Introducción: la salida trifásica del generador está conectada al controlador híbrido eólico y solar, a través del cual se puede obtener un voltaje estable de 48 V, y La energía eléctrica estable se almacena en la batería. Hablemos brevemente sobre el diseño óptimo del generador de la central undimotriz. Espero que te sea de ayuda.
¿Este artículo fue desarrollado por la Universidad Oceánica de Shanghai? ¿Dispositivo de generación de energía integrado por corriente de onda? Sobre la base de , se optimizó el generador y se eliminó el dispositivo de conversión intermedio entre el generador y la turbina para satisfacer las necesidades de generación de energía de accionamiento directo con energía oceánica. La viabilidad se ha verificado mediante pruebas de rendimiento en el laboratorio de motores, se ha mejorado la eficiencia y confiabilidad de la generación de energía, se han reducido los costos de mantenimiento y se puede aplicar a la producción real.
Integración de corriente de onda; dispositivo de generación de energía; diseño optimizado; generación de energía de accionamiento directo
Prólogo de 0
¿Desarrollado por la Universidad Oceánica de Shanghai? ¿Dispositivo de generación de energía integrado por corriente de onda? Al mismo tiempo, puede capturar el empuje de las olas y las corrientes oceánicas y generar inercia y rotación continua después de recibir la energía del océano, lo que hace que el generador gire para generar energía eléctrica. Proporciona energía estable para la observación del océano, la vida isleña, la acuicultura marina, la desalinización del agua de mar, etc. , utilizado para resolver las necesidades de suministro de energía en la construcción ecológica de instalaciones de defensa nacional en áreas marítimas remotas, algunas islas habitadas no cubiertas por redes eléctricas e islas remotas deshabitadas. Este artículo toma este generador como objeto de investigación y optimiza el diseño de su generador de turbina, que supera las deficiencias de la energía oceánica tradicional que debe convertirse en tres partes y, debido a que no hay caja de cambios, se reduce la pérdida de transmisión. El uso del controlador estabilizador del voltaje de salida del generador de la presente invención estabiliza la velocidad de salida del pulsador, mejora la eficiencia de generación de energía y reduce los costos de operación y mantenimiento. Especialmente en entornos de baja velocidad, el efecto es más evidente.
Objetos y métodos de investigación de 1
El generador diseñado en este proyecto cumple con los requisitos de generación de energía de accionamiento directo con energía oceánica. Sin embargo, la existencia de la caja de cambios se ha convertido en uno de los factores que restringen el desarrollo de los grupos electrógenos de energía oceánica: la caja de cambios ha estado girando a alta velocidad durante el funcionamiento de la unidad, lo que aumenta las pérdidas del sistema y reduce la utilización de energía del generador; Los equipos a menudo se instalan al nivel del mar o en agua de mar, soportan frío y calor intensos, corrosión del agua de mar, grandes cambios de temperatura y condiciones ambientales adversas, lo que resulta en malas condiciones de trabajo para la caja de cambios que aumenta la velocidad y una gran carga de trabajo de mantenimiento; Después de todo, para adaptarse al duro entorno operativo, la caja de cambios es costosa y, debido a la energía cambiante del océano, a menudo causa sobrecarga, lo que facilita el daño de la caja de cambios y aumenta los costos operativos del sistema.
Así que este diseño elimina el enlace de conversión intermedio. El extremo derecho del eje principal de la turbina está conectado al motor a través de un acoplamiento, que impulsa directamente el motor para generar electricidad. logrando un accionamiento directo absoluto. El modo de generación de energía de accionamiento directo desarrollado en este artículo tiene las siguientes ventajas:
(1) Mejora la eficiencia de la generación de energía. La generación de energía de transmisión directa no tiene caja de cambios, lo que reduce las pérdidas de transmisión y mejora la eficiencia de la generación de energía, especialmente en entornos de baja velocidad.
(2) Fiabilidad mejorada. La tecnología de transmisión directa elimina la necesidad de cajas de cambios y accesorios, simplifica la estructura de transmisión y mejora la confiabilidad de la unidad. Al mismo tiempo, la unidad funciona a baja velocidad, tiene menos piezas giratorias y tiene una alta confiabilidad.
(3) Bajos costes de operación y mantenimiento. El uso de tecnología de transmisión directa sin engranajes puede reducir la cantidad de componentes del grupo electrógeno, evitar el reemplazo regular del aceite de la caja de cambios y reducir los costos de operación y mantenimiento.
Sin embargo, dicho método de generación de energía marina de accionamiento directo requiere que el generador tenga las características de funcionamiento a baja velocidad y alta eficiencia, y también requiere que el generador pueda funcionar en agua de mar.
Diseño de generador de accionamiento directo
2.1 Diseño estructural de generador de accionamiento directo
El generador adopta una estructura de disco: la energía de las olas transportada por la unidad de volumen es energía limitado, y para recolectar eficientemente esta energía, el generador se convierte en uno de los dispositivos clave para la conversión de energía en el dispositivo. Los generadores de energía de las olas pueden girar hasta varios cientos de revoluciones por minuto, por lo que los indicadores técnicos y económicos del generador determinan la competitividad de este equipo en el mercado. Hay dos generadores de uso común: el campo magnético del entrehierro del generador cilíndrico se distribuye a lo largo de la dirección axial. Para obtener una alta eficiencia de generación de energía, los generadores cilíndricos deben funcionar a alta velocidad, mientras que el estator y el rotor de los generadores de discos están en una estructura paralela, lo que supera las deficiencias estructurales de los generadores cilíndricos, como el tamaño axial pequeño, el proceso de remachado sin laminación, y proceso El rendimiento es bueno, por lo que el generador de discos puede funcionar a baja velocidad. Por lo tanto, el generador adopta una estructura de generador de disco, que puede alcanzar la potencia nominal a baja velocidad, lo que cumple con los requisitos técnicos del sistema de generación de energía de las olas para el generador y mejora la eficiencia.
2.2 Diseño del controlador de estabilización de tensión de salida del generador
La salida trifásica del generador se conecta al controlador complementario eólico y solar. A través del controlador complementario eólico y solar se forma un estable. Se puede obtener un voltaje de 48 V y almacenar energía eléctrica estable en la batería. El principio del controlador es convertir la corriente CA de entrada en corriente CC a través de un circuito rectificador totalmente controlado tipo puente trifásico. La corriente CC controla la salida de voltaje a 48 V a través de un circuito interruptor elevador y reductor. Vale la pena señalar que cuando la velocidad del generador alcance 54 r/min, habrá salida de corriente en el extremo de salida del controlador. El controlador se muestra en la Figura 2. La corriente que fluye a través del controlador es CC, que está conectada al paquete de baterías detrás del controlador. +-? Simplemente conecte la interfaz de la batería, los detalles en el reverso se muestran en la Figura 3.
2.3 Principio de funcionamiento de accionamiento directo
2.3.1 Circuito rectificador totalmente controlado de puente trifásico
En el circuito rectificador totalmente controlado de puente trifásico, como se muestra en la figura Como se muestra en 4, los tiristores KP1 y KP4 están conectados a la fase A, los tiristores KP3 y KP6 están conectados a la fase B y los transistores KP5 y KP2 están conectados a la fase C. Los tiristores KP1, KP3 y KP5 forman un grupo de cátodos. mientras que los tiristores KP2, KP4 y KP6 forman un grupo de ánodos.
2.3.2 Principios de los circuitos impulsores y reductores.
La Figura 5 muestra los principios de los circuitos impulsores y reductores. Cuando se enciende V, la fuente de alimentación E suministra energía a L a través de V, y la corriente en este momento es i1. Al mismo tiempo, C mantiene el voltaje de salida sin cambios y suministra energía a la carga r. Cuando V se apaga, la energía de L se libera a la carga y la corriente es i2. La polaridad del voltaje de carga es negativa hacia arriba y positiva hacia abajo, lo cual es opuesto a la polaridad del voltaje de suministro. Este circuito también se llama circuito picador de polaridad inversa.
3 Análisis experimental
En el laboratorio, se simula la velocidad de rotación de la turbina de vapor en diferentes condiciones de trabajo y se utiliza un motor de velocidad controlable para accionar el generador y probar su potencia. rendimiento de generación. Para ello, construimos una plataforma de prueba de generador. La plataforma de prueba del generador se muestra en la Figura 7. El generador se fija a través del marco y se conecta al sensor a través del acoplamiento. En la plataforma de prueba del generador, en el lado derecho se encuentra un motor de corriente continua, que simula el papel de una turbina hidráulica como fuente de energía. Conectado al motor a través del acoplamiento hay un sensor que se puede conectar a la pantalla para ver el par, la velocidad y la potencia instantáneos. La potencia puede ser la potencia de entrada del generador, de modo que después de medir la potencia de salida, podemos obtener la eficiencia del generador. La caja de resistencia, el rectificador y el medidor de torsión se muestran en la Figura 8. Las tres indicaciones del torquímetro son par, velocidad y potencia.
El generador emite corriente alterna trifásica y la introduce en la plataforma de prueba electrónica. A través de la plataforma de prueba electrónica se puede obtener el voltaje transitorio, la corriente, la potencia y el factor de potencia de la corriente alterna trifásica. La corriente que sale del rectificador se rectifica en corriente continua y fluye hacia el medidor de potencia, que conecta la caja de reóstato deslizante en serie con todo el circuito.
Resumen y perspectivas del esquema de 4 motores
Este esquema adopta el método de generación de energía de accionamiento directo, que no solo mejora la eficiencia de generación de energía, sino que también mejora la confiabilidad del dispositivo de generación de energía. y cumple con los requisitos de tiempo de operación sin barreras. El generador adopta una estructura de generador de disco y puede alcanzar la potencia nominal a baja velocidad, lo que cumple con los requisitos técnicos del sistema de generación de energía de las olas para el generador y mejora la eficiencia. Después de que la corriente alterna trifásica generada por el dispositivo pasa a través del controlador, el voltaje medido se mantiene básicamente en alrededor de 48 V, que es corriente continua, lo que proporciona las condiciones para que la batería almacene energía eléctrica y, en última instancia, cumpla con nuestros requisitos.
Sin embargo, el grupo electrógeno se instala al nivel del mar o en agua de mar y es susceptible a la corrosión del agua de mar debido al frío y al calor severos, la corrosión del agua de mar, los grandes cambios de temperatura y las duras condiciones ambientales. Por lo tanto, las direcciones de investigación que se pueden seguir en el futuro son las siguientes:
1) El generador en sí debe tener un buen diseño de sello mecánico y evaluar la confiabilidad del sistema de sellado bajo diferentes profundidades y presiones de agua de mar. En condiciones de circulación de agua de mar, se estudiaron las leyes de corrosión de materiales relacionados con el mar en diferentes entornos regionales, como limo, mar profundo, mar poco profundo, olas, niebla marina, etc., y se diseñaron los correspondientes materiales resistentes a la corrosión.
2) Se puede agregar una caja impermeable al exterior del generador para proporcionar una capa de aislamiento entre el generador y el agua de mar, lo que no solo logra el efecto impermeable, sino que también elimina la necesidad de que el generador sea sumergido en agua de mar.
Referencia
Tú eres Goya. Progreso en el desarrollo de la energía de las olas oceánicas en China [J]. Logros científicos y tecnológicos de China, 2006 (2): 17-19.
[2]Li. Desarrollo de energía oceánica [M]. Prensa oceánica, 2008.
Sheng, tú, Ma Yujiu. Análisis de mecánica de fluidos y diseño óptimo de un dispositivo experimental de energía de las olas [J Ocean Engineering, 2006, 24(3):107-112.
[4], You, Wu Bijun, Li. Investigación sobre las patentes de energía oceánica de China[J]. Energías Renovables, 2007, 25 (2): 79-81.
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