振荡浮子式波浪发电系统设计精品资料

1、B振电系nnn浙.江.大.学.学.报.20一116年.第.一期.摘要UUUUUUUnUnU为一丄使.蓝浪.发.电.系一统一具.有.传.动一平.稳.调.速.方.便一等一优一点.，-设一计.基一于液一压.传一动一的一振.荡一浮一丄式-波-浪.匕匕 厶冃发电装置-该装置通过一浮丄波浪板与群组油缸一技术-获取一波浪匕匕 厶冃量使用蓄匕匕 厶冃稳压的方法保一证一液一压一系一统一压一力稳一定一通一过调一节一变一量一液一压一马一达的排量达到发电机一电一量输出稳定给一出该发电-系一统一的一数一学一模-型一，一应一用-丄且E_S-丄丄软一件一对一液一压一发一电一系一统一进一行仿一真一，一通一过一平台一实一海一况

2、一试一验一进行一验证仿一真结果一和一试验结果一表明亠该发电系一统一不一仅一可-以一保一证_液-压一系一统一压一力一稳一定一，一还一可-以一达一到一发一电一机一输一出一功一率一稳-定一亠验一证一丄采一用一液一压一传一动一方一法一的一振一荡-浮一子一式一波一浪-发一电一系一统一设计一的一合一理一性一亠In匚IIIII关-键一词一UUUUUUUU液-压一传-动-浮-丄波一浪-能-发-电-A_E-s_丄试一验-IInIIIII随着社会的发展,石危机、大气污染等问题丄益一严重，一各一国开始高度二g一视-开发无污一染一可一再.生.的.海.洋.新.能.源.丄丄据.联.合.国.教.科.文.组.织.出版的海洋.

3、匕匕 厶冃开发一文中统计-全球可-开-发一海.洋.能.资.源一大-约一为.-3-6-二丄2丄丄X丄丄这.些一海.洋一能.通一常一以一波.浪一匕匕 厶冃潮一流.I能1温差能等形式存在一于阔的海洋之中n丄3一,其丄，-海洋波浪.匕匕 厶冃的可一开-发量可-以-达到3 一X-丄丄丄2 一X丄丄二6 一-1国一际一匕匕 厶冃源一组一织一丄丄AE2-丄994年公布一的报告预一测波浪能如果-充一分一开一发-，一最一终一可-提一供一目-前一全一球一电-力一需一要一的一丄丄%一左一右一丄-作一为一一种一可一再一生一的一清一洁一能一源，一波浪能不仅分布广储量大一，一同时一具有较大一的一能一流一密一度一，一只一需

4、一要-通一过一较一小一的一装-置一就-能一提-供一可一观一的一廉一价一能一源一丄丄要一以一电一能一为一丄)丄8 一波浪能的开一发也一可以一为边一远海域一的一国防-海一洋开一发一农业一用一电一等一活一动一提一供帮助亠有一利于一人类社会一的可一持续发展丄9 一近几一丄年来-，-波-浪-能-发-电-技一术_取一得-丄快一速-发一展-，-各-种一形一式一的一波-浪-能-发-电-装-置-层-出一不穷一丄丄丄二丄II3匚振荡浮子式波浪能发电装置最早由位日本研究一者设一计制一造利用一浮丄在一波一浪作用一下的一丄下-振.荡.，-通.过.机.械.传.动.系一统.带.动.发.电.机.发.电.1丄与风-力-发电和-

5、潮流匕匕 厶冃发电相似-，-目前国一外.研.究.振.荡.浮一子.式.波.浪一能.发.电.系一统.大.多一采一用一机.械一传一动.，-少-量一采.用一液一压一传.动一rL丄在.采用机械传动一的机组中亠普遍存在齿轮一箱故障率高1水-丄维一修不方便.传动不-稳、调速不-变等一问一题一丄丄6 一这一些一不足一直接一制一约一丄波一浪一能一设一备的发展但是，-液压一动力传动一却一具有一传动平稳一调一速一方-便一功_率一体一积一比_大一等一优一良一特一性一丄丄丄二丄丄比一较一适一合一波一浪一能一装一备一，一因一此一，一越一来一越多的学者开一始研究与一设计基丄液压传一动一的振荡-浮一丄式一波一浪一发-电-装-

6、置一鉴一此一，一浙一江一海-洋一学一院一船一舶一与一海一洋一丄程一学一院一独一立一自一丄研一制一丄基一丄液一压一传动一的自升式一振荡浮丄式波浪发一电一平台一二丄海一院一丄号一”，并一基一丄此平台建一立AEs丄旦液压一发电仿真系统，-通过实海况一实一验，-对一整个液-压一发-电-系-统一进一行_研-究一，-验-证_丄该-系-统一在一设一计-丄的一可-行-性一为-波-浪-发-电-装-置-液-压一发一电一系一统一的一优化提供了理论依据和实验参考1波浪发电系统组成及工作原理1-1发电系统组成海院1号波浪发电平台是自升式波浪发电平台通过振荡浮子的形式捕获波浪能.平台如图1所示平台采用3根桩腿支撑单根桩腿

7、的发电系统由浮子(如图2所示）、波浪板(如图3所示）、液压发电系统、永磁同步发电机、负载和控制模块组成-其/、中浮子结构可以简单的分为2部分上半部分是一一一个直径为3200mm高度为625mm的圆柱体下半部分是一一一个类似于半球的曲面高度为835mm液压发电系统主要由液压缸、单向阀、蓄能器、溢流阀、流量传感器、二二二位二二二通阀、压力表、油缸、疋量液压马达、变量液压发电机、永磁同步发电机组成如图4所示海院1号波浪发电平台每根桩腿的两侧各有一一一块波浪板波浪板都与浮子相连每块波浪板都与4个液压缸相互作用单根桩腿上的8个油缸组成一一一个群组油缸由于平台的3根桩腿的发电系统可以独立运行并且相互对称因

8、此文中主要研究单根桩一腿的一发电一系统匚nnnn丄-2-丄作.原.理.海.院.丄号.波.浪.能.发.电.平.台.发电系统利用浮子在波.浪中振荡捕获波浪匕匕 厶冃，-通一过.与.浮.丄丄连.接一的.波.浪.板一将.蓝浪.能.转.化.成.机-械一能.，-并一作.用一在液一压.缸一上亠液.压一缸一通一过-液.压.回路旦液压匕匕 厶冃的形式传递至液压马达亠液压马达带动永-磁同一步发电机-发电亠并一使负载丄nn作亠当一系一统一运一行一时，一由一浮一子捕一获一波一浪一匕匕 厶冃亠使一得一波浪板与浮子一起上丄振荡通过2块波一浪板上-的一齿一顶一推一动一每一根一桩一腿一上一横一向一排一列一的_丄个一液一压一缸

9、一，一群一组一油一缸一排一油，一压一力一油一经一过一单一向一阀一进一入丄油路，一与此同一时，一波浪板齿根处一通过油一缸一内置弹一簧一推一动-活一塞一反一向一运一动一将一油一箱一中一的一液-压一油一通一过一单一向一阀一吸一入一到一液一压一缸一中一采一用一这一种一设计一亠当一浮一丄在一波一浪-作一用一下向一丄运一动-时一亠液-压一系一统一可一以一获一取一波一浪一的一能一量-亠而当一浮一丄由丄重-力一作用向丄运动时一，-波浪板一同样可以推动液压缸工作一亠获取能-量-，-因一此一，-采_用-波一浪-板一与_群一组-油一缸一技一术一可-以一较一好一的一获一取一能-量-亠该-液-压一系一统拥一有一二个蓄-

10、能-I器,具有能量储存功能,使系统压力稳定在波浪一较一大时，一将油路中多余的一液一压一匕匕 厶冃量进行储存.，-保.证.系一统.的.鉴力.稳.定.亠在.波.浪.较.丄时.，-释.放存储的匕匕 厶冃量，-补充系统匕匕 厶冃量，-使其达到稳U定一-主.油.路.不-稳.定.的一液压.油-可一以.通.过-蓄.能.器.的.调一节一，-转一化-为.比一较-稳一定.的一液一压一油.较一稳一定一的.液.压油带动液压马达转动一亠当系统流量较大时，-通过-反馈信号一控制使二-位二-通阀一打-开，-丄液压一马一达一同一时丄作一，一并一通一过一调一节一变一量一马一达一量一控一制永一磁同步发电机转速，-使电压稳定当系统

11、流一量一较一小时-，一通一过_反一馈一信一号-控一制一二一位_二一通一阀一关一闭一，一液一压一油一只一驱一动一定一量一液一压一马一达一丄作一，一液一压一马一达带一动永磁同一步发电机一发电得到较一稳定一的一电能一系一统一通一过一压一力一传一感-器一来_监一测-系一统一的一压一力一，一并一通一过一溢一流一阀一来一控一制一系一统一压一力一亠本一波一浪一能一发一电一系统一的机械系统采一用带一蓄能器的一液压传一动一方式传一递一所一捕一获的一波一浪一能一可一旦平缓一不稳-定的波一浪一能，-使系统内一压力一稳定一采一用智能系统一模块监视-流一速-永-磁-同-步_发-电-机-转-速-，-旦及-液-压一回一路-

12、内一部-压一力一通-过一调-节一变一量-马-达一排一量-实一现-发一电一机-转速恒定,从而可以获得输出频率恒定的交流电-采用负载自动控制技术调节发电机输出电压平台负载包括6组400W灯泡和2组800W灯泡-其/、中每组灯泡都有4只通过控制程序可以达到根据发电量的大小自动在8组灯泡中切换的效果负载原理图如图5所示。2数学模型浮子在波浪的作用下主要进行垂荡运动水平运动可以忽落不计根据牛顿第二二二疋律浮子在波浪上的垂荡运动满足如下一一一般方程3液压仿直/、与结果分析3-1仿直/、模型建立采用系统协同仿直/、软件AMESim进行液压系统的仿直/、分析-首先在AMESim环境中启动SketCh模式利用系

13、统提供的液压库信号控制库机械库进行液压系统的建模建模过程中可以忽略系统管道的影响19L仿直/、模型如图6所示:在液压发电系统的仿直/、建模宀 完成后进入SUb一m0de1模式为系统中每个元件分配数学模型如果在第1个草图模式中建模错误，一或者不能一完一成一个完一整的一液一压一循环一亠则不一能.进.S-丄丄d-丄模.式.丄2-丄卩数一学.模.型的选择是仿真计-算的.重要步骤，-如果选择错误一，-将.影一响.到一仿.真结一果.在-本次.仿.真一中.，-可.以.利-用一P-丄厶丄丄e丄丄d为.元一件-选一择一最.简.单的数学模型亠接丄来一进入丄丄a丄丄丄亠模式-，-对-元-件-进行-参数的设置-参数的

14、一设置丄分一关一键一，一它一也一将一直一接一影一响到一仿一真一结一果一的一好一U坏亠根据海院丄号二液压系统各个元一件一的型号-，一选一取一参一数一如一表一丄所一示一-丄亠2 一仿一真一结一果一分析一系一统一压一力一如图一丄所一示一，一从一图中一可以看到，一采用蓄能器的液压系统的一系统压一力一P-丄在一一丄始一有一一个一丄升-过一程一，一之一后一始一终一稳-定一在一丄6 一5 一p丄左一右一采一用一蓄一能一稳-压一的一方一法一可一旦很一好一地一保一证一液-压一系一统一压一力一稳-定一亠流一量一传一感一器-丄的一流一量-丄v如一图一丄所一示一亠从图一中可一以一看到一，-流量值存在S定一的波动，-但

15、总体一丄可以一稳-定一在-丄丄L_/_丄丄左一右_亠造-成一这一种一现-象-的一主一要-原-因一与一波-浪-发-电一平一台-液-压系一统一蓄-能-器-的一选一取和设置有直接关系,导致蓄能稳压不能达到最优状态，一也进一一步说一明一了蓄能一器的重要n性.-系.统.在.这.一流.量.值.下-，-达.到.丄流-量.传.感.器.a的预设值，-反馈系统.控制二位二通阀开-启，-变一量.液压.马.达.开.始-丄作.如图一9-所.示-为.变.量.液.压一马一达.9动一下-的一永-磁一同.步一发一电一机.的一转一速一和.扭.矩亠通过一调节液压马达的三量，一控制永一磁同步发电一机-的转速一在3丄丄丄丄左右，-扭一矩值在一2 一4-N丄左一右，一数一值一基本保一持一平衡一亠保一证了电量输出恒一定从而验证了该液压系统一设计的-合-理一性一丄实一海一况一测一试一验一证在浙一江省舟山市普陀区一朱家尖镇东沙海域，一_海-院一丄号一波一浪一发一电-平一台一进一行-丄实一海-况一测-试一经一过一波一浪一测一量一，-可一以一得一到一测一试一海一域一波一浪一的一最一大一波一高一为一2-丄，-有一效一波一高一为一丄2 一，-平一均一周一期一丄丄亠亠在一测一试中一设计丄基一丄丄丄丄v丄Ew软件一的数据采集系统*7在平台正一常-丄作一时-分-别一对-液-压一系-统一的_压一力-P-丄