PDF《基于平均功率估算的直驱海浪发电最大功率点跟踪控制方法》

1 4 ] 也基于此条件给出一种通过调节系统阻尼和 弹性来实现优化功率提取的方法.但实现此方法对 海浪参数依赖较大, 当海浪周期发生变化时, 原有的 系统参数设置必须更新, 以便在新的海浪周期下实 现优化功率提取.直驱海浪发电装置的 MP P T 控 制算法以直驱海浪发电装置的周期平均功率为目 标, 自动调节系统的弹性和阻尼来优化最大功率跟 踪.因此, 测量直驱海浪发电装置的周期平均功率 成为直驱海浪发电 MP P T 控制的关键环节. 海浪周期是测量直驱海浪发电装置周期平均功 率的关键数据.若海浪周期已知, 则设置一个时长 为海浪周期的采样窗, 在该采样窗内等间隔地测量 多组瞬时功率求取平均值, 即可得到平均功率.由15第4 0卷第1 4期2016年7月2 5日Vol.40N o .

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5 于实际中海浪周期很难直接测量, 采用卫星高度计 资料可以得到海浪有效周期, 但这样计算复杂、 成本 高[

1 5 ] , 且海浪周期也会变化, 若给定的采样窗长度 同真实海浪周期不一致, 那么平均功率的测量就会 不准确, 造成 MP P T 无法准确控制.因此, 如何根 据直驱海浪发电装置的物理特性自主地识别海浪周 期, 从而准确得到周期平均功率, 是实现 MP P T 控 制的难点问题. 常用的周期测量方法有直接测频法、 测周期法 等[

1 6 ] .直接测频法由基准信号形成闸门, 通过对被 测信号进行计数来得到周期.测周期法是用被测信 号形成闸门, 对基准信号进行计数来得到周期.这 2种测量方法都会产生一个脉冲误差, 直接测频率 法的误差随着被测信号周期的增加而增加, 测周期 法的误差随着被测周期的增加而降低, 海浪周期一 般在数秒到数十秒, 周期较长, 采取测周期法更为合 适, 当测周期法时的基准信号频率为千赫兹级别时, 测量误差将在0. 1%以内, 可以满足要求. 为此, 本文建立了规则海浪激励下直驱海浪发 电装置的动力学模型, 给出了其输出周期平均功率 同直线发电机控制量的特性曲线, 提出了一种基于 预测周期的平均功率估算方法, 通过实验验证了该 测量方法在直驱海浪发电装置 MP P T 控制中的有 效性.

1 规则海浪模型 典型的直驱海浪发电装置一般由浮子、 直线发 电机和电力电子变换器三部分组成.浮子将海浪的 波动转化为上下运动的动能, 浮子与直线电机动子 直接相连, 驱动其在垂直方向上振荡, 切割磁力线产 生感应电动势发电.直驱海浪发电装置中直线发电 机输出电压、 频率以及输出电能都会随着海浪的变 化而变化, 因此, 直驱海浪发电装置必须通过电力电 子变换器才能与电网相连.为了提高直驱海浪发电 装置并网的可靠性, 直驱海浪发电装置通常带有储 能单元来稳定电压和电能, 常用的做法是采取电池 储能来平抑直驱海浪发电的输出波动[

1 7 ] , 文献[

1 8] 提出了一种使用超导储能来平抑波动的控制方法. 直驱海浪发电装置的发电特性主要由浮子在海 浪中运动的力学特性所决定.自由浮子在受到海浪 推动时, 会在坐标系x y z 这3个方向做直线和旋转 运动, 即有6个自由度, 受力和运动特性 都极为复 杂.但在直驱海浪发电装置中, 直线发电机动子被 固定在竖直方向上, 浮子只可能在竖直方向上做升 沉运动, 因此在对直驱海浪发电进行动力学分析时, 只需考虑其竖直方向上的 直线运动, 即单自由度. 根据牛顿第二定律可得: m z ? ? ( t) =fe( t) +fr( t) +fb( t) +fv( t) + ff ( t) +fg( t) -m g (