[發(fā)明專利]一種直驅(qū)式波浪發(fā)電系統(tǒng)分層魯棒性控制方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710555953.8
• 申請(qǐng)日: 2017-07-10
• 公開（公告）號(hào): CN107104616B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林巧梅;楊俊華;徐訓(xùn);易雁飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P21/00
• 分類號(hào): H02P21/00;H02P21/22;H02P25/032;H02P27/12;F03B13/16;H02P101/10
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

1.一種直驅(qū)式波浪發(fā)電系統(tǒng)分層魯棒性控制方法，其特征在于，包括：

波浪能捕獲裝置實(shí)時(shí)捕獲波浪的頻率及位移；

依據(jù)波浪頻率、波浪位移和參考電流關(guān)系式確定波能轉(zhuǎn)換裝置的參考電流；其中，所述參考電流關(guān)系式的獲得條件為波浪頻率與所述波能轉(zhuǎn)換裝置的頻率相同；

計(jì)算所述參考電流和所述波能轉(zhuǎn)換裝置的輸出電流的差值，依據(jù)所述差值和所述位移對(duì)所述波能轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行滑模控制，直至所述波能轉(zhuǎn)換裝置的輸出電流與所述參考電流的差值不大于預(yù)設(shè)閾值；

所述參考電流關(guān)系式具體為：

其中，為q軸參考電流，為d軸參考電流，ψ為永磁體轉(zhuǎn)子磁鏈，τ為極距，ω₀為所述波浪頻率，M為所述波浪能捕獲裝置中運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量，A為在波浪輻射力作用下產(chǎn)生的附加質(zhì)量，B為波浪輻射力產(chǎn)生的阻尼系數(shù)；K＝ρgs，ρ為水的密度，g為重力加速度，s為所述波浪能捕獲裝置中浮體的有效橫截面積；x為波浪位移，為波浪的運(yùn)動(dòng)速度；

所述計(jì)算所述參考電流和所述波能轉(zhuǎn)換裝置的輸出電流的差值，依據(jù)所述差值和所述位移對(duì)所述波能轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行滑模控制的過程具體為：

將發(fā)電機(jī)的輸出電流進(jìn)行三相靜止到兩相旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)變換操作，得到q軸和d軸輸入電流；所述波能轉(zhuǎn)換裝置包括所述發(fā)電機(jī)和機(jī)側(cè)變換器；

計(jì)算q軸參考電流與所述q軸輸入電流的差值并進(jìn)行q軸滑模控制，得到q軸控制量u_q；計(jì)算d軸參考電流與所述d軸輸入電流的差值并進(jìn)行d軸滑模控制，得到d軸控制量u_d；

其中，

其中，v為所述發(fā)電機(jī)動(dòng)子的速度，將q軸控制量u_q與d軸控制量u_d轉(zhuǎn)化至α和β軸，得到u_α和u_β；

i_d、i_q分別為d、q軸定子電流；R為定子相電阻；u_eq為等效控制項(xiàng)，u_sw為魯棒控制項(xiàng)；L為定子電感；

依據(jù)所述u_α和u_β調(diào)整所述發(fā)電機(jī)的輸出電流在進(jìn)行空間矢量脈寬調(diào)制過程中的電壓控制量；

空間矢量脈寬調(diào)制完成后輸出調(diào)制后的信號(hào)至所述機(jī)側(cè)變換器，通過控制所述機(jī)側(cè)變換器來控制所述發(fā)電機(jī)的輸出電流，直至所述發(fā)電機(jī)的輸出電流與所述參考電流的差值不大于預(yù)設(shè)閾值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)閾值為0。

3.一種直驅(qū)式波浪發(fā)電系統(tǒng)分層魯棒性控制裝置，其特征在于，包括：

波浪能捕獲裝置，用于實(shí)時(shí)捕獲波浪的頻率及位移并輸出至高層控制器；

所述高層控制器，用于依據(jù)波浪頻率、波浪位移和參考電流關(guān)系式確定波能轉(zhuǎn)換裝置的參考電流并輸出至低層控制器；其中，所述參考電流關(guān)系式的獲得條件為波浪頻率與所述波能轉(zhuǎn)換裝置的頻率相同；

所述低層控制器，用于計(jì)算所述參考電流和所述波能轉(zhuǎn)換裝置的輸出電流的差值，依據(jù)所述差值和所述位移對(duì)所述波能轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行滑模控制，直至所述波能轉(zhuǎn)換裝置的輸出電流與所述參考電流的差值不大于預(yù)設(shè)閾值；

所述參考電流關(guān)系式具體為：

其中，為q軸參考電流，為d軸參考電流，ψ為永磁體轉(zhuǎn)子磁鏈，τ為極距，ω₀為所述波浪頻率，M為所述波浪能捕獲裝置中運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量，A為在波浪輻射力作用下產(chǎn)生的附加質(zhì)量，B為波浪輻射力產(chǎn)生的阻尼系數(shù)；K＝ρgs，ρ為水的密度，g為重力加速度，s為所述波浪能捕獲裝置中浮體的有效橫截面積；x為波浪位移，為波浪的運(yùn)動(dòng)速度；

所述低層控制器具體包括：

第一坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊，用于將發(fā)電機(jī)的輸出電流進(jìn)行三相靜止到兩相旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)變換操作，得到q軸和d軸輸入電流；所述波能轉(zhuǎn)換裝置包括所述發(fā)電機(jī)和機(jī)側(cè)變換器；

滑模控制模塊，用于計(jì)算q軸參考電流與所述q軸輸入電流的差值并進(jìn)行q軸滑模控制，得到q軸控制量u_q；計(jì)算d軸參考電流與所述d軸輸入電流的差值并進(jìn)行d軸滑模控制，得到d軸控制量u_d；

其中，

v為所述發(fā)電機(jī)動(dòng)子的速度；

i_d、i_q分別為d、q軸定子電流；R為定子相電阻；u_eq為等效控制項(xiàng)，u_sw為魯棒控制項(xiàng)；L為定子電感；

第二坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊，用于將q軸控制量u_q與d軸控制量u_d轉(zhuǎn)化至α和β軸，得到u_α和u_β；

調(diào)制模塊，用于依據(jù)所述u_α和u_β調(diào)整所述發(fā)電機(jī)的輸出電流在進(jìn)行空間矢量脈寬調(diào)制過程中的電壓控制量；空間矢量脈寬調(diào)制完成后輸出調(diào)制后的信號(hào)至所述機(jī)側(cè)變換器，通過控制所述機(jī)側(cè)變換器來控制所述發(fā)電機(jī)的輸出電流，直至所述發(fā)電機(jī)的輸出電流與所述參考電流的差值不大于預(yù)設(shè)閾值。