多点阵列式波浪能液压发电系统的匹配设计与模拟仿真

【摘要】：近年来,能源危机和环境污染引起了人们对新能源越来越多的关注,更加紧了人们探索利用新能源的脚步。海洋覆盖着全球71%的面积,海洋波浪能做为清洁、无污染、可再生的新能源,其能源密度远远大于风能、太阳能,波浪能的开发利用不仅可以缓解环境污染还可以解决能源危机,所以对海洋波浪能发电装置的开发利用是很有前景的。本文在国家自然科学基金:“多点阵列式波浪能液压发电系统机理与控制策略研究”(项目编号:51209104)的支持下针对振荡浮子式波浪能发电装置进行了研究。详细阐述了波浪能发电装置近几年的发展现状并对波浪能发电装置的分类和各类别波浪能发电装置的工作原理进行了介绍,设计开发了多点阵列式波浪能发电装置。首先明确设计此波浪能发电装置的目的是设计一套在既定波况下发电量不少于10Kw的波浪能发电装置,并主要研究其液压传动方式,使所设计的波浪能发电装置可以持续稳定发电。基于对设计的要求,先对波浪能发电装置的波浪能采集装置部分进行了设计和说明,之后着重设计与此采集装置相匹配的液压传动系统,经过分析得出,所设计的液压转化传递系统通过蓄能器和调速阀的合理安装达到了大大改善波浪能发电不稳定的问题。其次对波浪能采集装置的浮子和液压转化传递系统的各主要元件进行参数计算和合理选型,浮子的参数主要包括浮子的形状、尺寸和材料,液压元件的参数计算主要包括对发电机、液压马达、蓄能器、液压缸、单向阀、溢流阀以及液压管道的参数计算和选型。然后,利用AMESim软件对液压转化传递系统进行模拟仿真。搭建了液压转化传递系统模拟仿真草图,进行了多点阵列式波浪能发电系统的仿真运算。仿真完成后,得出液压转化传递系统中液压缸、液压马达和负载的动态特性曲线图,并对所得结果做优化分析。最后,在经过对液压转化传递系统的分析优化之后,开发完成了液压转化传递系统实验平台,将其投入运行,观察其运行状况。 【关键词】：阵列式 波浪能发电 液压系统 AMESim模拟仿真 实验平台
【学位授予单位】：集美大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM612
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 波浪能发电装置的研究背景及意义10-11
• 1.1.1 波浪能发电装置的研究背景10
• 1.1.2 波浪能发电装置的研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-20
• 1.2.1 波浪能发电装置基本原理11
• 1.2.2 国内外收集装置的研究现状11-13
• 1.2.3 波浪能液压传递装置的研究现状13-20
• 1.3 研究内容20-21
• 第2章 液压传递系统的设计与工作原理21-25
• 2.1 多点阵列式波浪能发电系统采能装置结构设计21-22
• 2.2 波浪能液压转化传递系统设计22-23
• 2.3 波浪能液压转换传递系统的工作原理23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 液压传递系统的匹配计算与选型25-37
• 3.1 设计波况25
• 3.2 浮子的选型25-30
• 3.2.1 振荡浮子系统输出功率的数学模型25-29
• 3.2.2 系统输出功率的计算29-30
• 3.3 液压元件的选型计算30-36
• 3.3.1 发电机选型30-31
• 3.3.2 液压马达选型31-32
• 3.3.3 蓄能器选型32-33
• 3.3.4 液压缸选型33-35
• 3.3.5 液压管道选型35-36
• 3.3.6 单向阀及溢流阀选型36
• 3.4 本章小结36-37
• 第4章 液压转化传递装置的模拟仿真分析37-58
• 4.1 液压转化传递系统仿真建模37-39
• 4.1.1 液压转化传递系统仿真草图搭建37-39
• 4.2 元件子模型的选择39-43
• 4.2.1 液压缸子模型的选择40
• 4.2.2 速度与位移信号转换子模型40-41
• 4.2.3 输入信号子模型41
• 4.2.4 调速阀子模型41
• 4.2.5 液压马达子模型41-42
• 4.2.6 发电机子模型42
• 4.2.7 蓄能器子模型42
• 4.2.8 单向阀与溢流阀子模型42
• 4.2.9 管道子模型选择42-43
• 4.3 各仿真元件参数设置43
• 4.4 液压转化传递系统的仿真与分析43-57
• 4.4.1 浮子个数对液压转化传递系统输出的影响分析43-48
• 4.4.2 浮子吸能相位差对液压转化传递系统动态性能的影响分析48-52
• 4.4.4 蓄能器及调速阀对整个液压转化传递系统动态性能的影响52-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第5章 实验平台搭建与分析58-65
• 5.1 实验台设计58-59
• 5.2 实验台设备参数选型59-60
• 5.3 物理试验台样机搭建60-62
• 5.4 实验台的功能62
• 5.5 实验台的操作62-63
• 5.6 实验及实验数据分析63-64
• 5.6.1 模型试验对比组的设定63
• 5.6.2 实验结果分析63-64
• 5.7 本章小结64-65
• 第6章 总结与展望65-67
• 6.1 总结65-66
• 6.2 展望66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-71
• 在学期间学术成果71

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