直驱波浪能发电系统综述
发布时间：2021-09-04 19:25
波浪能发电装置,即利用海浪运动的机械能转换为电能输出的发电装置。波浪能发电机理研究在国内外受到普遍关注,且波浪能发电转换研究也呈现交叉学科多样性,而不仅仅局限于机械设计与控制系统的开发。着重讨论基于直线发电的波浪能转换系统,旨在对近年来国内外直线发电式波浪能转换系统的研究进展作综述,内容包括:发电装置的水动力学理论,直线发电机种类及相关转换、控制系统的归类,进一步分析比较各种研究方法的利弊。此外,归纳了基于直线发电机制的波浪能发电场的考虑条件及研究,为直线发电波浪能场的实际工程应用提供参考。
【文章来源】：中国电机工程学报. 2019,39(07)北大核心EICSCD
【文章页数】：15 页
【部分图文】：
世界范围测得的波浪能流密度[kW/m]分布Fig.1Worldwaveenergyresource(thenumbers
波浪能放电系统的开路电压：0dcos()dxNkkxt(20) 2直线发电机的分类直线发电机的相关研究在20世纪中期开始迅速发展，至今直线发电机主要应用于航空航天、船舶、汽车、农业机械等发电领域。直线发电机具有结构简单、振动孝机械磨损小及噪音低等特点[41]。直线发电机将直线运动的机械能直接转变为电能，一般由直线运动的定子与转子构成。与旋转发电机相比，可看成将旋转电机沿径向剖开，在平面上延展，取代旋转发电机的旋转运动，从而实现了定子与动子间的相对直线运动[42]。图4为直线发电机的结构示意。定子线圈动子图4直线发电机基本结构图Fig.4Asimplestructureoflineargenerator按照发电原理，目前应用于波浪能发电的直线发电机可分为3类：永磁体同步发电机、感应发电机及开关磁阻发电机。永磁同步发电机采用永磁体作为励磁材料，具有功率大、结构紧凑、效率高等优势，因无需直流励磁绕组而支持海浪的直接驱动，引起较多学者的重视。感应发电机主要通过动子产生的感应电流实现机电能量转换，具有结构简单、机构坚固以及易于控制的优点，在风能和水利发电系统中得到普遍应用。在开关磁阻发电机中，动子既无绕组也无永磁材料，定子采用集中绕组结构。通过定子绕组励磁，可将波浪能转化为脉动直流电能，发电机具有控制灵活、成本较低、容错能力强等优点。下文将详细讨论3种直线发电机的原理和特点。2.1永磁同步发电机永磁直线发电在波浪能发电领域中研究广泛，与其他原理的电机相比，永磁同步电机可产生较高的推力密度，低速运动可实现较好的能量转换效率。图5给出永磁同步直线发电机的横截图，永磁体材料一般以条形或片形排列镶嵌在动子上，
动子产生的感应电流实现机电能量转换，具有结构简单、机构坚固以及易于控制的优点，在风能和水利发电系统中得到普遍应用。在开关磁阻发电机中，动子既无绕组也无永磁材料，定子采用集中绕组结构。通过定子绕组励磁，可将波浪能转化为脉动直流电能，发电机具有控制灵活、成本较低、容错能力强等优点。下文将详细讨论3种直线发电机的原理和特点。2.1永磁同步发电机永磁直线发电在波浪能发电领域中研究广泛，与其他原理的电机相比，永磁同步电机可产生较高的推力密度，低速运动可实现较好的能量转换效率。图5给出永磁同步直线发电机的横截图，永磁体材料一般以条形或片形排列镶嵌在动子上，定子绕组每一相串联构成。可用于发电机的永磁材料一般有铝镍钴、铁氧体、钕铁硼和钐钴等，其中铁硼具有高磁性能优势，因此在波浪能发电机的应用中较为常见。磁性材料动子导线定子图5永磁体直线发电机的横截面Fig.5Crosssectionofapermanentmagnetlineargenerator永磁直线发电机一般从电机结构可分为单边型、双边型和圆筒型。单边型和双边型永磁直线发电机结构简单，但具有横向、纵向端部效应，且发电时需克服定子与动子间的吸引力[43]；而圆筒形永磁直线发电机能量转换效率高、无需端部绕组、径向无吸力，但具有造价高的劣势。由于永磁体材料须长期工作于在海洋环境，易出现退磁和锈蚀等现象[44]，严重制约永磁发电机的性能。直线发电机的发电特性与其机械结构与材料紧密相关，开路输出值大小取决于动子的线速度，并且受动定子间的有效面积影响[45]。以永磁体直线发电机为例，图6给出了三相永磁体直线发电机在无规律海浪作用下输出单相电压的例子，可见永磁体直线发电机输出变?
【参考文献】：
期刊论文
[1]关于海洋新能源选址的难点及对策建议——以波浪能为例[J]. 郑崇伟,李崇银. 哈尔滨工程大学学报. 2018(02)
[2]渤海、黄海、东海波浪能资源评估[J]. 姜波,丁杰,武贺,江兴杰,叶钦,张军. 太阳能学报. 2017(06)
[3]直驱式波浪能发电场的布局优化研究[J]. 顾丽玲,秦川,鞠平,陶爱峰,吴善翔. 可再生能源. 2017(03)
[4]国家波浪能和潮流能试验场标准体系框架构建初探[J]. 王静,韩林生,王鑫,石建军. 标准科学. 2016(05)
[5]漂浮式波浪能直线发电原理试验研究[J]. 林礼群,姜家强,吴必军,吴春旭. 太阳能学报. 2016(03)
[6]基于ERA-Interim高分辨率数据的中国东海南海波浪能评估[J]. 万勇,张杰,孟俊敏,王晶. 太阳能学报. 2015(05)
[7]直驱式波浪发电用全超导初级励磁直线发电机的设计与分析[J]. 黄磊,胡敏强,余海涛,施智祥,仲伟波. 电工技术学报. 2015(02)
[8]波浪发电系统发展及直驱式波浪发电系统研究综述[J]. 肖曦,摆念宗,康庆,聂赞相,黄宣睿. 电工技术学报. 2014(03)
[9]钓鱼岛、黄岩岛海域风能及波浪能开发环境分析[J]. 郑崇伟,游小宝,潘静,陈晓斌. 海洋预报. 2014(01)
[10]某波浪能与潮流能海上测试场总体布置设计[J]. 钟耀,孙莉,刘功鹏. 水力发电. 2013(11)
硕士论文
[1]基于远程监控的波能发电网络研究[D]. 李倩龙.深圳大学 2017
本文编号：3383866
【文章来源】：中国电机工程学报. 2019,39(07)北大核心EICSCD
【文章页数】：15 页
【部分图文】：
世界范围测得的波浪能流密度[kW/m]分布Fig.1Worldwaveenergyresource(thenumbers
波浪能放电系统的开路电压：0dcos()dxNkkxt(20) 2直线发电机的分类直线发电机的相关研究在20世纪中期开始迅速发展，至今直线发电机主要应用于航空航天、船舶、汽车、农业机械等发电领域。直线发电机具有结构简单、振动孝机械磨损小及噪音低等特点[41]。直线发电机将直线运动的机械能直接转变为电能，一般由直线运动的定子与转子构成。与旋转发电机相比，可看成将旋转电机沿径向剖开，在平面上延展，取代旋转发电机的旋转运动，从而实现了定子与动子间的相对直线运动[42]。图4为直线发电机的结构示意。定子线圈动子图4直线发电机基本结构图Fig.4Asimplestructureoflineargenerator按照发电原理，目前应用于波浪能发电的直线发电机可分为3类：永磁体同步发电机、感应发电机及开关磁阻发电机。永磁同步发电机采用永磁体作为励磁材料，具有功率大、结构紧凑、效率高等优势，因无需直流励磁绕组而支持海浪的直接驱动，引起较多学者的重视。感应发电机主要通过动子产生的感应电流实现机电能量转换，具有结构简单、机构坚固以及易于控制的优点，在风能和水利发电系统中得到普遍应用。在开关磁阻发电机中，动子既无绕组也无永磁材料，定子采用集中绕组结构。通过定子绕组励磁，可将波浪能转化为脉动直流电能，发电机具有控制灵活、成本较低、容错能力强等优点。下文将详细讨论3种直线发电机的原理和特点。2.1永磁同步发电机永磁直线发电在波浪能发电领域中研究广泛，与其他原理的电机相比，永磁同步电机可产生较高的推力密度，低速运动可实现较好的能量转换效率。图5给出永磁同步直线发电机的横截图，永磁体材料一般以条形或片形排列镶嵌在动子上，
动子产生的感应电流实现机电能量转换，具有结构简单、机构坚固以及易于控制的优点，在风能和水利发电系统中得到普遍应用。在开关磁阻发电机中，动子既无绕组也无永磁材料，定子采用集中绕组结构。通过定子绕组励磁，可将波浪能转化为脉动直流电能，发电机具有控制灵活、成本较低、容错能力强等优点。下文将详细讨论3种直线发电机的原理和特点。2.1永磁同步发电机永磁直线发电在波浪能发电领域中研究广泛，与其他原理的电机相比，永磁同步电机可产生较高的推力密度，低速运动可实现较好的能量转换效率。图5给出永磁同步直线发电机的横截图，永磁体材料一般以条形或片形排列镶嵌在动子上，定子绕组每一相串联构成。可用于发电机的永磁材料一般有铝镍钴、铁氧体、钕铁硼和钐钴等，其中铁硼具有高磁性能优势，因此在波浪能发电机的应用中较为常见。磁性材料动子导线定子图5永磁体直线发电机的横截面Fig.5Crosssectionofapermanentmagnetlineargenerator永磁直线发电机一般从电机结构可分为单边型、双边型和圆筒型。单边型和双边型永磁直线发电机结构简单，但具有横向、纵向端部效应，且发电时需克服定子与动子间的吸引力[43]；而圆筒形永磁直线发电机能量转换效率高、无需端部绕组、径向无吸力，但具有造价高的劣势。由于永磁体材料须长期工作于在海洋环境，易出现退磁和锈蚀等现象[44]，严重制约永磁发电机的性能。直线发电机的发电特性与其机械结构与材料紧密相关，开路输出值大小取决于动子的线速度，并且受动定子间的有效面积影响[45]。以永磁体直线发电机为例，图6给出了三相永磁体直线发电机在无规律海浪作用下输出单相电压的例子，可见永磁体直线发电机输出变?
【参考文献】：
期刊论文
[1]关于海洋新能源选址的难点及对策建议——以波浪能为例[J]. 郑崇伟,李崇银. 哈尔滨工程大学学报. 2018(02)
[2]渤海、黄海、东海波浪能资源评估[J]. 姜波,丁杰,武贺,江兴杰,叶钦,张军. 太阳能学报. 2017(06)
[3]直驱式波浪能发电场的布局优化研究[J]. 顾丽玲,秦川,鞠平,陶爱峰,吴善翔. 可再生能源. 2017(03)
[4]国家波浪能和潮流能试验场标准体系框架构建初探[J]. 王静,韩林生,王鑫,石建军. 标准科学. 2016(05)
[5]漂浮式波浪能直线发电原理试验研究[J]. 林礼群,姜家强,吴必军,吴春旭. 太阳能学报. 2016(03)
[6]基于ERA-Interim高分辨率数据的中国东海南海波浪能评估[J]. 万勇,张杰,孟俊敏,王晶. 太阳能学报. 2015(05)
[7]直驱式波浪发电用全超导初级励磁直线发电机的设计与分析[J]. 黄磊,胡敏强,余海涛,施智祥,仲伟波. 电工技术学报. 2015(02)
[8]波浪发电系统发展及直驱式波浪发电系统研究综述[J]. 肖曦,摆念宗,康庆,聂赞相,黄宣睿. 电工技术学报. 2014(03)
[9]钓鱼岛、黄岩岛海域风能及波浪能开发环境分析[J]. 郑崇伟,游小宝,潘静,陈晓斌. 海洋预报. 2014(01)
[10]某波浪能与潮流能海上测试场总体布置设计[J]. 钟耀,孙莉,刘功鹏. 水力发电. 2013(11)
硕士论文
[1]基于远程监控的波能发电网络研究[D]. 李倩龙.深圳大学 2017
本文编号：3383866
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/xnylw/3383866.html
