波浪能發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)研究.pdf

1、當(dāng)今世界正被能源問題嚴(yán)重困擾，減少溫室氣體的排放也已在全球范圍內(nèi)達(dá)成共識。目前，可再生清潔能源發(fā)展迅速，對于被海洋覆蓋的地球來說，海洋能源也在其中占據(jù)著重要位置，它令人興奮但技術(shù)發(fā)展尚未成熟，大多數(shù)發(fā)電裝置仍處于試驗(yàn)探索階段，如何有效降低世界對化石燃料與天然氣的依賴、改變?nèi)藗兪褂脗鹘y(tǒng)能源的生活習(xí)慣日益重要。除此之外，不僅僅局限于對波浪能的捕獲，為達(dá)到更高的能源利用效率，世界范圍內(nèi)對于不穩(wěn)定電能的后處理方案與實(shí)時監(jiān)控技術(shù)都提出了更高的要求

2、，本文通過捕獲裝置關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)、監(jiān)控系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)和試驗(yàn)研究三方面對波浪能發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)展開研究。
　　本文積極響應(yīng)我國“十三五”規(guī)劃對可再生能源利用提出的新要求，以工程項(xiàng)目實(shí)際應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)，以提高設(shè)備發(fā)電效率為目標(biāo)，在對波浪能發(fā)電設(shè)備波浪吸收裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)了解的前提下，對發(fā)電設(shè)備的第一級能量捕獲裝置進(jìn)行了優(yōu)化與創(chuàng)新設(shè)計(jì)，重點(diǎn)針對發(fā)電裝置中的第三級發(fā)電系統(tǒng)與電能后處理系統(tǒng)進(jìn)行研究與設(shè)計(jì)，并對數(shù)據(jù)傳輸與監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行研究與搭建，以試驗(yàn)

3、驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性與可行性，本文的主要研究內(nèi)容包括：
　　1）指出當(dāng)前能源危機(jī)形勢，分析波浪能發(fā)電目前的主要技術(shù)難點(diǎn)，對波浪能捕獲機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究，并提出本文在發(fā)電裝置的三個階段的具體研究內(nèi)容；
　　2）提出系統(tǒng)專用新型雙向發(fā)電葉輪與發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，葉輪的設(shè)計(jì)思路來自于成熟的風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)理論和軸流泵葉輪設(shè)計(jì)理論，并測算出直徑622mm的葉輪設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)；根據(jù)發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)原理，結(jié)合波浪能的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出500W的細(xì)長型、集中繞組、少

4、槽多極的水下密封永磁發(fā)電機(jī)；
　　3）設(shè)計(jì)出配套的完整的電能后處理系統(tǒng)，從整流、Boost單元、鋰電池、DC/DC單元到逆變單元進(jìn)行原理研究和設(shè)計(jì)，軟硬件結(jié)合，對系統(tǒng)CPU進(jìn)行編程設(shè)計(jì)；采用占空比擾動的PID控制策略獲取葉輪最佳尖速比，發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能進(jìn)行后處理以及其平穩(wěn)高效率利用；在Matlab/Simulink環(huán)境下仿真，將海水流速作為動力源輸入控制系統(tǒng)，最終獲得較高的獲能系數(shù)與在210V-220V左右穩(wěn)定的電壓，滿足電能后

5、處理的設(shè)計(jì)要求；
　　4)監(jiān)測系統(tǒng)通過 GPRS無線通信獲取發(fā)電設(shè)備電流、電壓、功率等數(shù)據(jù)，采用雙通道數(shù)據(jù)傳輸，通過CPU控制信息存儲器及中斷時間，并使用VB開發(fā)設(shè)計(jì)上位機(jī)軟件，與遠(yuǎn)程設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋O(jiān)測功能；
　　5）搭建實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)系統(tǒng)，分別對葉輪、發(fā)電機(jī)以及電能控制系統(tǒng)進(jìn)行搭建與實(shí)物試驗(yàn)，獲得試驗(yàn)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)分析結(jié)論得出發(fā)電系統(tǒng)與其控制效果滿足海試要求；在設(shè)備海上試驗(yàn)中，記錄相關(guān)實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過對試驗(yàn)過程中各項(xiàng)數(shù)據(jù)的分