波浪发电系统无速度传感器功率优化控制
发布时间：2021-12-18 12:40
海洋波浪能可再生、无污染、分布广,持续利用时间长、可预测,是未来极其重要的新能源,但同时存在随机性、时变性问题,恶劣的海洋环境更令波浪能的商业化开发利用面临巨大挑战。本文以直驱式永磁同步波浪发电系统为研究对象,研究波浪能最优功率跟踪控制策略及无速度传感器控制技术。首先,考虑波浪发电系统中速度传感器工作环境恶劣,提出基于扩展卡尔曼滤波算法的无速度传感器方案。利用直线电机定子电阻、电压和电流信息,基于预测和更新两阶段,建立扩展卡尔曼滤波观测器系统,估算速度和位置。其次,预测波浪激励力,可减少系统功率优化跟踪控制中的延时误差,但传统BP神经网络预测算法,易陷入局部最优和泛化能力不足,为此提出一种改进粒子群优化神经网络方案,动态调整学习因子并添加变异算子。采用间接预测策略,应用分段计算思想和波浪激励力转换公式,获得波浪激励力预测值。通过分析波浪能转化装置相幅特性,确定规则波下最大波浪能功率对应的最佳电磁力,以此作为系统控制目标,通过空间矢量调制电流控制策略实现系统控制。针对实际波浪的不规则性、扰动性,滑模变结构控制中抖振和开关动作产生的高频纹波,采用快速傅里叶变换（Fast Fourier T...
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
011-2018年全社会用电量统计
广东工业大学硕士学位论文2高环境质量和加强生态环境综合治理，是现在的核心任务[4]。必须树立和践行绿水青山就是金山银山的理念也在十九大报告中体现，坚定走生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路，建设美丽中国[5]，对中国将来能否实现经济增长和生态环境保护共赢、实现高质量经济发展、高效利用资源、合理进行产业结构调整至关重要[6]。因此，可持续发展将是未来一个重要的发展方向。发展低碳经济早已在2015年巴黎气候峰会上各国达成了共识[7]，从图1-2也可以看出我国的电力装机结构在不断减少污染较重的火力发电，火电占比从2015年的67%下降到2018年的60%。太阳能、风能和核能等清洁能源的装机容量和占比大幅提高，未来，可再生能源继续保持强劲发展态势，成为电力生产的重要组成部分。图1-22015-2018年全国电力装机结构图Fig.1-22015-2018nationalpowerinstallationstructurediagram1.1.2研究意义清洁能源利用为遏制目前世界对化石燃料的依赖提供了机会，并可能成为经济增长的下一个引擎，以风能、太阳能和海洋能为代表的各类可再生能源，将是现在及未来重要的发展领域，目前的风能太阳能已成为世界电力资源的重要组成部分[8]。波浪能属于海洋能中最主要的可利用能源之一，是一种无污染、可再生、储量大、
第一章绪论3分布广的新能源[9]，无论是在国家战略还是社会问题的解决层面上，开发利用波浪能都有重要的意义。世界能源委员会调查分析显示，全球可利用波浪能功率达到了20亿kW，这些能源的综合开发利用，对社会可持续发展和命运共同体建设具有关键价值。如图1-3所示，波浪能遍布全球各个沿海国家。经济发展迅速的地区主要集中在沿海地区，波浪能可就近使用，避免长距离输送损耗，加快世界经济发展。图1-3全球波浪能年平均功率密度分布图Fig.1-3Globalaverageannualpowerdensitydistributionofwaveenergy我国大陆海岸线达1.8万千米，在岛屿边沿，有着1.4万千米长海岸线的长度，管辖着超过300万平方公里的海域面积，拥有6536个面积达500平方米以上的岛屿，并且大部分岛屿距离大陆较远，不利于能源传输，海岛开发和海岛居民供电是一个极大的考验。海岛海鸟多，桨叶旋转过程中可能会伤及海鸟，海岛高湿高盐雾高温等条件亦会大大缩短风机设备使用寿命，风力发电不建议使用。故目前海岛供电主要是使用柴油机发电同时辅助太阳能发电。海岛具有得天独厚地理位置以及源源不断的波浪能资源，同时与其他新能源相比，有其相对明显的优势，在海上仪器仪表供电、深海养殖技术的发展以及海岛生活的人民日常供电和海岛开发等方面都可得到全面的利用。海洋能的优点主要有[10]：（1）波浪能能源密度是可再生能源中最大的，最低的基本上也有10kW/m，高的可以达到100kW/m，并且分布集中在沿海地区。（2）波浪能装置工作基本不受时间的影响，相比于风能和太阳能，可以持续运行时间长。（3）理论波浪能利用率以及实际运行效率均高于其他新能源。
本文编号：3542415
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
011-2018年全社会用电量统计
广东工业大学硕士学位论文2高环境质量和加强生态环境综合治理，是现在的核心任务[4]。必须树立和践行绿水青山就是金山银山的理念也在十九大报告中体现，坚定走生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路，建设美丽中国[5]，对中国将来能否实现经济增长和生态环境保护共赢、实现高质量经济发展、高效利用资源、合理进行产业结构调整至关重要[6]。因此，可持续发展将是未来一个重要的发展方向。发展低碳经济早已在2015年巴黎气候峰会上各国达成了共识[7]，从图1-2也可以看出我国的电力装机结构在不断减少污染较重的火力发电，火电占比从2015年的67%下降到2018年的60%。太阳能、风能和核能等清洁能源的装机容量和占比大幅提高，未来，可再生能源继续保持强劲发展态势，成为电力生产的重要组成部分。图1-22015-2018年全国电力装机结构图Fig.1-22015-2018nationalpowerinstallationstructurediagram1.1.2研究意义清洁能源利用为遏制目前世界对化石燃料的依赖提供了机会，并可能成为经济增长的下一个引擎，以风能、太阳能和海洋能为代表的各类可再生能源，将是现在及未来重要的发展领域，目前的风能太阳能已成为世界电力资源的重要组成部分[8]。波浪能属于海洋能中最主要的可利用能源之一，是一种无污染、可再生、储量大、
第一章绪论3分布广的新能源[9]，无论是在国家战略还是社会问题的解决层面上，开发利用波浪能都有重要的意义。世界能源委员会调查分析显示，全球可利用波浪能功率达到了20亿kW，这些能源的综合开发利用，对社会可持续发展和命运共同体建设具有关键价值。如图1-3所示，波浪能遍布全球各个沿海国家。经济发展迅速的地区主要集中在沿海地区，波浪能可就近使用，避免长距离输送损耗，加快世界经济发展。图1-3全球波浪能年平均功率密度分布图Fig.1-3Globalaverageannualpowerdensitydistributionofwaveenergy我国大陆海岸线达1.8万千米，在岛屿边沿，有着1.4万千米长海岸线的长度，管辖着超过300万平方公里的海域面积，拥有6536个面积达500平方米以上的岛屿，并且大部分岛屿距离大陆较远，不利于能源传输，海岛开发和海岛居民供电是一个极大的考验。海岛海鸟多，桨叶旋转过程中可能会伤及海鸟，海岛高湿高盐雾高温等条件亦会大大缩短风机设备使用寿命，风力发电不建议使用。故目前海岛供电主要是使用柴油机发电同时辅助太阳能发电。海岛具有得天独厚地理位置以及源源不断的波浪能资源，同时与其他新能源相比，有其相对明显的优势，在海上仪器仪表供电、深海养殖技术的发展以及海岛生活的人民日常供电和海岛开发等方面都可得到全面的利用。海洋能的优点主要有[10]：（1）波浪能能源密度是可再生能源中最大的，最低的基本上也有10kW/m，高的可以达到100kW/m，并且分布集中在沿海地区。（2）波浪能装置工作基本不受时间的影响，相比于风能和太阳能，可以持续运行时间长。（3）理论波浪能利用率以及实际运行效率均高于其他新能源。
本文编号：3542415
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