摘要：基于海流能发电系统最大功率跟踪控制理论,设计以二极管整流-斩波-逆变结构为主电气结构的小功率等级海流能发电系统。系统负载控制器输出PWM信号调节DC/DC变换器,即调节系统负载特性,使得叶轮转速跟踪最优转速,实现系统最大功率跟踪控制运行。在系统数学模型的基础上,搭建Matlab环境下的系统仿真模型并进行仿真分析,仿真结果显示,系统具有良好的动态特性,通过调节负载大小的方法,叶轮实际捕获功率可较好地跟踪理论最大功率,实现系统最大功率输出。

摘要：对低流速海流能发电技术经行预研究,在研究的基础上试制一台直径2.2 m的海流能样机,并在舟山海域完成海试。海试结果表明,样机达到在流速1 m/s时输出500 W额定功率的设计目标。通过此次样机试验,发现低流速条件下海流能发电技术遇到的新问题,也可为未来进一步深入的研究积累经验。

摘要：目前大多数海流能发电装置的设计可分为水平轴和垂直轴两类。起动性能差、能量利用率低是限制垂直轴海流能转换装直进行商业化应用的主要障碍。本文以Darricus型垂直轴海流能装置为例,通过数值模拟分析,对在其周边以一定角度添加竖直平板来提高其性能的方法进行了研究。结果表明这些平板可以在装置前方形成一个导流加速的通道,从而可以有效地提高这类装置的能量转换率。同时由于造价低廉,使这种方法在实际工程中具有很大的应用潜力。

摘要：以单圆柱能量转换装置俘能数学模型为基础,构建多圆柱涡激振动能量转换数学模型及多个能量转换器阵列优化布局数学模型。为提高阵列优化效率,首次以俘能功率为目标,采用基于遗传算法的分层优化算法对多个俘能装置进行阵列优化布置研究。在4 m×4 m海域内,分别对2、3、4、5、6、8个能量转换装置阵列布置进行优化计算;通过流固耦合数值模拟方法,对3个俘能装置阵列优化结果进行验证,以分析相互作用因子q的变化规律。结果表明:该优化算法可有效优化多圆柱俘能装置阵列布置,优化后的布置增强了阵列中各装置间的相互作用,显著提高了多圆柱涡激振动俘能装置阵列的发电效率。

摘要：全球海洋蕴藏着丰富的海流能,合理利用海流能可以有效缓解能源危机。以额定工况下获能系数达到最大值为目标,利用叶素-动量理论设计了150 kW水平轴海流能发电机的叶片。使用叶素-动量理论结合普朗特修正和葛劳渥修正的方法,预测了海流机在不同尖速比以及不同桨距角下的水动力性能,分析了攻角和载荷沿着叶片径向的分布规律。使用CFD方法计算了海流机在不同尖速比下的水动力性能,并与理论方法的计算结果进行了比较。理论方法和CFD方法的结果均表明,所设计的海流机最大获能系数位于设计尖速比处,证明基于叶素-动量理论的水平轴海流机叶片设计方法是有效的。

摘要：为了实现海流能发电的实际工况模拟,分析了直流电动机与水轮机的运行机理,探讨了二者的功率及转矩特性,设计了控制直流电机的电流转速双闭环控制策略,并利用Matlab/Simulink搭建了水轮机模拟仿真系统,完成了固定流速、缓慢增速和随机流速3种典型工况下的系统仿真实验。实验结果表明,电流转速双闭环的直流电动机控制系统可准确模拟水轮机的主轴转矩,适用于实验室条件下对海流能发电机的测试。

摘要：新型海流能发电装置控制系统是基于MPPT理论,增加了最大功率捕获控制及直流电路稳压控制,通过数学模型模拟海流速度及发电机电磁力矩,并在Matlab/Simulink环境下进行系统的搭建和仿真研究。其结果表明在实际输出功率对最大功率的比值基本相同,该系统实现对最大功率捕获,并在直流母线后端电压基本稳定,验证控制系统设计的有效性。通过搭建试验平台,对该发电系统进行试验研究。记录数据拟合曲线与理论公式曲线一致,且实现电压也在合理的波动范围,试验结果证明该控制系统正确,可进一步示范应用。

摘要：为了实现海流能利用装置的小型化,提供海流能利用新思路,并将海流能利用推广到民用提供理论依据,利用凸轮连杆机构调整桨叶角度,提高了捕捉海流能的效率,利用Solidworks软件实现了三维模型设计,最终完成了便携式船用海流能发电机的设计。研究结果表明,该研究为海流能利用的推广普及奠定了基础。

摘要：针对海洋仪器通常远离海岸线,远离电网,传统的电网供电方式实施难度大、成本高昂的问题,为了满足这一特殊应用需求,对海流能发电技术中的低流速发电和能量管理两项关键技术进行了研究,重点解决了机组在低流速下启动和能量管理问题。在理论分析的基础上,设计制造了一台三叶片叶轮结构、额定功率为500瓦的低流速水平轴直驱型海流能发电样机,并设计了与之匹配的能量管理系统和PC机端监控界面。试验结果表明:机组在低流速时能正常启动,额定流速时满功率发电;能量管理系统能实时监测发电系统的各项电气参数,控制功能响应迅速;整个系统连续运行稳定、可靠。

摘要：基于MPPT(最大功率点跟踪)理论及CVT(恒压转换)法的新型海流能发电装置控制系统的设计,增加了直流总线端稳压控制及捕获最大功率控制,在Matlab内建立数学模型模拟发电机输入转速及海流速度,并在Simulink环境下进行仿真研究、系统搭建及编程。其仿真结果表明给定最大功率值与实际输出功率的比值基本不变,说明该系统能够实现对最大功率捕获,直流总线端电压基本稳定,验证了整个控制系统的设计合理性。进而搭建试验平台,对整个系统进行试验研究。根据实际记录数据拟合得到的曲线与理论曲线一致,且电压也在合理的波动范围。试验结果证明该控制系统正确,可进一步示范应用。