[發(fā)明專利]一種直驅(qū)式波浪發(fā)電最大功率跟蹤系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710615519.4
• 申請日: 2017-07-26
• 公開（公告）號: CN107918436B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 余海濤;沈天驕;曾成;王震東
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種直驅(qū)式波浪發(fā)電最大功率跟蹤算法，其特征在于：通過電壓電流傳感器采集發(fā)電機電壓電流并計算發(fā)電機功率，通過調(diào)整發(fā)電機電磁力，尋找滿足dP/dF_e＝0這一條件的最大功率點，調(diào)整三相可控整流器每個橋臂開關(guān)管的占空比，改變輸出電壓電流；

其中，F(xiàn)_e為永磁直線發(fā)電機的電磁力，描述為：

式(1)中，p為電機的極對數(shù)；Ψ_s為電機的定子磁鏈；L_d、L_q分別為電機的直軸、交軸電感；Ψ_p為動子永磁體磁鏈；δ為定子、動子磁鏈的夾角；

采用模糊變步長跟蹤算法尋找最大功率點對應(yīng)的電磁力，具體實現(xiàn)步驟包括：

步驟1、確定電磁力范圍：根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的最大加速度a_max、海況資料、電機結(jié)構(gòu)尺寸計算作用在發(fā)電機上垂直力F_h的經(jīng)驗值范圍，按照公式(19)確定上下兩個方向電磁力的范圍：

F_e+F_h-Mg＝Ma (19)

向上運動時，電磁力方向向下，電磁力范圍0～F_up，采用具有模糊控制器的變步長MPPT算法從最大電磁力逐漸減小尋找最大功率對應(yīng)電磁力；向下運動時，電磁力方向向上，電磁力范圍0～Fdown，同樣采用具有模糊控制器的變步長MPPT算法尋找最大功率對應(yīng)電磁力；

步驟2、采用模糊控制器，該模糊控制器的輸入量為相鄰兩次的功率差及功率差對時間的微分，建立模糊控制規(guī)則，得到輸出量電磁力變化步長；當相鄰兩次的功率差ΔP_i＜0時，取此時電磁力作為最大功率點對應(yīng)的電磁力。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直驅(qū)式波浪發(fā)電最大功率跟蹤算法，其特征在于：所述模糊控制器輸入量的隸屬度函數(shù)采用高斯函數(shù)的形式，輸出量的隸屬度函數(shù)采用三角函數(shù)形式，模糊規(guī)則，采用正大PL、正中PM、正小PS、零ZO、負小NS、負中NM、負大NL描述輸入輸出量的大小。

3.基于權(quán)利要求1至2任意一項所述的一種直驅(qū)式波浪發(fā)電最大功率跟蹤算法的跟蹤系統(tǒng)，其特征在于：包括永磁同步直線發(fā)電機、功率電路、檢測電路和控制電路；

所述功率電路包括三相可控整流器和Buck-Boost變換器，所述三相可控整流器的輸入端與永磁同步直線發(fā)電機電能輸出端相連，且該三相可控整流器的輸出端經(jīng)直流母線電容后接Buck-Boost變換器，該Buck-Boost變換器的輸出端與負載相連；

所述檢測電路包括三相輸入電流檢測電路、輸出電流電壓檢測電路和基于線性霍爾的動子位置檢測電路，檢測電路的采樣值作為控制芯片的輸入量；

所述控制電路包括根據(jù)所述檢測電路的采樣值，計算各功率開關(guān)管的占空比，控制功率電路工作的DSP芯片和各功率開關(guān)管的驅(qū)動、保護電路，所述DSP芯片內(nèi)設(shè)權(quán)利要求1至2中任意一項所述的最大功率跟蹤算法。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種跟蹤系統(tǒng)，其特征在于：所述永磁同步直線發(fā)電機采用直接推力控制系統(tǒng)，該直接推力控制系統(tǒng)包括滑模變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)和空間矢量調(diào)制模塊SVM，永磁同步直線發(fā)電機機端的電流采樣計算后得到實際電磁力和磁鏈信號，與給定的電磁力和磁鏈預(yù)設(shè)值作差，經(jīng)滑模變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和空間矢量調(diào)制模塊SVM，計算出三相可控整流器開關(guān)管的控制信號。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種跟蹤系統(tǒng)，其特征在于：所述基于線性霍爾的動子位置檢測電路包括用于監(jiān)測永磁同步直線發(fā)電機位置信息的霍爾傳感器、信號采樣和調(diào)理電路，所述霍爾傳感器平行安裝在永磁同步直線發(fā)電機的動子電樞繞組的端部，任意兩個霍爾傳感器在空間位置上相差三分之一對極距，對應(yīng)電角度相差120度，該霍爾傳感器的輸出信號經(jīng)過信號采樣和調(diào)理電路輸入到DSP芯片中，得到任意時刻動子所處位置的電角度，根據(jù)電角度和極距的關(guān)系得到任意時刻電機動子所處位置，監(jiān)測發(fā)電機的運行狀態(tài)。