基于弱海流的叶轮式储发电系统研究

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1、第30卷第9期计算机仿真2013年9月文章编号：1006—9348(2013)09—0140—04基于弱海流的叶轮式储发电系统研究宋博义，王育才，罗凯，李旺(西北工业大学航海学院，陕西西安710072)摘要：研究一种弱海流的叶轮式储发电系统，对系统的静态特性和动态特性进行分析。通过静态特性分析估箅系统在弱海流速度最大、最小工况下的性能，表明了叶轮式储发电系统在弱海流条件下运行的可行性。通过对部件动态特性进行仿真，分析电机输出特性及系统时域内的工作特性。根据弱海流条件下系统的特性及功率条件，提出叶轮系统的两种启动方法，并通过分析对比，验证了系统启动的快速性。为弱海流发电设计及工程实践提供依

2、据。关键词：弱海流储发电；特性分析；性能估算；启动方法中图分类号：TP391．9文献标识码：BCharacteristicAnalysisforImpellerTypePowerGenerationandStorageSystemBasedonWeakCurrentSONGBo-yi，WANGYu-cai，LUOKai，LIWang(CollegeofMarineEngineering，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’anShanxi710072，China)ABSTRACT：Akindoftheimpellertypepowergenera

3、tionandstoragesystembasedonweakcurrentwasintroduced，theimpellertypestoragepowersystemstaticcharacteristicanddynamiccharacteristicwereanalyzed．Usingthestaticcharacteristicanalysistoestimatethesystemnlaximulnandminimumconditionperformance，theresultsshowthefea-sibilityoftheimpellertypepowergeneratio

4、nandstoragesystembasedonweakcurrent．Theimpellerinputpowerandtheperformancecharacteristicsofthetimedomainwereanalyzedbasedonthesimulationfordy瑚．iccharacteristicsofthecomponents．Accordingtotheweakcurrentconditionsthesystemcharacteristicsandpower，weputforwardtwowaysofthesystemstartingmethodbasedonth

5、eimpellerandmotor．、KEYWORDS：Powergenerationandstoragesystembasedonweakcurrent；Characteristicanalysis；Performanceesti-marion；Startingmethod1引言海流作为一种可持续利用的清洁能源，具有巨大的开发价值。高速海流的形成受到地域、季节等因素的限制，而弱海流(速度为0．1～0．5m／s)却广泛存在于各处海域⋯。开发弱海流发电系统为海洋探测设备提供能源，具有很高的经济意义。一般海流发电均利用高速海流，目前在国内外已经有了成熟的项目。美国VerdantPower公司

6、2002年12月到2003年1月，在佛罗里达海湾进行了35kW海流能发电样机的演示试验，在2006年完成全尺寸样机试验。2005年浙江大学开展了5kW级“水下风车”原理样机研制，并于2006年进行了海上现场试验。两者均利用导流罩增加水流流速，整体采用发电机式结构，即叶轮作为发电机的转子，而定子置于导流罩内部，这样省略了传动轴及齿轮箱，类似于直驱，但它们目前均为小型样机试验阶段，性能有待进一步测试。而收稿日期：2012—11—16修回日期：2012-12-06-————140．--——目前弱海流条件下的发电系统国内外还没有已知的成熟研究和实物。本文基于弱海流状况设计了一种叶轮式储发电装置。

7、该装置在不增加系统摩擦力的条件下安装增速器能够捕捉不稳定的弱海流，利用一种过压及反向保护电路保证系统在不稳定流场中工作，提高系统安全性，将海流能量转化为稳定电压下的能量并存储于蓄电池中。2系统构成叶轮发电装置由叶轮、导流罩、主轴、变速箱、发电机、储电电路、整流电路、电源管理电路、蓄电池及密封、固定支架、防腐涂层等组成，完成对海流能量的收集、转化和利用。系统三维模型如图1所示。储发电系统原理框图如图2所示。2．1叶轮系统叶轮流场如图3