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多点吸能浮子液压式波浪发电装置中液压系统的分析与试验

作　者: 赵丽君
导　师: 顾煜炯
学　校: 华北电力大学
专　业: 热能工程
关键词: 多点吸能浮子液压式波浪发电装置试验平台液压元件设计液压模块 Simulink仿真
分类号: TM619
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

能源危机到来与环境污染加剧引起人们对能源利用的担忧。近年来,世界上对可再生能源的关注越来越多。海洋波浪能被认为是全球很有潜力的可再生能源。它的能源密度远大于太阳能和风能,因此开发波浪能转换装置是很有前景的。文中基于国家海洋局的海洋可再生能源专项资金项目《海上波浪能与风能互补发电平台的研发》,研究海上波浪能发电装置的现状及原理,多点吸能浮子液压式波浪能发电装置是一种新型的海上波浪能开发平台,该装置通过液压油系统作为中间转化和蓄能装置,有效地克服了当前波浪能利用装置功率输出波动较大的缺点,同时它采用浮子臂和支点使得液压缸输出高压油的压力和流量更高,从而提高液压系统转换效率。文中首先设计出风浪互补发电平台其中的多点吸能浮子液压式波浪发电装置,分别阐述了浮子液压式波浪发电装置的浮子部分和液压系统部分的基本原理。然后基于对双作用单杆活塞式液压缸的运动、动力部分的详细分析,在所给波浪因素、浮子、浮子臂等计算参数下,定性分析液压缸、蓄能器、液压马达的工作过程,并运用Matlab定量计算液压缸压力、流量曲线,以及马达的转矩、转速、输出功率等。接下来文章阐述了液压系统的建模原理,提出了液压缸子系统模型和动态特性,液压马达模块的平衡方程,然后对于多点吸能波浪能液压系统的液压油汇合机理,对比单向定值减压阀与三相桥式电路,引入了基于三相桥式电路原理提出三浮子发电方案。基于液压系统的子系统模型的建立,对浮子液压式波浪发电装置中主要部件的液压缸、蓄能器、液压马达的数学模型进行分析,基于Simulink仿真模块分别作了模型假设与模型动态特性和工作流程分析,然后运用Simulink模块对液压缸的压力、流量,蓄能器的稳压效果,液压马达各工作参数的输出来进行仿真,进一步对比Simulink仿真结果与第二章Matlab程序输出结果,共同为液压元件的设计提供了依据。最后研究多点吸能波浪能液压转换系统中三浮子发电的高压油汇合的工作过程,以及实验目的、平台原理和实验实施方案。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-19
  1.1 课题研究背景  11-12
  1.2 国内外波浪能转换装置的研究现状  12-18
    1.2.1 波浪能发电装置原理及其分类  12-16
    1.2.2 一些国家的波浪发电状况  16-18
  1.3 本论文项目背景和研究内容  18-19
第2章多点吸能波浪能液压转换系统的设计与计算  19-46
  2.1 多点吸能浮子液压式波浪能发电装置的基本原理  19-24
    2.1.1 风浪互补发电平台及其中的多点吸能浮子液压式波电装置  19-21
    2.1.2 多点吸能波浪发电装置的浮子部分  21-22
    2.1.3 多点吸能波浪发电装置的液压系统  22-24
  2.2 多点吸能WEC中液压缸部件的计算与设计  24-36
    2.2.1 装置分析  24
    2.2.2 选择适合该场合的液压缸的类型  24-27
    2.2.3 所选液压缸的参数的确定  27-36
    2.2.4 所选液压缸的参数的确定汇总  36
  2.3 多点吸能WEC中蓄能器参数的计算与确定  36-40
    2.3.1 蓄能器及其性能  36-37
    2.3.2 蓄能器应用设计计算方法  37-40
  2.4 多点吸能WEC中液压马达输入量与输出功率的计算及设计  40-45
    2.4.1 装置分析  40
    2.4.2 选择适合该场合的液压马达的类型  40-44
    2.4.3 所选液压马达的参数汇总  44-45
  2.5 小结  45-46
第3章液压系统仿真建模理论  46-54
  3.1 液压系统建模原理  46-47
  3.2 液压缸模块的流量、压力的分析  47-49
    3.2.1 液压缸子系统模型  47-48
    3.2.2 液压缸的动态特性  48-49
  3.3 液压马达模块的建模原理  49-50
    3.3.1 液压马达模块平衡方程  49-50
    3.3.2 仿真中马达工作流程  50
  3.4 多点吸能WEC中高压油汇合的机理分析  50-53
  3.5 小结  53-54
第4章多点吸能浮子液压式波浪发电装置中液压系统的仿真分析与试验  54-82
  4.1 所选海域的海况以及浮子基本参数  54
  4.2 该海况以及浮子参数下液压缸模型输出  54-62
    4.2.1 液压缸的数学模型分析  54-56
    4.2.2 工作流程分析  56
    4.2.3 液压缸出口油压仿真  56-59
    4.2.4 液压缸出口高压油流量仿真  59-62
  4.3 该海况以及浮子参数下蓄能器模型移峰填谷效果的仿真  62-69
    4.3.1 模型分析  62-64
    4.3.2 活塞式蓄能器的模型假设  64-65
    4.3.3 LABVIEW模型仿真  65-66
    4.3.4 SIMULINK模型仿真及结果分析  66-69
  4.4 该海况以及浮子参数下液压马达模型的输出功率仿真  69-74
    4.4.1 马达的数学模型分析  69-70
    4.4.2 工作流程分析  70-71
    4.4.3 SIMULINK模型仿真及其结果分析  71-73
    4.4.4 仿真模块得到的液压马达的选型参数  73-74
    4.4.5 、SIMULINK模块的输出与计算结果的对比  74
  4.5 系统仿真结果分析  74-75
  4.6 多点吸能WEC的液压系统中高压油的汇合  75-77
  4.7 多点吸能WEC的相关实验研究  77-80
    4.7.1 实验目的  77-78
    4.7.2 实验平台原理图  78
    4.7.3 实验实施方案  78-80
  4.8 小结  80-82
第5章结论与展望  82-84
  5.1 结论  82-83
  5.2 前景展望  83-84
参考文献  84-87
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  87-88
致谢  88

多点吸能浮子液压式波浪发电装置中液压系统的分析与试验

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