液压蓄能式波浪发电装置的运动分析与控制
发布时间：2021-11-23 02:07
近年来,随着波浪能发电技术的不断发展,多种不同样式的波浪发电装置得到广泛应用。本文针对液压蓄能式波浪发电装置,对典型的单体振荡浮子式和Pelamis装置,通过频域和时域数值计算,分析二者的工作原理及波能俘获特性,并在此基础上采用自适应阻尼控制算法对浮体运动进行控制从而实现波能俘获的最大化。针对单体振荡浮子式装置,首先进行频域分析,在线性能量转换系统的基础上,建立单体频域运动方程,求得频率响应函数,推导系统在规则波和不规则波条件下的能量俘获宽度。研究表明,能量俘获宽度受波浪谱峰频率、浮体频率响应函数和能量转换系统的影响;然后在时域模拟中,运用状态空间模型近似替代时域运动方程中的卷积项,依据阻尼系数对俘获宽度的影响,采用自适应阻尼控制方法,在指定不规则波下使系统能够根据实时的海况信息以及装置运动情况来调整阻尼系数,从而实现波能俘获的最大化。针对Pelamis,采用理论分析结合数值模拟的方法,着重分析了在线性能量转换系统下铰接弹性系数和铰接阻尼系数对装置平均功率的影响。结果表明,当铰接弹性系数小于某一数值时,平均功率几乎不变,而当超过这一数值时,平均功率随着弹性系数得增大而明显下降;平均功率...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１波浪发电装置分类??１．液压式??
（ａ）悬挂摆式?（ｂ）浮力摆式??图１．２摆式装置??相比而言，浮力摆式装置不仅具有较高的转换效率，而且适用海域范围更为广泛，??一般为近岸水域，浅水效应使得波浪的垂向运动能量减小，水平运动能量增大，作用在??摆体上的水平波浪力也相应增大，有利于增大装置的发电功率。其中，典型的浮力摆式??波浪发电装置如英国的蚌式结构（Ｏｙｓｔｅｒ），如图１．３所示。??ｐｍｉ＿?蠢??＾??图１．３蚌式（ｏｙｓｔｅｒ）原型图和示意图??（２）筏式??如图１．４所示，筏式装置［３］—般由铰接的筏体和液压系统组成，装置在系泊状态下??迎浪运动，将波浪能转换为筏体运动的机械能，进而驱动液压缸将机械能转换为液压油??的液压能，而液压油又进一步驱动液压马达转动，转换为旋转机械能，最后液压马达驱??动发电机发电。筏式装置的优点在于整体结构随波浪运动从而始终保持迎浪状态
一般为近岸水域，浅水效应使得波浪的垂向运动能量减小，水平运动能量增大，作用在??摆体上的水平波浪力也相应增大，有利于增大装置的发电功率。其中，典型的浮力摆式??波浪发电装置如英国的蚌式结构（Ｏｙｓｔｅｒ），如图１．３所示。??ｐｍｉ＿?蠢??＾??图１．３蚌式（ｏｙｓｔｅｒ）原型图和示意图??（２）筏式??如图１．４所示，筏式装置［３］—般由铰接的筏体和液压系统组成，装置在系泊状态下??迎浪运动，将波浪能转换为筏体运动的机械能，进而驱动液压缸将机械能转换为液压油??的液压能，而液压油又进一步驱动液压马达转动，转换为旋转机械能，最后液压马达驱??动发电机发电。筏式装置的优点在于整体结构随波浪运动从而始终保持迎浪状态，提高??了装置的发电功率。但是与其他波浪发电装置相比，在同等发电功率下，筏式装置一般??３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]铰接多浮体系统在规则波作用下的运动响应[J]. 王桂波,勾莹,滕斌,曹光磊. 大连理工大学学报. 2014(06)
[2]直接驱动浮子式波浪能转换装置频域模拟研究[J]. 程正顺,杨建民,胡志强,肖龙飞. 太阳能学报. 2014(07)
[3]液压蓄能式波浪能装置发电系统的特性[J]. 王坤林,田联房,王孝洪,游亚戈,盛松伟,张亚群. 华南理工大学学报(自然科学版). 2014(06)
[4]一种基于递推最小二乘的频域辨识的新算法[J]. 李迎博,呼卫军,周军. 计算机仿真. 2014(04)
[5]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)
[6]时域分析波浪中浮体运动的时延函数计算[J]. 唐恺,朱仁传,缪国平,范菊. 上海交通大学学报. 2013(02)
[7]波浪能发电装置动力摄取系统研究进展[J]. 王立国,游亚戈,张亚群,叶寅. 机床与液压. 2013(01)
[8]基于液压传动的蓄能稳压浮力摆式波浪能发电系统分析[J]. 鲍经纬,李伟,张大海,林勇刚,刘宏伟,石茂顺. 电力系统自动化. 2012(14)
[9]状态空间模型在振荡浮子式液压系统波能吸收装置中应用[J]. 叶寅,游亚戈,王文胜,盛松伟,刘洋. 海洋工程. 2011(02)
[10]空间三维坐标转换原理及实现[J]. 柯金朴. 江西测绘. 2008(03)
博士论文
[1]铰接多浮体水动力性能研究[D]. 宋林峰.哈尔滨工程大学 2015
[2]摆式波浪发电系统建模与功率控制关键技术研究[D]. 肖文平.华南理工大学 2011
硕士论文
[1]浮式结构物系泊系统时域非线性耦合分析[D]. 韦斯俊.哈尔滨工业大学 2014
[2]三节筏式海浪发电装置液压系统控制策略研究[D]. 何欣.哈尔滨工业大学 2014
[3]波浪与铰接多浮体系统相互作用的数值分析[D]. 王桂波.大连理工大学 2014
[4]浮子式波浪发电最大波能捕获研究[D]. 王辉.天津大学 2014
[5]海蟒式海浪换能器建模及组合缸式液压系统控制策略研究[D]. 李雨亭.哈尔滨工业大学 2013
[6]振荡浮子式波浪能发电装置的设计及功率计算分析[D]. 王淑婧.中国海洋大学 2013
[7]极限海况下铰接多浮体运动及系泊力计算[D]. 陈煜.武汉理工大学 2013
[8]浮子式波浪能转换装置机理的频域及时域研究[D]. 程正顺.上海交通大学 2013
[9]振荡浮子式波浪发电装置最佳功率控制研究[D]. 高辉.华南理工大学 2012
[10]振荡浮子液压式波浪能利用装置的研究[D]. 黄晶华.华北电力大学 2012
本文编号：3512903
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１波浪发电装置分类??１．液压式??
（ａ）悬挂摆式?（ｂ）浮力摆式??图１．２摆式装置??相比而言，浮力摆式装置不仅具有较高的转换效率，而且适用海域范围更为广泛，??一般为近岸水域，浅水效应使得波浪的垂向运动能量减小，水平运动能量增大，作用在??摆体上的水平波浪力也相应增大，有利于增大装置的发电功率。其中，典型的浮力摆式??波浪发电装置如英国的蚌式结构（Ｏｙｓｔｅｒ），如图１．３所示。??ｐｍｉ＿?蠢??＾??图１．３蚌式（ｏｙｓｔｅｒ）原型图和示意图??（２）筏式??如图１．４所示，筏式装置［３］—般由铰接的筏体和液压系统组成，装置在系泊状态下??迎浪运动，将波浪能转换为筏体运动的机械能，进而驱动液压缸将机械能转换为液压油??的液压能，而液压油又进一步驱动液压马达转动，转换为旋转机械能，最后液压马达驱??动发电机发电。筏式装置的优点在于整体结构随波浪运动从而始终保持迎浪状态
一般为近岸水域，浅水效应使得波浪的垂向运动能量减小，水平运动能量增大，作用在??摆体上的水平波浪力也相应增大，有利于增大装置的发电功率。其中，典型的浮力摆式??波浪发电装置如英国的蚌式结构（Ｏｙｓｔｅｒ），如图１．３所示。??ｐｍｉ＿?蠢??＾??图１．３蚌式（ｏｙｓｔｅｒ）原型图和示意图??（２）筏式??如图１．４所示，筏式装置［３］—般由铰接的筏体和液压系统组成，装置在系泊状态下??迎浪运动，将波浪能转换为筏体运动的机械能，进而驱动液压缸将机械能转换为液压油??的液压能，而液压油又进一步驱动液压马达转动，转换为旋转机械能，最后液压马达驱??动发电机发电。筏式装置的优点在于整体结构随波浪运动从而始终保持迎浪状态，提高??了装置的发电功率。但是与其他波浪发电装置相比，在同等发电功率下，筏式装置一般??３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]铰接多浮体系统在规则波作用下的运动响应[J]. 王桂波,勾莹,滕斌,曹光磊. 大连理工大学学报. 2014(06)
[2]直接驱动浮子式波浪能转换装置频域模拟研究[J]. 程正顺,杨建民,胡志强,肖龙飞. 太阳能学报. 2014(07)
[3]液压蓄能式波浪能装置发电系统的特性[J]. 王坤林,田联房,王孝洪,游亚戈,盛松伟,张亚群. 华南理工大学学报(自然科学版). 2014(06)
[4]一种基于递推最小二乘的频域辨识的新算法[J]. 李迎博,呼卫军,周军. 计算机仿真. 2014(04)
[5]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)
[6]时域分析波浪中浮体运动的时延函数计算[J]. 唐恺,朱仁传,缪国平,范菊. 上海交通大学学报. 2013(02)
[7]波浪能发电装置动力摄取系统研究进展[J]. 王立国,游亚戈,张亚群,叶寅. 机床与液压. 2013(01)
[8]基于液压传动的蓄能稳压浮力摆式波浪能发电系统分析[J]. 鲍经纬,李伟,张大海,林勇刚,刘宏伟,石茂顺. 电力系统自动化. 2012(14)
[9]状态空间模型在振荡浮子式液压系统波能吸收装置中应用[J]. 叶寅,游亚戈,王文胜,盛松伟,刘洋. 海洋工程. 2011(02)
[10]空间三维坐标转换原理及实现[J]. 柯金朴. 江西测绘. 2008(03)
博士论文
[1]铰接多浮体水动力性能研究[D]. 宋林峰.哈尔滨工程大学 2015
[2]摆式波浪发电系统建模与功率控制关键技术研究[D]. 肖文平.华南理工大学 2011
硕士论文
[1]浮式结构物系泊系统时域非线性耦合分析[D]. 韦斯俊.哈尔滨工业大学 2014
[2]三节筏式海浪发电装置液压系统控制策略研究[D]. 何欣.哈尔滨工业大学 2014
[3]波浪与铰接多浮体系统相互作用的数值分析[D]. 王桂波.大连理工大学 2014
[4]浮子式波浪发电最大波能捕获研究[D]. 王辉.天津大学 2014
[5]海蟒式海浪换能器建模及组合缸式液压系统控制策略研究[D]. 李雨亭.哈尔滨工业大学 2013
[6]振荡浮子式波浪能发电装置的设计及功率计算分析[D]. 王淑婧.中国海洋大学 2013
[7]极限海况下铰接多浮体运动及系泊力计算[D]. 陈煜.武汉理工大学 2013
[8]浮子式波浪能转换装置机理的频域及时域研究[D]. 程正顺.上海交通大学 2013
[9]振荡浮子式波浪发电装置最佳功率控制研究[D]. 高辉.华南理工大学 2012
[10]振荡浮子液压式波浪能利用装置的研究[D]. 黄晶华.华北电力大学 2012
本文编号：3512903
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/xnylw/3512903.html
