一种直驱式波浪发电系统分层鲁棒性控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种直驱式波浪发电系统分层鲁棒性控制方法及装置，包括波浪能捕获装置实时捕获波浪的频率及位移；依据波浪频率、波浪位移和参考电流关系式确定波能转换装置的参考电流；其中，参考电流关系式的获得条件为波浪频率与波能转换装置的频率相同；计算参考电流和波能转换装置的输出电流的差值，依据差值和位移对波能转换装置进行滑模控制，直至波能转换装置的输出电流与参考电流的差值不大于预设阈值。本发明专利技术通过控制波能转换装置的频率与波浪频率基本相同，来使得发生共振现象，提高波浪发电系统的功率捕获和能量转换效率。

【技术实现步骤摘要】
一种直驱式波浪发电系统分层鲁棒性控制方法及装置
本专利技术涉及波浪发电
，特别是涉及一种直驱式波浪发电系统分层鲁棒性控制方法及装置。
技术介绍
伴随着社会经济的快速发展，能源需求持续增长，开发和利用波浪能是解决不可再生能源匮乏的一项有效措施。直驱式波浪转换装置(WEC)主要包括两大部分：波浪能捕获装置和波能转换装置(PTO)。波浪能捕获装置主要由浮子组成，波能转换装置主要由永磁直线发电机(PMLG)和机侧变换器组成。动子与浮子直接相连，伴随着海浪起伏往复运动，动子与定子产生相对运动，绕组切割磁力线产生感应电流。如何提高波浪发电系统的功率捕获和能量转换效率，是波浪发电技术研究的重中之重。由于当波能转换装置的频率与波浪频率相匹配时，可发生共振现象，波浪力与速度同相，此时波能转换装置可从波浪中捕获最大功率。故为提高波浪发电系统的功率捕获和能量转换效率，需要波能转换装置的频率与波浪频率发生共振。因此，如何提供一种能够实现上述目的的直驱式波浪发电系统分层鲁棒性控制方法及装置是本领域技术人员目前需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种直驱式波浪发电系统分层鲁棒性控制方法及装置，通过控制波能转换装置的频率与波浪频率基本相同，来使得发生共振现象，提高波浪发电系统的功率捕获和能量转换效率。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种直驱式波浪发电系统分层鲁棒性控制方法，包括：波浪能捕获装置实时捕获波浪的频率及位移；依据波浪频率、波浪位移和参考电流关系式确定波能转换装置的参考电流；其中，所述参考电流关系式的获得条件为波浪频率与所述波能转换装置的频率相同；计算所述参考电流和所述波能转换装置的输出电流的差值，依据所述差值和所述位移对所述波能转换装置进行滑模控制，直至所述波能转换装置的输出电流与所述参考电流的差值不大于预设阈值。优选地，所述预设阈值为0。优选地，所述参考电流关系式具体为：其中，为q轴参考电流，为d轴参考电流，ψ为永磁体转子磁链，τ为极距，ω0为所述波浪频率，M为所述波浪能捕获装置中运动部件的质量，A为在波浪辐射力作用下产生的附加质量，B为波浪辐射力产生的阻尼系数；K＝ρgs，ρ为水的密度，g为重力加速度，s为所述波浪能捕获装置中浮体的有效横截面积；x为波浪位移，为波浪的运动速度。优选地，所述计算所述参考电流和所述波能转换装置的输出电流的差值，依据所述差值和所述位移对所述波能转换装置进行滑模控制的过程具体为：将发电机的输出电流进行三相静止到两相旋转的坐标变换操作，得到q轴和d轴输入电流；所述波能转换装置包括所述发电机和机侧变换器；计算q轴参考电流与所述q轴输入电流的差值并进行q轴滑模控制，得到q轴控制量uq；计算d轴参考电流与所述d轴输入电流的差值并进行d轴滑模控制，得到d轴控制量ud；其中，其中，v为所述发电机动子的速度；将q轴控制量uq与d轴控制量ud转化至α和β轴，得到uα和uβ；依据所述uα和uβ调整所述发电机的输出电流在进行空间矢量脉宽调制过程中的电压控制量；空间矢量脉宽调制完成后输出调制后的信号至所述机侧变换器，通过控制所述机侧变换器来控制所述发电机的输出电流，直至所述发电机的输出电流与所述参考电流的差值不大于预设阈值。为解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种直驱式波浪发电系统分层鲁棒性控制装置，包括：波浪能捕获装置，用于实时捕获波浪的频率及位移并输出至高层控制器；所述高层控制器，用于依据波浪频率、波浪位移和参考电流关系式确定波能转换装置的参考电流并输出至低层控制器；其中，所述参考电流关系式的获得条件为波浪频率与所述波能转换装置的频率相同；所述低层控制器，用于计算所述参考电流和所述波能转换装置的输出电流的差值，依据所述差值和所述位移对所述波能转换装置进行滑模控制，直至所述波能转换装置的输出电流与所述参考电流的差值不大于预设阈值。优选地，所述所述低层控制器具体包括：第一坐标转换模块，用于将发电机的输出电流进行三相静止到两相旋转的坐标变换操作，得到q轴和d轴输入电流；所述波能转换装置包括所述发电机和机侧变换器；滑模控制模块，用于计算q轴参考电流与所述q轴输入电流的差值并进行q轴滑模控制，得到q轴控制量uq；计算d轴参考电流与所述d轴输入电流的差值并进行d轴滑模控制，得到d轴控制量ud；其中，v为所述发电机动子的速度；第二坐标转换模块，用于将q轴控制量uq与d轴控制量ud转化至α和β轴，得到uα和uβ；调制模块，用于依据所述uα和uβ调整所述发电机的输出电流在进行空间矢量脉宽调制过程中的电压控制量；空间矢量脉宽调制完成后输出调制后的信号至所述机侧变换器，通过控制所述机侧变换器来控制所述发电机的输出电流，直至所述发电机的输出电流与所述参考电流的差值不大于预设阈值。本专利技术提供了一种直驱式波浪发电系统分层鲁棒性控制方法及装置，在波浪频率与波能转换装置的频率相同的条件下构建参考电流关系式，之后依据该关系式、实时捕获的波浪频率和位移，确定波浪频率与波能转换装置的频率相同的条件下的参考电流，之后通过滑模控制使得波能转换装置的输出电流近似等于参考电流，进而使得波浪频率与波能转换装置的频率相同的条件得到满足，使得能够发生共振现象，提高波浪发电系统的功率捕获和能量转换效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的一种直驱式波浪发电系统分层鲁棒性控制方法的过程的流程图；图2为直驱式波浪发电系统的等效电路图；图3为本专利技术提供的一种直驱式波浪发电系统分层鲁棒性控制装置的结构示意图；图4为本专利技术提供的底层控制模块的控制结构示意图。具体实施方式本专利技术的核心是提供一种直驱式波浪发电系统分层鲁棒性控制方法及装置，通过控制波能转换装置的频率与波浪频率基本相同，来使得发生共振现象，提高波浪发电系统的功率捕获和能量转换效率。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种直驱式波浪发电系统分层鲁棒性控制方法，参见图1所示，图1为本专利技术提供的一种直驱式波浪发电系统分层鲁棒性控制方法的过程的流程图；该方法包括：步骤s1：波浪能捕获装置实时捕获波浪的频率及位移；步骤s2：依据波浪频率、波浪位移和参考电流关系式确定波能转换装置的参考电流；其中，参考电流关系式的获得条件为波浪频率与波能转换装置的频率相同；步骤s3：计算参考电流和波能转换装置的输出电流的差值，依据差值和位移对波能转换装置进行滑模控制，直至波能转换装置的输出电流与参考电流的差值不大于预设阈值。在优选实施例中，预设阈值为0。可以理解的是，由于参考电流是在假设波浪频率与波能转换装置的频率相同的情况下得到的，因此理论上为了实现共振现象，则输出电流应该与参考电流完全相同。故此时预设阈值为0。但本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直驱式波浪发电系统分层鲁棒性控制方法，其特征在于，包括：波浪能捕获装置实时捕获波浪的频率及位移；依据波浪频率、波浪位移和参考电流关系式确定波能转换装置的参考电流；其中，所述参考电流关系式的获得条件为波浪频率与所述波能转换装置的频率相同；计算所述参考电流和所述波能转换装置的输出电流的差值，依据所述差值和所述位移对所述波能转换装置进行滑模控制，直至所述波能转换装置的输出电流与所述参考电流的差值不大于预设阈值。

【技术特征摘要】
1.一种直驱式波浪发电系统分层鲁棒性控制方法，其特征在于，包括：波浪能捕获装置实时捕获波浪的频率及位移；依据波浪频率、波浪位移和参考电流关系式确定波能转换装置的参考电流；其中，所述参考电流关系式的获得条件为波浪频率与所述波能转换装置的频率相同；计算所述参考电流和所述波能转换装置的输出电流的差值，依据所述差值和所述位移对所述波能转换装置进行滑模控制，直至所述波能转换装置的输出电流与所述参考电流的差值不大于预设阈值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设阈值为0。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考电流关系式具体为：其中，为q轴参考电流，为d轴参考电流，ψ为永磁体转子磁链，τ为极距，ω0为所述波浪频率，M为所述波浪能捕获装置中运动部件的质量，A为在波浪辐射力作用下产生的附加质量，B为波浪辐射力产生的阻尼系数；K＝ρgs，ρ为水的密度，g为重力加速度，s为所述波浪能捕获装置中浮体的有效横截面积；x为波浪位移，为波浪的运动速度。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算所述参考电流和所述波能转换装置的输出电流的差值，依据所述差值和所述位移对所述波能转换装置进行滑模控制的过程具体为：将发电机的输出电流进行三相静止到两相旋转的坐标变换操作，得到q轴和d轴输入电流；所述波能转换装置包括所述发电机和机侧变换器；计算q轴参考电流与所述q轴输入电流的差值并进行q轴滑模控制，得到q轴控制量uq；计算d轴参考电流与所述d轴输入电流的差值并进行d轴滑模控制，得到d轴控制量ud；其中，其中，v为所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：林巧梅，杨俊华，徐训，易雁飞，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44