欢迎来到知嘟嘟! 联系电话:13095918853 卖家免费入驻,海量在线求购! 卖家免费入驻,海量在线求购!
知嘟嘟
我要发布
联系电话:13095918853
知嘟嘟经纪人
收藏
专利号: 2017113232462
申请人: 曲阜师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 液力机械或液力发动机;风力、弹力或重力发动机;其他类目中不包括的产生机械动力或反推力的发动机
更新日期:2025-04-19
缴费截止日期: 暂无
价格&联系人
年费信息
委托购买

摘要:

权利要求书:

1.一种倒挂式波浪能发电装置的最优捕获方法,其特征在于,倒挂式波浪能发电装置倒挂式地安装在海上风力发电塔架平台上,变速及发电设备全部设置在海平面上端,包括圆柱体浮子、曲柄联杆Ⅰ、变速内轮、变速外轮、曲柄联杆Ⅱ、直线发电机、浮子缆绳、波浪能机舱舱壁、制动器、功率调控单元、16个浮标传感器、以及DSP28035主控单元;所述圆柱体浮子在海浪浮力和激振力作用下,垂直上下运动捕获波浪能;所述曲柄联杆Ⅰ、变速内轮、变速外轮以及曲柄联杆Ⅱ构成变速机构,将圆柱体浮子的低速运动提升为直线电机动子的高速运动;所述直线发电机包括永磁体动子和绕线式定子,动子在定子内腔中高速运动;所述浮子缆绳将圆柱体浮子弹性固定,抑制圆柱体浮子水平位移;所述波浪能机舱舱壁是波浪能子系统保护隔离设备,确保内部设备的密封性和抗腐蚀性;所述制动器是波浪能子系统的制动安全保护装置,制动锁存圆柱体浮子位置和浸润体积;所述功率调控单元包括三相非可控整流器、波浪能捕获BOOST变流器、BOOST升压变流器以及电压电流传感器,所述三相非可控整流器将直线发电机定子三相交流整流,所述波浪能捕获BOOST变流器在线调整直线发电机反电磁力,最大捕获波浪能,所述BOOST升压变流器将波浪能捕获BOOST变流器输出升压,并与海上风力发电系统的直流母线耦合,所述电压电流传感器放置在波浪能捕获BOOST变流器后侧,用于在线计算直线发电机实际捕获功率;所述16个浮标传感器为内含加速度计、陀螺仪以及GSM无线模块的波浪特征参数提取设备,以间隔22.5度均匀放置在以海上风力塔架平台为中心的外圆周上,全方位检测提取波浪特征参数;所述DSP28035主控单元全方位汇总波浪高度、波浪频率、输出直流电压和电流信号,并根据最优捕获方法完成波浪能最大捕获以及升压,完成波浪能发电装置和海上风电直流母线的耦合和汇流;

所述倒挂式波浪能发电装置的最优捕获方法,包括捕获控制稳定优化、捕获控制扰动寻优两部分,所述捕获控制稳定优化为根据波浪能发电装置动态模型、浮标传感器测量的波浪波高和频率,以直线发电机输出功率最大化为目标,在线优化计算控制器参数;所述捕获控制扰动寻优是在捕获控制稳定优化的基础上,小范围调整优化的控制器参数,并根据BOOST变流器输出电压和电流,在线计算调整后的发电机输出功率,直至达到最大波浪能捕获,共包括以下6个步骤:步骤1,构建以波浪能捕获BOOST变流器占空比d为控制输入,包含圆柱体浮子自重G、圆柱体浮子所受浮力Ff以及直线电机电磁力Fd的波浪能发电装置的动态模型步骤2,采用状态反馈法设计波浪能发电装置控制器输入

步骤3,将步骤2控制输入代入步骤1动态模型中得

对上式进行s域转化可得圆柱体浮子速度

步骤4,根据直线发电机有效输出功率,可得直线发电机最大功率捕获的条件为:k1=

2 2 2

nNBL/Rs,k2=mω‑ρgs;

步骤5,将波浪高度A、波浪频率ω、直线电机内阻Rs、非可控整流系数kdc代入至步骤4中的k1和k2中,可得优化的捕获控制器,DSP28035主控单元根据优化的捕获控制器,调整波浪能捕获BOOST变流器占空比,测量此时波浪能捕获BOOST变流器后侧的电压传感器和电流传感器,计算直线发电机输出功率P(k);

步骤6,在优化控制参数k1和k2基础上,以Δk1和Δk2动态调整k1和k2,并基于波浪能捕获BOOST变流器后侧的电压传感器和电流传感器,实时计算调整后发电机输出功率P(k+1),当P(k+1)>P(k),控制参数同方向调整;当P(k+1)<P(k),则控制器参数反方向调整,直至P(k+1)=P(k),从而获得波浪能最优捕获控制参数;

变量说明:m圆柱体浮子质量,n直线电机定子绕组匝数,N直线电机槽内总导体数,B平均磁场强度,L定子槽内导体有效长度,ρ海水密度,g重力加速度,s圆柱体浮子底面积,Udc波浪能捕获BOOST变流器输出电压,FW激振力,x圆柱体浮子位移, 圆柱体浮子速度, 圆柱体浮子加速度,k1优化阻尼参数,k2优化弹簧参数,Δk1阻尼参数调整步长,Δk2弹簧参数调整步长。