锚定式潮流能发电系统及其控制器研究

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1、硕士学位论文锚定式潮流能发电系统及其控制器研究RESEARCHONMOORINGTIDALCURRENTNENERGYCONVERSIONSYSTEMANDITSCONTROLLER高连胜哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TP29学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文锚定式潮流能发电系统及其控制器研究硕士研究生：高连胜导师：王大政教授申请学位：工学硕士学科：船舶与海洋工程所在单位：船舶与海洋工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TP29U.D.C：621

2、.3DissertationfortheMasterDegreeinNavalArchitectureandOceanEngineeringRESEARCHONMOORINGTIDALCURRENTENERGYCONVERSIONSYSTEMANDITSCONTROLLERCandidate：GaoLianshengSupervisor：Prof.WangDazhengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofNavalArchitectureandOceanEngineeringSpeciality：NavalArchite

3、ctureandOceanEngineeringAffiliation：SchoolofNavalArchitectureandOceanEngineeringDateofDefence：June，2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要在化石能源日益枯竭之际，世界各国越来越关注新能源的开发和应用。我国海域广阔，具有诸多优点的潮流能含量丰富，如果能够有效开发，将很大程度缓解我国日益突出的能源问题。本文对潮流能发电系统原理进行了数学建模以

4、及仿真研究，同时针对锚定式潮流能发电系统，对其控制技术进行了分析研究，并对发电系统控制器进行了设计。首先通过数学建模或Simulink仿真，对永磁同步发电机（PMSG）和水轮机工作特性进行了研究，得到了相应的工作特性曲线；同时对潮流能发电控制技术中的最大功率跟踪方法（MPPT）和空间矢量脉宽调试技术（SVPWM）进行了算法建模和Simulink仿真。通过对结果比较分析，认为应用Boost升压型电路中，利用基于占空比爬山法来实现最大功率跟踪控制是可行的，同时在逆变过程中，SVPWM技术控制效果理想。其次对锚定式潮流能发电控制技术进行了分析研究，确定了发

5、电控制系统框架、MPPT控制器以发电系统的CAN通信方式等。为了实现对水下发电装置的远程监控，完成对多种信号的数据采集以及对执行器件的有效控制，本文设计了基于ATmega128微处理器的CAN总线分布式控制系统，控制系统包括硬件电路和控制软件。硬件电路包括：ATmega128微处理器模块、电源模块、CAN通信模块、数据采集模块以及驱动模块；控制软件包括水上控制模块和岸上控制模块，两者通过CAN总线连接。其中，水下部分完成数据采集和驱动执行元件，岸上部分用来接收数据和发送控制命令。为了实现控制系统硬件电路的正常工作，本文应用模块化设计思想，使用C语言编

6、写了控制系统程序。控制程序包括水上部分和岸上部分，两者有很大相似性，具体可分为9个模块。同时，为了实现对发电状态的实时监测，包括数据的显示、存储等功能，本文使用LabVIEW软件编写了监测界面。最后，通过Preteus等软件仿真和试验测试对发电控制系统的可行性进行了验证。先对控制程序模块进行仿真或测试，验证了各模块的正确性；同时通过搭建试验平台并进行测试，得到在100Kbps通信速率下，控制系统数据传输可靠，监测系统运行正常。关键词：潮流能发电；系统仿真；CAN总线；控制器-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractAsknowntoall，

7、energyresourseisthematerialbasisofsocialdevelopment.Withtheincreasingconsumptionandgrowingdepletionoffossilfuels，theresearchandapplicationofrenewableenergyhasbeendrawingtheattentionofmoreandmorecoutriesintheworld.Chinahasbroadseaareasandthetidalcurrentenergywillalleviatetheincr

8、easinglyprominentenergyissuestoalargeextentifeffective