【摘要】：在海洋能源眾多形式中,海流能和波浪能的開發(fā)利用相對成熟,正處于技術(shù)攻堅階段�？紤]到海流發(fā)電裝置安放地點一般流速都較低,水輪機葉輪轉(zhuǎn)速偏低,通常在發(fā)電機與水輪機之間加裝齒輪增速裝置,但是機械齒輪箱的故障是阻礙海流發(fā)電裝置長期運行的因素之一。對于波浪能開發(fā)而言,由于波浪速度低,低速直驅(qū)式波浪發(fā)電系統(tǒng)存在功率密度小、體積龐大的缺點。將磁齒輪及磁場調(diào)制永磁電機應(yīng)用于海流能、波浪能發(fā)電系統(tǒng),可以對目前存在的問題提供很好的解決方案。本文分析了兩種磁力傳動裝置:同軸磁齒輪(CMG)和圓筒直線磁齒輪(TLMG)。此外還提出了兩種基于磁場調(diào)制原理的直線永磁發(fā)電機:直線磁齒輪內(nèi)永磁發(fā)電機(LMGIPMG)和磁場調(diào)制直線永磁發(fā)電機(FMLPMG)。它們基于共同的理論基礎(chǔ)即是磁場調(diào)制原理。論文創(chuàng)新點主要研究成果包括以下幾個方面:論文的主要工作和創(chuàng)新點如下:(1)本文提出一種精確有效的計算同軸磁齒輪(CMG)傳輸轉(zhuǎn)矩的三維解析方法,并將其與三維有限元模型進行對比,結(jié)果表明三維解析方法計算迅速精確,易于編程實現(xiàn),通用性好。(2)目前海流發(fā)電系統(tǒng)中存在的一個主要問題是機械齒輪箱的維護造成運營成本升高。采用CMG代替機械齒輪,可以有效解決這一難題。根據(jù)海流的特點,用異步電機模擬水輪機的機械特性,設(shè)計了一套海流模擬試驗平臺,利用該平臺對CMG傳動比、失步轉(zhuǎn)矩、傳輸效率等性能進行分析。在平臺試驗成功經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,進行了水下試驗。證實了將CMG用于海流發(fā)電裝置的可行性和有效性,為我國海流能資源開發(fā)提供一些研究經(jīng)驗。(3)以提高直線磁齒輪的推力傳輸能力和減小推力波動為目的,提出一種將響應(yīng)表面法和粒子群算法結(jié)合的快速高效的混合優(yōu)化算法,加快磁場調(diào)制圓筒型直線磁齒輪的設(shè)計周期,減少計算資源耗費,有效地減少了采樣點數(shù)。(4)針對傳統(tǒng)直線永磁發(fā)電機在波浪發(fā)電系統(tǒng)中存在功率密度低、體積龐大的問題,論文提出一種將直線磁齒輪與永磁發(fā)電機復(fù)合的直線磁齒輪內(nèi)永磁發(fā)電機(LMGIPMG),并以此為基礎(chǔ),設(shè)計了結(jié)構(gòu)更為簡單的磁場調(diào)制直線永磁發(fā)電機(FMLPMG)。搭建了試驗平臺,試驗結(jié)果表明:當(dāng)兩臺電機的體積和運行條件相同時,FMLPMG功率密度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)直線永磁發(fā)電機。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM351
【圖文】：

圖 1- 1 世界主要海流分布情況海洋能資源豐富，島嶼眾多，具備規(guī)�；_發(fā)利用海洋能的條件。中，東臨太平洋，海域面積遼闊，包括渤海、黃海、東海、南海以及臺洋資源豐富[2,3]。按資源普查公式計算，全國 424 處可開發(fā)裝機容量壩址，理論上靠近岸邊的波浪能的平均功率為 1200 多萬千瓦；據(jù)對估算統(tǒng)計，全國的海流能理論功率可達(dá) 1400 萬千瓦[4]。我國各省區(qū)沿

圖 1- 3 300kW 的海流能發(fā)電裝置 Seaflow 圖 1- 4 1.2MW 海流發(fā)電發(fā)電裝置 SeaGen一家名為 OpenHydro 的愛爾蘭公司在蘇格蘭 EMEC 試驗了其研制的開環(huán)式水輪在加拿大芬迪灣進行了試驗。意大利的 PdALtd 公司和韓國在海流能發(fā)電技術(shù)方面較先進。挪威 HammerfestStrom 公司于 2003 年年底在挪威北部的 Kvalsund 安裝了 300 kW 并網(wǎng)型海流能發(fā)電原型樣機，進行了為期 4 年的試驗運轉(zhuǎn)，樣機如圖 1-5

【參考文獻】

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本文編號：2720960