农场规模与线性发电机波浪能转换器的解析模型的比较.doc

农场规模与线性发电机波浪能转换器的解析模型的比较 Karin Thorburn, Mats Leijon 瑞典可再生能源转换中心，电力及雷电研究部门，工程科学系，实验室，乌普萨拉大学，534盒，SE-751 21，乌普萨拉，瑞典 2005年12月19日2006年5月17日2006年10月(10–100 kW)，而且可以采用增加电力生产来解决农场问题。本文中给出了对于农场中不同转换方式的发电机，小农场模拟的结果。 对5和10组进行模拟显示，随着发电机的增多电源波动减小。 1、简介 对于海浪能的转换，几个技术解决方案是可行的，并且其中一些被Cle′ment等人(2002)进行过总结。本文用到的系统在文献中描述过，参见Leijon等（2005）。海面上的浮标用绳索和转换器连在一起。永磁铁安装在转换器上，交变的磁场作用在定子绕组上。发电机由四个方面组成，定子被固定在海床上。弹簧和转换器相连。发电机放置在不透水的密封壳中。见图.1.。 这些单位根据其本身的大小和海浪的波谱可产生10–100 kW的电量。大的浮筒会吸收更多的能量但是更大的浮筒就不会再改变了，只会浪费。一些优化标准已经被确定了，尽管这是在目前的工作范围之外。一个单位产生的电压在频率和振幅上都不相同，而且单个的功率输出太小不能提供商业用电需求。因此要把几组并联在一起。不同的农场连接和传输的问题在Thorburn等（2004）中讨论。 由于电压等级和频率不同，这些农场单元不可以直接连接到交流电网上，或不经过转换。我们可以用整流器进行连接。最简单的整流部件是二极管，在此我们用其进行模拟。 海浪是没有规律的，但是我们可以通过几个并联的转换单位来减小电源波动。这个假设在本文中测试过，第一次五组，第二次十组并联进行模拟。仿真是基于一个简化的分析发生器器模型，这在之前的Thorburn和Leijon（2006）中提到过。 2、原理 2.1. 模型分析,这就是一个恒定值。因此假定频率和电感都是常数。发电机一个共同的代表性就是园区模式制定于发电初期（Park,1929）。由于海浪运动，不可以用一个常数来表示发电机转换器速率的变化。 假设一个线性发电机的永磁铁和交变极性安装在一起，这个转换器就会按正弦做垂直运动，如图.2.。与这个运动有关的振幅用h表示，转换器运动的角频率用表示。 Buoy Ocean Wave Rope Transiator Generaator with PMs enciosure Stator with cable windings Foundation Spring On seabed 图.1波浪能转换器与线性永磁铁发电机 那么转换器的位置就可以表示成： ， （1） 转换器相应的速率就是： （2） 如果用极对宽度表示一极到另一极的距离（见图2），那么电动角频率就是： （3） 电位由下式的电动角频率决定： （4） 假设通量滞后的角度为，那么通量可以写成： （5） 其中为通量振幅。角度与负载角有 发电机位置 h h t t 永磁铁发电机 h 0 -h 定子线圈绕组 图.2. 线性发电机的切面，永磁铁转换器正弦移动 表1 模拟发电机设计参数的选择 参数 符号 取值 单位 设计电压 200 V 设计功率 13 kW 设计波周期 5 s 功率因数 cos 1 定子数量 4 波高（波谷波峰）极对宽度 100 mm 定子的宽度齿宽 8 mm