雙浮筒漂浮式波浪發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計和控制研究.pdf

1、雙浮筒漂浮式波浪發(fā)電系統(tǒng)是一種直接地把波浪能轉(zhuǎn)換成電能的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，具有穩(wěn)定性強、工作效率高、制造成本低等優(yōu)點，在海洋波浪能開發(fā)領(lǐng)域有著較好的發(fā)展前景和市場效益。本文在單浮筒波浪發(fā)電系統(tǒng)實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，著重以雙浮筒漂浮式波浪發(fā)電系統(tǒng)為對象，研究雙浮筒漂浮式波浪發(fā)電系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)模型、優(yōu)化設(shè)計、系統(tǒng)建造、海試實驗和優(yōu)化控制等一系列理論分析和實驗問題，為雙浮筒漂浮式波浪發(fā)電系統(tǒng)的進一步深入研究和實際應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
　　論文主

2、要研究成果，如下所述:
　　1.分析了波浪水槽實驗室的工作原理，采用頻域法計算了浮筒受到的垂直波浪力、垂直附加質(zhì)量和阻尼系數(shù)。
　　2.采用頻域法分析了浮筒在波浪中的垂直方向運動速度和位移，并優(yōu)化了浮筒的重量，使浮筒與波浪在垂直方向的運動達到了共振狀態(tài)。在此基礎(chǔ)上，建立了單浮筒波浪發(fā)電系統(tǒng)的模型，并進行了實驗驗證。
　　3.根據(jù)單浮筒波浪發(fā)電實驗的分析結(jié)果，對永磁直線發(fā)電機進行了分析和優(yōu)化。首先，采用磁路法和基爾霍夫定

3、律，解析計算永磁直線發(fā)電機的氣隙漏磁系數(shù)，并與有限元分析結(jié)果相比較，驗證解析計算的準確性。然后，根據(jù)永磁直線發(fā)電機的端部氣隙磁場分布系數(shù)，從解析計算的角度推導出一種永磁直線發(fā)電機齒槽力最小化的方法。
　　4.此外，提出一種改進的許-克變換解析計算方法，計算永磁直線發(fā)電機的氣隙磁場分布，并采用有限元法驗證改進的許-克變換解析計算方法的準確性。
　　5.根據(jù)格林函數(shù)和Froude-Krylov力，解析計算浮筒在海洋波浪中的垂直方

4、向運動過程，從而導出了雙浮筒漂浮式波浪發(fā)電系統(tǒng)的基本工作原理。
　　6.優(yōu)化設(shè)計了外浮筒和內(nèi)浮筒的重量;外浮筒和內(nèi)浮筒的原材料均采用超高分子量聚乙烯（高防腐蝕特性）;采用Halbach充磁方式的圓筒型永磁直線發(fā)電機把海洋波浪能直接地轉(zhuǎn)換成電能;選擇基于GPRS和Internet網(wǎng)絡(luò)通信方式的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，實現(xiàn)雙浮筒漂浮式波浪發(fā)電系統(tǒng)運行狀態(tài)的監(jiān)測和管理工作;選擇單點系泊方式保障雙浮筒漂浮式波浪發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
　　7.闡