以一套含有多个发电机组的波浪能发电装置液压系统样机为研究对象,介绍系统组成及运行原理,并通过研发的液压测试平台对两种发电控制策略开展试验研究。首先,对流量控制阀变开度发电控制策略开展试验,结果表明采用该策略可使输出电压在一段时间内趋于稳定,提高发电质量,同时提出两种基于液压测试平台获取比例流量控制阀有效输入电信号的方法。其次,通过在液压系统样机输出端接入多个发电机组实现梯度发电控制策略,数据结果证实可有效提高瞬时输出功率,提升波浪能发电装置在不同波况下的自适应性,同时对在实海况中实现该控制策略的条件进行初步讨论。

永磁直线发电机是点吸收式波浪能网标灯的关键部件。文中所选取的直线发电机为动圈式圆筒型结构,永磁体充磁方式为Halbach阵列结构。在JMAG电磁仿真软件的帮助下,对比分析了不同Halbach阵列对直线发电机工作性能的影响,发现轴向结构具备较大的电压和功率,且其加工性能良好、成本较低,因而适合作为直线发电机的永磁体阵列结构。

文章针对波浪能装置液压发电系统展开了实验研究,分别进行了电阻负载特性实验和电池负载特性实验,研究了负载阻值对电阻负载发电特性的影响,以及不同充电电压和不同启动压力对电池负载发电特性的影响。研究结果表明:在电阻负载情况下,存在最优负载阻值,在最优负载阻值下,系统的发电效率达到最高;在电池负载情况下,充电电压决定着发电电压的大小,启动压力决定了发电电流的大小,并且启动压力的增加对液压发电系统的发电效率也会有所提高。

液压式能量转换系统是波浪能发电装置应用最为广泛的一种能量转换方式。本文针对波浪能液压能量转换系统展开了模型仿真研究,建立了带有蓄能稳压环节和液压自治控制器的波浪能装置液压能量转换系统的数学模型。基于所建立的数学模型搭建了波浪能装置液压转换系统的MATLAB and Simulink仿真框图,对系统进行仿真,并利用实海况实验得到的发电数据和仿真数据进行对比。结果显示,二者之间的相对误差较小,验证了该系统仿真模型的准确性。此外,还分别模拟了规则波和随机波输入情况下液压能量转换系统的发电特性曲线。仿真结果表明,无论是规则波还是随机波,经过液压能量转换系统之后,输出的发电特性都比较稳定,也即是利用该能量转换系统实现将不稳定的波浪能转换成稳定的电能,提高了发电质量,为后续的电力输送及并网提供了便利。

在简述悬臂结构浮子式波浪能发电装置基本原理的基础上,阐述并解析了装置结构,以双体船作为安装平台,创新地将悬臂支架设计为可随波浪运动上下浮动的结构,并设计了新式的液压系统、齿轮换向增速箱以及发电系统,从而显著提高了浮子式波浪能发电装置对波浪能的捕获效率和发电效率。

构建液压蓄能式波浪能发电系统,以降低电能传输过程交流侧电流谐波为目标,提出采用三开关Vienna整流器与T型三电平逆变器构成的电能传输方案。介绍发电系统组成部分,分析Vienna整流器与T型三电平逆变器的优势,并建立系统主要部件数学模型。在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,在不同波浪条件下对系统间歇发电模式与连续发电模式进行仿真。仿真结果表明,系统可在不同波浪条件下稳定工作,采用的变流方案对机侧与网侧电流谐波抑制效果佳,满足并网标准对电流谐波限值和总谐波畸变率的要求。

为了实现波浪能的高效采集与稳定的电能输出,提出一种浮子半径为2.5 m的四浮子振荡扑翼波浪能发电装置的设计方案。基于多腔油缸液压转换系统,创成一种多腔油缸液压转换与合并系统,确定了系统的组成及工作原理,以及采集机构、液压转换与合并系统各元件参数。运用AQWA仿真扑翼角位移响应,AMESim搭建采集机构、多腔油缸液压转换与合并和电能变换与储能系统仿真模型,搭建仿振荡扑翼波浪能发电装置试验平台,模拟规则波浪进行试验与仿真研究。研究

随着经济的发展新能源的开发已经成为一个迫在眉睫的问题。介绍波浪能发电装置的PTO系统通过数学计算设计了关键装置蓄能器的研究方法;利用AMESim仿真软件对波浪能发电装置的闭式液压换能系统进行建模和仿真仿真结果初步验证了数学方法的可靠性;并在此基础上设计了模拟实验实验数据证明了该方法的可行性为波浪能发电装置结构参数的优化提供参考。

波浪能液压转化系统采用圆柱浮体垂荡运动激励液压缸,液压缸活塞往复振荡将波浪能转化成液压能,经过调节阀组和蓄能器储存输入液压马达,马达驱动发电机转化成电能。建立不规则波浪作用圆柱浮体并激励液压缸活塞的时域动力模型,建立液压系统蓄能器和马达能量传输及转化模型,研究了液压缸和蓄能器能量转化过程中压力和流量、马达转速和输出功率的动态特性。分析了随机波在液压系统中的能量传输规律和转化效率。

针对可再生清洁能源波浪能提出一种双行程做功的液压式波浪能转化系统并设计了液压式波浪能转化模拟系统。利用AMESim建立其仿真模型并搭建液压式波浪能转化模拟系统实验平台进行了仿真及实验研究研究结果验证了液压式波浪能转化系统吸收波浪能发电的可行性同时也阐明了其应用的局限性为进一步开发高效的、环保的波浪能发电系统提供了理论参考。