海上波浪能与风能互补发电平台的控制系统研究与设计

【摘要】：随着全球能源危机的日益加剧,人类目前已经陷入了能源危机当中,能源问题是21世纪最严峻的问题之一。解决上述问题的一个重要途径就是利用可再生能源。我国海洋能丰富,海洋能利用具有很大的开发利用价值。而随着海洋能发电技术的研究和发展,对其控制技术的要求也越来越高,优秀的控制技术可以进一步提升海洋能发电的水平,延长发电机组寿命,提高机组效率。本文在进行了海上波浪能、风能互补发电平台控制系统的分析研究后,制定了海上风浪互补发电控制系统的控制策略,并依此策略设计了风浪互补发电平台控制系统,进行的主要研究包括：(1)对海上风浪互补发电控制系统的控制目标和控制系统的主要组成做了研究和分析,指出了本控制系统控制策略制定时的主要影响因素。(2)对发电平台的能量管理系统的控制策略进行了分析和介绍,指出能量管理系统控制的主要实现手段。(3)对发电平台的发电设备状态监测系统和监测数据远程传输系统的监控策略进行了研究和分析,指出了发电设备状态监测的主要监测参数和监测策略,并通过无线移动网络进行了监测数据远程传输系统的搭建。(4)对风力发电控制系统做了深入的分析和研究,对风力发电机辅助启动系统、风力发电机刹车系统、风力发电输出能量管理系统的策略进行分析。其中风力发电输出能量管理系统的主要作用是进行风力发电的最大功率跟踪,本文采用了叶尖速比法,利用模糊控制策略实现了风力发电的最大功率跟踪,并通过实验验证了其有效性和准确性。(5)对波浪能发电控制系统的控制策略进行了研究分析,指出了本平台波浪发电控制的局限性,并提出了波浪发电控制系统的控制目标和控制策略。(6)利用研究分析的控制系统的结构和控制策略,进行了海上风浪互补发电控制系统的软硬件设计和搭建。 【关键词】：波浪能 海上风能 互补发电控制 模糊算法 最大功率跟踪控制
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM61;TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-20
• 1.1 本文的研究背景、目的及意义11-12
• 1.1.1 研究背景11
• 1.1.2 本文研究的目的及意义11-12
• 1.2 国内外海洋能发电系统技术概况12-18
• 1.2.1 国内外海洋能发电发展概述12-16
• 1.2.2 国内外海洋能发电控制技术发展概述16-18
• 1.2.2.1 控制策略研究现状16-17
• 1.2.2.2 海洋能发电控制系统硬件研究现状17
• 1.2.2.3 风浪互补发电控制系统软件研究现状17-18
• 1.3 本文的主要研究内容18-20
• 第二章 海上波浪能与风能互补发电平台20-28
• 2.1 海上波浪能与风能互补发电平台20-25
• 2.1.1 海上波浪能与风能互补发电平台概述20
• 2.1.2 海上波浪能与风能互补发电平台结构20-21
• 2.1.3 发电平台主要能量转化装置简介21-25
• 2.1.3.1 液压型风力发电装置简介21-22
• 2.1.3.2 波浪能发电简介22-25
• 2.1.4 发电平台能量存储装置简介25
• 2.2 海上波浪能与风能互补发电平台分析25-27
• 2.2.1 波浪能、风能资源分析25-26
• 2.2.2 发电平台能量输出分析26-27
• 2.3 本章小结27-28
• 第三章 海上波浪能与风能互补发电平台控制系统28-41
• 3.1 海上波浪能与风能互补发电平台控制系统概述28
• 3.2 发电平台控制目标及控制系统结构28-30
• 3.3 发电平台控制系统分析30-40
• 3.3.1 能量管理系统分析30-31
• 3.3.2 发电设备状态监测系统分析31-35
• 3.3.3 风力发电控制系统分析35-37
• 3.3.3.1 辅助启动系统分析35-36
• 3.3.3.2 风力发电机组刹车系统分析36-37
• 3.3.3.3 风力发电输出能量管理系统分析37
• 3.3.4 波浪发电控制系统分析37-38
• 3.3.5 监测数据远程传输系统分析38-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第四章 海上波浪能与风能互补发电系统控制策略41-66
• 4.1 海上波浪能与风能互补发电系统控制策略概述41
• 4.2 控制策略的影响因素和主要内容41-43
• 4.3 能量管理系统控制策略43-47
• 4.4 发电设备状态监测策略47-49
• 4.5 风力发电控制系统策略49-60
• 4.5.1 风力发电机辅助启动控制策略49-50
• 4.5.2 风力发电机刹车控制策略50-53
• 4.5.2.1 风力发电机刹车控制策略50-51
• 4.5.2.2 风力机刹车控制仿真51-53
• 4.5.3 风力发电输出能量管理控制策略53-60
• 4.5.3.1 风力发电输出能量管理控制策略53-57
• 4.5.3.2 风力发电输出能量管理控制实验57-60
• 4.6 波浪发电控制策略60-62
• 4.7 设备状态监控数据远程传输策略62-64
• 4.7.1 传输方式选择62-63
• 4.7.2 系统结构63-64
• 4.7.2.1 数据远程传输系统现场端策略63-64
• 4.7.2.2 数据远程传输系统主机端策略64
• 4.8 本章小结64-66
• 第五章 海上波浪能与风能互补发电平台控制系统设计66-76
• 5.1 控制系统设计应用背景66
• 5.2 控制系统硬件设计66-69
• 5.3 控制系统软件设计69-75
• 5.4 本章小结75-76
• 第六章 结论与展望76-78
• 参考文献78-82
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研经历82-83
• 致谢83

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