单浮体直驱式波浪发电装置研究

发布时间：2023-02-01 21:18

　　开采和利用化石能源会造成严重的环境污染和破坏,对我们赖以生存的全球气候环境形成严重威胁,开发清洁的可再生能源愈加得到各国重视。可再生能源中能量密度最高的是波浪能,利用波浪能发电有望解决全球所面临的能源紧缺,改善全球能源结构和生态环境,推动社会经济的稳步发展。波浪发电的研究主要分为波浪能转换装置、发电设备和控制技术三个方面。本文在分析总结了国内外研究现状的基础上,对于新型单浮体直驱式波浪发电装置的数学模型、结构参数优化和装置控制三方面进行研究。本文基于微幅波理论分析单浮体在波浪中的总速度势,写出了单浮体在频域下的动力学模型,分析了在单浮体波浪发电装置的数学模型中受海水辐射力影响出现的迟滞函数的性质,并将卷积项转化为状态空间方程,得到了新型单浮体直驱式波浪发电装置的时域数学模型。本文针对新型单浮体直驱式波浪发电装置,基于实际海况和最优平均功率算法,提出了一种浮体的设计方法。首先基于波浪条件,确定了浮体的固有频率,计算确定了浮体外形参数的合理范围,其次利用全因子设计方法,设计了实验浮体并在ANSYS-AQWA软件中对于实验浮体进行仿真,得到实验浮体的水动力参数,最后以浮体捕获功率性能为标准讨... 

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 波浪能发电技术概述
        1.2.1 波浪能转换转换装置
        1.2.2 发电设备技术研究概述
        1.2.3 控制技术研究概述
    1.3 波浪能发电技术研究主要问题
    1.4 本文主要研究内容
第二章 装置受力分析和建模
    2.1 微幅波浪理论
        2.1.1 坐标系和波浪定义
        2.1.2 基本方程
        2.1.3 定解条件
    2.2 浮体频域分析
        2.2.1 浮体速度势
        2.2.2 浮体受力分析
        2.2.3 频域动力学模型
    2.3 单浮体直驱式波浪发电装置时域模型
        2.3.1 线性系统时域模型
        2.3.2 传统单浮体波浪发电装置时域模型
        2.3.3 新型单浮体波浪发电装置时域模型
    2.4 本章小结
第三章 装置设计和优化
    3.1 设计基础
        3.1.1 波浪条件
        3.1.2 最优平均功率算法
    3.2 浮体设计
        3.2.1 浮体外形设计
        3.2.2 浮体回转半径
    3.3 浮体优化试验
        3.3.1 实验设计
        3.3.2 AQWA仿真
    3.4 结果分析
        3.4.1 浮体外形的影响
        3.4.2 质量比和弹性系数比对于装置的影响
    3.5 与传统单浮体的对比
    3.6 本章小结
第四章 装置的控制和仿真
    4.1 滑模控制的控制器设计
        4.1.1 滑模控制原理
        4.1.2 滑模控制器设计
    4.2 新型单浮体的仿真搭建
        4.2.1 新型单浮体仿真模型
        4.2.2 SVPWM模块
        4.2.3 滑模控制仿真结果
    4.3 基于Jonswap谱的随机波仿真
        4.3.1 Jonswap谱随机波
        4.3.2 随机波浪仿真结果
        4.3.3 滑模控制与PI控制对比
    4.5 本章小结
结论与展望
    结论
    展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件



本文编号：3734461