基于数字液压缸组的多浮力摆波能装置压力平衡研究

摘要

随着经济的发展，现代社会对能源的需求越来越大，而传统化石能源的形成周期过长，对环境的污染也较为严重，所以可再生的、绿色环保的新能源的开发已经成了一个重要的课题。波浪能作为海洋能的一种，储量丰富，清洁可再生，是代替化石能源不错的一个选择。而液压缸作为大多数波浪能发电装置的二级能量转换机构，在整个系统中承担着重要的作用。本文基于浮力摆式波浪能发电装置用一种新型结构数字控制式液压缸组代替常规的液压缸，在两个并联发电的系统上控制其运行状态，实现压力平衡，达到分布捕能集中发电的目标，论文的各章节内容如下所示:
　　第一章，概述了波浪能开发的意义和波浪能发电技术的研究现状，从液压系统在波浪能开发中的应用分析了各种波浪能发电装置的原理，总结了液压缸作为液压系统的关键元件、发电系统的二级能量转换机构的作用，介绍了阵列式波浪能发电装置的技术和发展，说明了分布捕能集中发电的研究现状，最后阐明了本课题研究的意义和内容。
　　第二章，介绍了数字控制式液压缸组的工作原理，确定其基本参数并设计了具体的机械结构，介绍了数字液压缸组的主要组成部分以及高速开关阀和位移传感器的说明，对数字液压缸组进行了简单的仿真。
　　第三章，介绍了整个浮力摆式波浪能发电装置的原理和数字液压缸组的运行机制，对新型数字液压缸组中集成的高速开关阀做了仿真研究，重点分析了其动态特性和静态特性，在保持数字液压缸组运行状态不变的情况下对两个浮力摆发电系统的运行进行了仿真，说明了切换面积的作用，制订了两套并联系统的压力平衡控制策略，对加入控制方法的系统进行仿真，验证了策略的可行性。
　　第四章，在理论分析，建模仿真的基础上搭建了半物理的试验平台，设计了方案的整体结构，利用单片机编程实现对数字液压缸组的控制，对实验结果进行了分析和比较。
　　第五章，总结和展望，提出了以后进一步工作的方向。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及国内外研究现状

1．1．1 波浪能开发意义和研究现状

1．1．2 液压系统在波浪能开发中的应用

1．1．3 分布捕能集中发电技术的研究现状

1．2 本课题研究的意义和内容

1．3 本章小结

2 数字控制式液压缸组设计与研究

2．1 数字控制式液压缸组的原理

2．2 数字控制式液压缸组的结构设计

2．2．1 数字控制式液压缸组基本参数

2．2．2 数字控制式液压缸组具体结构

2．3 数字控制武液压缸组的仿真测试

2．4 本章小结

3 建模仿真与压力平衡控制实现

3．1 波浪能发电装置液压系统的原理

3．2 高速开关阀特性仿真研究

3．2．1 高速开关阀的电磁模型和动力学模型

3．2．2 高速开关阀的动静态特性

3．3 液压系统的仿真

3．3．1 接入面积固定的仿真

3．3．2 压力平衡控制

3．3．3 加入控制方法的仿真

3．4 本章小结

4 浮力摆式波浪能半物理实验研究

4．1 试验平台的设计与搭建

4．1．1 方案的总体设计

4．1．2 数字液压缸组控制系统

4．1．3 试验平台搭建

4．2 实验结果的分祈与比较

4．3 本章小结

5 总结与展望

5．1 论文总结

5．2 工作展望

参考文献