永磁式海洋波动发电装置的设计

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1、分类号：TM273密级：UDC：621.3编号：201221401060河北工业大学硕士学位论文永磁式海洋波动发电装置的设计论文作者：曲锋学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：电气工程指导教师：赵智忠职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofElectricalEngineeringDESIGNOFOCEAN-WAVETYPEPERMANENTMAGNETPOWERGENERATIONDEVICEbyQuFengSupervisor:Prof.Zh

2、aoZhizhongNovember2014原创性声明‘本人郑重声明：所呈交的学位拖文，是本人在导师指导下，进行硏究工作巧取得的成果。除文中己经注巧引用的内容外，本学位论文不包當任何他人或集体已经发報的作品内容，也不包含本人为課得其化学位而使用过的材料。对本论文所涉及的硏究工作做化贡献的其他个人或策体，巧已在文中明确方式标明。本学化论义原创性声明的法禪责任由本人承担。学位论文作者签名：日期；化叫关于学位论文版权使用撰权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、促存、使用学位论文的臥下规定：学校有权义用影印、缩印、扫描、

3、数字化哉其它手段保存论文；学校有权提巧本学位论文全文或者部分内容的阅览服务：学校有权将学拉论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检崇、交流；学校有权向国家有关部口或者机构进交惟文的复印件和电子版。Ｃ保密的学位论文在解密后通用本攪权说明）学位论文作者签名，日期：导师篮名；曰姑＾／的／，心兮化ｆ河北工业大学硕士学位论文摘要传统上对海洋发电的研究着重于海洋波浪发电站及大功率发电设备，本课题重点研究单元式供电系统，向海洋气象监测设备及搭载的传感器网络提供电能，以解决化学电池供电寿命短暂、维护成本高诸多条件限制问题。课题使用稀土永磁材料钕铁硼

4、N38制作振子，根据线性波动理论，以电磁感应定律为基础，设计制作试验样机并进行测试研究。以海洋波动理论及法拉第电磁感应定律为基础，分析研制永磁式海洋波动发电装置，基于上述理论建立波动发电装置机电耦合模型，此模型较好地描述波动发电装置输入输出关系，同时也为模型设计仿真提供可靠的理论指导。利用有限元分析软件对波动发电装置进行静态磁场仿真分析，以确定永磁振子的模型结构参数，根据仿真结果优化感应线圈的结构，通过磁场瞬态分析影响装置波动发电装置输出感应电动势的若干个要素，分别为永磁振子振动幅值、振动频率、线圈匝数及间距、磁路结构等。研究传统型能量采集电路性能，仿真结

5、果表明输出电压与功率很大程度依赖于负载，改进型能量采集电路加入了超级电容器储能模块与稳压电路模块、开关控制电路、补充回路，通过对MOS开关实现准确的开断控制，实现微功耗电源的有效管理。设计制作波动发电装置样机，并对样机的输出感应电动势进行测试，在振幅±50mm、周期T=2s、线圈匝数400匝时，感应电动势峰值电压可达7.857V，测试结果表明，与采用有限元分析软件模型计算得到的数据相差0.231V，证明之前感应电动势数学推导过程是正确的，同时也为永磁式海洋波动发电装置设计制作奠定科学的理论基础。关键字：海洋波动，永磁振子，瞬态仿真，感应电动势，能量采集电路

6、I永磁式海洋波动发电装置的设计ABSTRACTTraditionally,thestudyofmarinepowerdevelopmentfocusesonoceanwavepowerstationandrelatedhighpowergenerationequipment.However,themainconcernofthethesisisresearchonunit-stylepowersupplysystem.Theresearchcouldhelptoprovideelectricalpowertooceanmeteorologymonitori

7、ngequipmentsandthesensornetworkonthem,whichsolvesaseriesofproblemssuchaslongevityrestrictionofchemicalbatteryandhighmaintenancecosts.Intheresearch,akindofrareearthpermanentmagnet(REPM)material,neodymiumironboron(NdFeB)isusedtomakethevibrator.Besides,equipmentsforexperimentsaresetu

8、paccordingtolinearwavetheorybased