平装置电液比例变桨距控制系统设计及其试验[J]. 马舜,李伟,刘宏伟,林勇刚. 电力系统自动化. 2010(19)
[4]潮流能发电及潮流能发电装置[J]. 戴庆忠. 东方电机. 2010(02)
[5]浅谈我国能源现状和水电资源利用的飞速发展[J]. 温建军,李安桂. 制冷空调与电力机械. 2009(06)
[6]海洋能知识讲座（2） 海洋能的特点[J]. 王传崑. 太阳能. 2008(10)
[7]直驱永磁同步风力发电机的最佳风能跟踪控制[J]. 姚骏,廖勇,瞿兴鸿,刘刃. 电网技术. 2008(10)
[8]海洋潮流能资源估算方法研究进展[J]. 吕新刚,乔方利. 海洋科学进展. 2008(01)
[9]我国海洋能研究与开发现状分析[J]. 刘富铀,赵世明,张智慧,徐红瑞,孟洁,张榕. 海洋技术. 2007(03)
[10]兆瓦级永磁直驱风力发电机组变流技术[J]. 徐锋,王辉,杨韬仪. 电力自动化设备. 2007(07)
博士论文
[1]水平轴潮流能转换系统能量转换率及功率控制研究[D]. 马舜.浙江大学 2011
[2]变速恒频风力发电关键技术研究[D]. 卞松江.浙江大学 2003
硕士论文
[1]典型海岛多能互补发电站负载分配技术的研究[D]. 赵阳.哈尔滨工程大学 2012
[2]10KW风力发电机组控制[D]. 宋立刚.哈尔滨工程大学 2011
[3]户用型风力发电系统的功率控制研究[D]. 林文品.哈尔滨工业大学 2009
[4]直驱式风力发电系统中电流源型逆变器的控制策略研究[D]. 刘洪源.天津大学 2007
[5]基于DSP的风能并网逆变器研究[D]. 兰俊杰.大连理工大学 2006
本文编号：3319106
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
直流负载下的离网运行结构框图
7这里给出离网运行潮流能发电站的两种结构框图。图 1.1 所示为直流负载下的结构框图，图 1.2 所示为交流负载下的结构框图。图 1.1 直流负载下的离网运行结构框图图 1.1 中，整流器将发电机输出的变幅、变频的三相交流电变换为直流电，控制器控制直流变换器为蓄电池充电，同时为直流负载提供稳定的电能。图 1.2 交流负载下的离网运行结构框图与图 1.1 相比，图 1.2 中加入了逆变器，逆变器将直流变换器输出的直流电变换为恒频、恒幅的交流电供给交流负载使用。由于加入了逆变环节，交流负载下的离网运行潮流能发电站在结构上更为复杂。1.4 本论文内容和章节安排本论文根据目前潮流能发电技术的研究和应用现状，确定了 10kW 潮流发电系统的总体设计方案，从软硬件两个方面设计了 10kW 潮流发电的电控系统
定了发电系统透平的结构方案和电控方案。在整个潮流发电变器用到的空间矢量调制技术（SVPWM）从原理和实现方最后给出了 10kW 潮流发电电控系统的设计目标。成原理电系统的目的是实现能量从潮流动能向电能的转换，其工作作用在按照一定攻角安装的透平桨叶上，透平桨叶产生了绕旋转。透平通过机械连接带动发电机进行旋转，发电机就随而变化的交流电。由于潮流流速具有周期脉动性，使得发电值上均随潮流流速进行脉动，所以发电机输出的电能要经过节和控制之后，才能达到负载的使用要求[21,22]。电系统的结构框图如图 2.1 所示，主要由透平、发电机、电系统构成。
【参考文献】：
期刊论文
[1]直驱永磁同步风力发电系统的研究[J]. 张蔚,王岳,杨奕. 制造业自动化. 2012(07)
[2]我国新能源发展障碍与应对:全球现状评述[J]. 闫强,陈毓川,王安建,王高尚,于汶加,陈其慎. 地球学报. 2010(05)
[3]潮流能透平装置电液比例变桨距控制系统设计及其试验[J]. 马舜,李伟,刘宏伟,林勇刚. 电力系统自动化. 2010(19)
[4]潮流能发电及潮流能发电装置[J]. 戴庆忠. 东方电机. 2010(02)
[5]浅谈我国能源现状和水电资源利用的飞速发展[J]. 温建军,李安桂. 制冷空调与电力机械. 2009(06)
[6]海洋能知识讲座（2） 海洋能的特点[J]. 王传崑. 太阳能. 2008(10)
[7]直驱永磁同步风力发电机的最佳风能跟踪控制[J]. 姚骏,廖勇,瞿兴鸿,刘刃. 电网技术. 2008(10)
[8]海洋潮流能资源估算方法研究进展[J]. 吕新刚,乔方利. 海洋科学进展. 2008(01)
[9]我国海洋能研究与开发现状分析[J]. 刘富铀,赵世明,张智慧,徐红瑞,孟洁,张榕. 海洋技术. 2007(03)
[10]兆瓦级永磁直驱风力发电机组变流技术[J]. 徐锋,王辉,杨韬仪. 电力自动化设备. 2007(07)
博士论文
[1]水平轴潮流能转换系统能量转换率及功率控制研究[D]. 马舜.浙江大学 2011
[2]变速恒频风力发电关键技术研究[D]. 卞松江.浙江大学 2003
硕士论文
[1]典型海岛多能互补发电站负载分配技术的研究[D]. 赵阳.哈尔滨工程大学 2012
[2]10KW风力发电机组控制[D]. 宋立刚.哈尔滨工程大学 2011
[3]户用型风力发电系统的功率控制研究[D]. 林文品.哈尔滨工业大学 2009
[4]直驱式风力发电系统中电流源型逆变器的控制策略研究[D]. 刘洪源.天津大学 2007
[5]基于DSP的风能并网逆变器研究[D]. 兰俊杰.大连理工大学 2006
本文编号：3319106
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