波浪能直線發(fā)電裝置及其電能管理系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著社會(huì)不斷進(jìn)步、科學(xué)的不斷發(fā)展,發(fā)電機(jī)種類的增加特別是特種電機(jī)的應(yīng)用為人類社會(huì)做出了巨大貢獻(xiàn)。如今隨著世界經(jīng)濟(jì)不斷地高速發(fā)展,人口數(shù)量的膨脹以及耗電設(shè)備的不斷增加,人類對(duì)能源特別是電能的需求量愈來愈大,以往人們發(fā)電需要諸如煤之類的不可再生能源的儲(chǔ)存是十分有限的,生產(chǎn)周期緩慢,從而造成了常規(guī)能源過度開采而趨于枯竭的現(xiàn)象。海底不但貯藏著豐富的能源,海洋本身也存在著間接能源,例如潮汐能、波浪能、海流能等,其中波浪在海洋中隨處可見,它所蘊(yùn)含的

2、能量及其豐富,幾乎是取之不盡,用之不竭。如果我們能將其加以開發(fā)利用,那么不但能推動(dòng)我國(guó)海洋能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也能為我們的子孫后代造福。
　　傳統(tǒng)的波浪能發(fā)電裝置為旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī),將波浪的直線運(yùn)動(dòng)經(jīng)過中間環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),由于中間環(huán)節(jié)的傳遞效率的問題使發(fā)電機(jī)的總的發(fā)電效率降低。作為特種電機(jī)的直線發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,加工制作方便,在電機(jī)性能上動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、精度高,在重量上質(zhì)量、輕慣性。有很小的噪聲和振動(dòng)。除此之外還省去了能量的中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié),

3、因此在捕獲波浪能以及提高捕獲效率方面有很大優(yōu)勢(shì),在要求低速、穩(wěn)定、響應(yīng)快的直線運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合有廣泛的應(yīng)用前景。然而,波浪能發(fā)電技術(shù),為直線電機(jī)的發(fā)展提供了有利的平臺(tái)。
　　本論文在前人基礎(chǔ)上,通過理論的研究以及方案的討論,最終提出圓筒形直線往復(fù)發(fā)電機(jī)模型,并通過三維軟件solidworks初步建模,通過ansoft/maxwell電磁分析軟件對(duì)模型進(jìn)行仿真分析,優(yōu)化結(jié)構(gòu),其中包括鐵芯槽口大小的優(yōu)化、磁鐵充磁方式的選擇、磁鐵間隙的優(yōu)化以

4、及鐵芯縱向端部效應(yīng)的改善和彌補(bǔ)等內(nèi)容。
　　確定直線發(fā)電機(jī)模型后對(duì)其進(jìn)行電磁瞬態(tài)仿真分析,進(jìn)而得出該發(fā)電機(jī)的電磁力矩曲線、磁鏈曲線、以及所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)曲線圖。
　　將直線發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的空載電動(dòng)勢(shì)圖形數(shù)據(jù)以表格的形式導(dǎo)出。確定其有效值后,利用protues電路仿真軟件中自定義信號(hào)發(fā)生器導(dǎo)入相關(guān)數(shù)據(jù)制作電壓源,為后續(xù)的電源管理模塊做準(zhǔn)備。
　　發(fā)電機(jī)三相電壓經(jīng)過降壓、濾波、整流、穩(wěn)壓等電路處理后對(duì)蓄電池充電。同時(shí)用AT8

5、9C51單片機(jī)對(duì)經(jīng)過處理后的蓄電池充電電壓和充電電流進(jìn)行采集檢測(cè),并通過LED數(shù)碼管將采集到的電流和電壓數(shù)據(jù)顯示出來。
　　利用RS232接口將AT89C51單片機(jī)和無線發(fā)送設(shè)備DTU實(shí)現(xiàn)串口通信,并將單片機(jī)寄存器中的數(shù)據(jù)傳送給DTU,并由DTU將數(shù)據(jù)發(fā)送到公共網(wǎng)絡(luò)中。之后監(jiān)控中心將網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)接收下來并在上位機(jī)軟件中顯示。用Keilu Vision3開發(fā)軟件對(duì)AT89C51單片機(jī)進(jìn)行編程和調(diào)試。
　　本系統(tǒng)通過設(shè)備和DTU