【摘 要】
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海洋能源利用在新能源发展中具有重要地位,但是单一能源利用存在能量利用率低、运行不稳定、波动性大、单机发电容量低等问题。为了解决这些问题,多种能源混合驱动发电成了海洋能源利用的重要研究方向。然而受自然环境等因素的影响,进行实地试验非常困难。为了能够更好的对多能混合驱动进行研究,在实验室搭建多能混合驱动模拟试验台,用以混合驱动研究具有非常重要的实际意义。本文主要完成如下工作:首先,提出了一种风-潮流能
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海洋能源利用在新能源发展中具有重要地位,但是单一能源利用存在能量利用率低、运行不稳定、波动性大、单机发电容量低等问题。为了解决这些问题,多种能源混合驱动发电成了海洋能源利用的重要研究方向。然而受自然环境等因素的影响,进行实地试验非常困难。为了能够更好的对多能混合驱动进行研究,在实验室搭建多能混合驱动模拟试验台,用以混合驱动研究具有非常重要的实际意义。本文主要完成如下工作:首先,提出了一种风-潮流能混合驱动能量转换方法。分析了混合驱动系统功率流关系以及系统布置方案,进行了基于键合图理论的动力学仿真研究,得出了混合驱动系统最佳布置方案;建立了动力合成机构三维模型,并确定了三端转矩、转速以及功率的关系,在ADAMS中搭建了动力合成机构虚拟样机仿真模型并进行运动学分析,验证了其动力合成性能。根据混合驱动特性,提出了风-潮流能混合驱动系统的模拟方案。其次,建立了混合驱动模拟试验台的相关模型并仿真分析。分析了风速模型、风力机模型、潮流流速模型以及潮流轮模型。研究了混合驱动模拟试验台中的三相异步电机控制算法,在两相静止坐标系下推导了电机数学模型,并在仿真软件中搭建了电机直接转矩控制算法,分析了其调速性能。根据风力机以及潮流轮模拟方案,搭建了风-潮流能混合驱动仿真平台,验证了混合驱动系统的合理性。最后,设计了模拟试验台的相关硬件和上位机软件。其中硬件部分包括机械传动部分,电机控制部分以及测试部分。上位机软件实现了风力机及潮流轮的模拟、串口通讯采集数据以及状态监控等功能。完成了对模拟试验台的测试和试验方案的设计,通过风-潮流能混合驱动的模拟试验,分析对比试验结果,验证了混合驱动系统的合理性,达到了模拟混合驱动系统的目的。
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