[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

本發(fā)明公開了一種直驅(qū)式波浪發(fā)電系統(tǒng)分層魯棒性控制方法及裝置，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，參考電流關(guān)系式的獲得條件為波浪頻率與波能轉(zhuǎn)換裝置的頻率相同；計(jì)算參考電流和波能轉(zhuǎn)換裝置的輸出電流的差值，依據(jù)差值和位移對(duì)波能轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行滑?？刂?，直至波能轉(zhuǎn)換裝置的輸出電流與參考電流的差值不大于預(yù)設(shè)閾值。本發(fā)明通過(guò)控制波能轉(zhuǎn)換裝置的頻率與波浪頻率基本相同，來(lái)使得發(fā)生共振現(xiàn)象，提高波浪發(fā)電系統(tǒng)的功率捕獲和能量轉(zhuǎn)換效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及波浪發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種直驅(qū)式波浪發(fā)電系統(tǒng)分層魯棒性控制方法及裝置。

背景技術(shù)

伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源需求持續(xù)增長(zhǎng)，開發(fā)和利用波浪能是解決不可再生能源匱乏的一項(xiàng)有效措施。

直驅(qū)式波浪轉(zhuǎn)換裝置(WEC)主要包括兩大部分：波浪能捕獲裝置和波能轉(zhuǎn)換裝置(PTO)。波浪能捕獲裝置主要由浮子組成，波能轉(zhuǎn)換裝置主要由永磁直線發(fā)電機(jī)(PMLG)和機(jī)側(cè)變換器組成。動(dòng)子與浮子直接相連，伴隨著海浪起伏往復(fù)運(yùn)動(dòng)，動(dòng)子與定子產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，繞組切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電流。

如何提高波浪發(fā)電系統(tǒng)的功率捕獲和能量轉(zhuǎn)換效率，是波浪發(fā)電技術(shù)研究的重中之重。由于當(dāng)波能轉(zhuǎn)換裝置的頻率與波浪頻率相匹配時(shí)，可發(fā)生共振現(xiàn)象，波浪力與速度同相，此時(shí)波能轉(zhuǎn)換裝置可從波浪中捕獲最大功率。故為提高波浪發(fā)電系統(tǒng)的功率捕獲和能量轉(zhuǎn)換效率，需要波能轉(zhuǎn)換裝置的頻率與波浪頻率發(fā)生共振。

因此，如何提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)上述目的的直驅(qū)式波浪發(fā)電系統(tǒng)分層魯棒性控制方法及裝置是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種直驅(qū)式波浪發(fā)電系統(tǒng)分層魯棒性控制方法及裝置，通過(guò)控制波能轉(zhuǎn)換裝置的頻率與波浪頻率基本相同，來(lái)使得發(fā)生共振現(xiàn)象，提高波浪發(fā)電系統(tǒng)的功率捕獲和能量轉(zhuǎn)換效率。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種直驅(qū)式波浪發(fā)電系統(tǒng)分層魯棒性控制方法，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?？刂?，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。

優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)閾值為0。

優(yōu)選地，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。

優(yōu)選地，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?？刂频倪^(guò)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?？刂疲玫絨軸控制量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，