小型离网浮力摆式波浪能发电系统研究

摘要

在过去的一个世纪里，随着化石能源煤炭和石油的大量开采，传统能源短缺问题越来越突出。而且煤炭和石油的燃烧也会产生大量有害气体，严重危害生态环境。因此，寻找替代的可再生能源己经成为各个国家亟待解决的重要问题。在新能源领域中，海洋波浪能是一种没有污染且储能非常丰富的能源。由于距离陆地较远，边远海岛及海上设施的供电问题一直难以解决，建立一种由海洋波浪能发电的独立电力系统，帮助海岛居民解决用电问题，意义十分重大。 在波浪能发电系统中波浪能转换装置和电能变换装置是研究的重点，论文首先介绍了目前波浪能发电类型，并着重介绍了摆式波浪能发电装置的研究现状，分析了摆式波浪能发电装置的优缺点，并对现阶段摆式波浪能发电装置的研究存在的问题进行了总结。基于以上分析提出了一种含有浮力摆、液压系统和电气系统的小型离网浮力摆式波浪能发电系统。 论文介绍了这种发电系统的组成和工作原理，对机械系统中的液压系统进行了原理分析和设计，同时对电气系统中由三相整流桥电路、Buck-Boost变换电路、电池管理系统（BMS）组成的电能变换装置进行了原理分析和设计。分别建立了浮力摆式波浪能量转换器的线性模型、发电机模型和传动模型，并对Buck-Boost变换电路进行了建模分析确定了控制方法。然后利用 Matlab软件对浮力摆式波浪能量转换器、发电机组、Buck-Boost变换电路控制系统和总的波浪能发电系统进行了仿真。 最后论文在仿真的基础上搭建实验平台，分别对发电机、液压系统、电气系统和总的波浪能发电系统进行了测试，分析了实验结果，验证了整个波浪能发电系统的可行性。

目录

声明

第一章 绪论

1.1课题背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3摆式波浪能发电装置存在的问题

1.4研究内容

第二章 小型离网浮力摆式波浪能发电系统基本原理与设计

2.1小型离网浮力摆式波浪能发电系统的组成

2.2小型离网浮力摆式波浪能发电系统工作原理

2.3小型离网浮力摆式波浪能发电系统关键部分设计

2.4本章小节

第三章 波浪能发电系统关键部分建模及仿真

3.1浮力摆式波浪能发电机组建模

3.2 Buck-Boost变换电路原理

3.3 Buck-Boost变换电路的平均法建模

3.4 Buck-Boost变换电路反馈控制设计

3.5仿真及分析

3.6本章小结

第四章 电气系统软硬件设计

4.1 电气系统总体构成

4.2硬件设计

4.3软件设计与实现

4.4 本章小结

第五章 实验结果分析与总结

5.1发电机的测试和分析

5.2液压系统的测试和分析

5.3电气系统的测试和分析

5.4总体系统的测试和分析

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢