用于仪器供电的小型海流能发电技术研究

【摘要】：当前,能源危机和传统能源使用过程中的环境污染问题正引起越来越多人的关注。开发利用可再生能源是解决以上问题的一个重要途径。由于海流能具有储量丰富、能量密度高的优点,海流能发电技术正成为国内外研究的热点。前期实验室内探索研究对于海流能发电技术在工业应用上做了很多探索。本文基于前期研究的基础上,探索了直驱海流能发电技术,在低流速的海洋环境下实现机组的启动和正常工作。本文结合海洋仪器用电特点和需求,开发了一整套低流速下工作的海流能直驱发电系统,研发了一整套能量管理系统,对蓄电池组和工作仪器用电管理和充电方法进行了研究,进行了样机的研制和试验,形成一整套解决方案。第一章归纳总结了国内外海流能发电装备的研究进展,并重点介绍了用于仪器供电的新能源装备现状,基于此提出了本文的研究内容和研究意义。第二章在介绍海流能发电装置总体结构的基础上,提出了完备的海流能装置机械系统部分的设计方法和研究思路。重点描述了该发电装置核心机械部件的设计过程与方法,完成了叶轮捕获机构,功率传动系统,密封装置系统等关键部件设计。第三章研究了用于仪器供电的能量管理系统。设计了管理系统的硬件系统,提出了开关电源的主拓扑结构,完成信号采集,信号处理,数据传输,故障检测,主动控制和能量管理等功能,实现了电能在用电仪器和锂电池组间的有效配置。第四章介绍了海流能发电机组的验证方法和试验结果。系统地完成了机组和控制系统的厂内测试,海上试验。对数据进行了整理和分析,试验的数据和图表显示,该装置能够很好的工作,具备做实际应用推广的前提条件。第五章对本文所做的工作进行了总结,并提出了课题后续的研究方向和进一步的工作展望。 【关键词】：能量管理 海流能发电 仪器供电 开关电源
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM612
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 课题背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 国内海流能发电研究现状11-13
• 1.2.2 国内海流能发电研究现状13-14
• 1.3 课题研究内容和系统要求14-18
• 1.3.1 海流能机组整体结构方案设计14-15
• 1.3.2 海流能机组能量捕获机构的设计15-16
• 1.3.3 海流能机组传动方案研究16
• 1.3.4 海流能机组能量管理系统研究16-17
• 1.3.5 海流能机组陆上和水下试验验证方法研究17-18
• 2 海流能发电装备机械系统设计18-53
• 2.1 叶轮设计与加工18-30
• 2.1.1 叶轮基本参数设计18-19
• 2.1.2 翼型选择19-21
• 2.1.3 叶片水动外形设计21-27
• 2.1.4 叶轮的材料与加工27-30
• 2.2 传动系统方案30-35
• 2.2.1 传动方案设计30-31
• 2.2.2 主轴强度计算31-35
• 2.3 整机部分关键结构设计35-53
• 2.3.1 密封结构设计35-36
• 2.3.2 轴承载荷计算与选型36-46
• 2.3.3 轮毂载荷计算与设计46-49
• 2.3.4 法兰机构设计49-50
• 2.3.5 对流机构设计50-53
• 3 海流能仪器供电控制系统设计53-79
• 3.1 电控系统概述53-59
• 3.2 控制系统硬件选择策略59-62
• 3.2.1 功率开关半导体器件59-60
• 3.2.2 滤波电容器选取60-62
• 3.2.3 整流二极管的选取62
• 3.3 管理系统重点拓扑具体设计62-77
• 3.3.1 Sepic电路设计62-68
• 3.3.2 卸荷负载电路设计68
• 3.3.3 控制系统电源设计68-76
• 3.3.4 检测电路设计76-77
• 3.4 能量管理系统噪声及抑制77-79
• 4 整机测试与试验79-94
• 4.1 机组厂房试验79-86
• 4.1.1 机组气密性试验79-80
• 4.1.2 叶片受载试验80-81
• 4.1.3 发电机测试81-83
• 4.1.4 厂内拖动测试83-86
• 4.2 海上试验86-92
• 4.2.1 海上试验条件86-88
• 4.2.2 海上实验数据88-92
• 4.3 试验分析及总结92-94
• 5 总结与展望94-96
• 5.1 工作总结94
• 5.2 进一步工作展望94-96
• 参考文献96-99

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