【摘 要】
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能源是经济发展的基础,是提高人类生活质量的物质保障。自工业革命以来,传统化石能源的过渡消耗带来能源紧缺及环境污染等问题严重阻碍经济的发展,能源与社会发展的矛盾日益突出。海洋波浪能是一种可再生能源,具备能流密度高、清洁环保、储量丰富等优点,具有广阔的开发应用前景。然而,海洋环境恶劣、波浪能周期分别严重不均等问题,使得波浪能开发与商业化运营面临多重挑战。目前,波浪发电的研究集中在波浪发电装置、波浪发电
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能源是经济发展的基础,是提高人类生活质量的物质保障。自工业革命以来,传统化石能源的过渡消耗带来能源紧缺及环境污染等问题严重阻碍经济的发展,能源与社会发展的矛盾日益突出。海洋波浪能是一种可再生能源,具备能流密度高、清洁环保、储量丰富等优点,具有广阔的开发应用前景。然而,海洋环境恶劣、波浪能周期分别严重不均等问题,使得波浪能开发与商业化运营面临多重挑战。目前,波浪发电的研究集中在波浪发电装置、波浪发电控制策略两方面。本论文在分析国内外研究现状的基础上,对点吸收式波浪发电装置的结构及控制策略进行研究,具体研究内容如下:1、首先对浮子体所受波浪激励力进行分析,通过F-K假定法计算波浪力,为波浪发电装置受力及运动分析奠定理论基础。2、建立二自由度波浪发电装置时域下的数学模型,引入5个独立的特征符号变量描述装置,并分析各特征符号变量对装置波浪能捕获特性的影响。对比二自由度波浪发电装置与传统点吸收式波浪发电装置,分析二自由度波浪发电装置在发电功率峰值和适应海洋波浪带宽方面的优越性。3、基于互联分解与阻尼配置(IDA-PBC)的方法,建立二自由度波浪发电装置的欧拉-拉格朗日模型,证明系统的无源性,设计系统的无源控制律,推导负载控制下装置最大功率捕获时的参考状态量。在Matlab/Simulink仿真环境下搭建仿真模型,对规则和不规则波浪力下的无源控制律控制效果进行分析。4、基于直驱式波浪发电装置能量转换特性和直线发电机发电效率,提出直线发电机低速空载储能-高速带载发电的分段控制策略,设计控制器,仿真验证分段控制策略的有效性。在TMS320F28335中编写分段控制算法,基于实验室条件下波浪发电机电模拟装置,实验验证控制算法的有效性。
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