[发明专利]一种直驱海浪发电系统的模拟测试装置及其使用方法

权利要求书

1.一种直驱海浪发电系统的模拟测试装置，其特征在于：它包括机械部分和电控部分；所述机械部分包括一机械限位座、两导轨、一永磁直线电动机、一永磁直线发电机和一光栅尺；所述机械限位座上平行固设有两所述导轨，所述永磁直线电动机和永磁直线发电机均设置在所述导轨上，所述光栅尺设置在任一所述导轨上；所述电控部分包括上位机、电动机控制器、DC-AC变换器、AC-DC变换器、发电机控制器和负载；所述上位机将电动机控制指令、所述光栅尺将检测到的所述永磁直线电动机的位置信息以及所述DC-AC变换器将其直流母线上和交流侧的电压、电流信号均传输至所述电动机控制器，所述电动机控制器将PWM信号输出至所述DC-AC变换器，控制所述DC-AC变换器对直流母线电流进行逆变后输入所述永磁直线电动机，所述永磁直线电动机输出推力，推动所述永磁直线发电机在所述导轨上运动产生电能，并将输出的三相交变电流传输至所述AC-DC变换器；所述上位机将发电机控制策略、所述光栅尺将检测到的所述永磁直线发电机的位置信息以及所述AC-DC变换器将其直流母线上和交流侧的电压、电流信号均传输至所述发电机控制器，所述发电机控制器将PWM信号传输至所述AC-DC变换器，控制所述AC-DC变换器对所述永磁直线发电机输出的三相交变电流进行整流和控制后输出直流电，为所述负载供电。

2.如权利要求1所述的一种直驱海浪发电系统的模拟测试装置，其特征在于：所述上位机采用计算机和可编程逻辑控制器中的一种。

3.如权利要求1或2所述的一种直驱海浪发电系统的模拟测试装置，其特征在于：所述电动机控制器与发电机控制器均包括QEP模块、处理器、AD采样模块、PWM模块和IO模块；所述QEP模块将计算得到的速度和加速度信息传输至所述处理器；所述AD采样模块将采样结果传输至所述处理器；所述处理器计算当前时刻的PWM信号并传输至所述PWM模块，所述PWM模块将PWM信号传输至所述DC-AC变换器或AC-DC变换器，控制所述永磁直线电动机或永磁直线发电机动作；所述处理器通过所述IO模块与所述上位机进行信息交互，所述处理器将处理后的数据信息传输至所述上位机进行显示，所述上位机将控制指令发送至所述处理器。

4.如权利要求3所述的一种直驱海浪发电系统的模拟测试装置，其特征在于：所述处理器采用解耦控制方式对所述永磁直线电动机或永磁直线发电机进行控制。

5.如权利要求3所述的一种直驱海浪发电系统的模拟测试装置，其特征在于：所述处理器采用DSP、单片机和嵌入式处理器中的一种。

6.如权利要求1或2或4或5所述的一种直驱海浪发电系统的模拟测试装置，其特征在于：所述负载采用由电阻、电感和电容组成的电路负载或储能装置。

7.如权利要求3所述的一种直驱海浪发电系统的模拟测试装置，其特征在于：所述负载采用由电阻、电感和电容组成的电路负载或储能装置。

8.一种如权利要求1～7任意一项所述直驱海浪发电系统的模拟测试装置的使用方法，其包括以下步骤：

1）运行直驱海浪发电系统的模拟测试装置；

2）用户通过上位机输入电动机控制指令和发电机控制策略，并设置实验参数，实验参数包括海浪激励力F_d、海浪对直驱海浪发电系统产生的附加质量A、海浪对直驱海浪发电系统产生的阻尼系数B、海水对直驱海浪发电系统的浮力系数K以及永磁直线电动机和永磁直线发电机在导轨上运动产生的阻力f；

3）根据电动机控制指令，电动机控制器输出PWM信号并传输至DC-AC变换器，由DC-AC变换器将直流母线上的电流逆变为三相交变电流，三相交变电流控制并驱动永磁直线电动机工作；

4）永磁直线电动机在三相交变电流的控制下，根据步骤2）输入的实验参数输出的推力F_ref为：

Fref=Fd-Ay··-By·-Ky-f,]]>

式中，y表示永磁直线电动机的位移，表示永磁直线电动机的速度，表示永磁直线电动机的加速度；

5）永磁直线发电机在推力F_ref的作用下做往复运动，模拟海浪发电过程，输出三相交变电流并传输至AC-DC变换器；

6）根据步骤2）输入的发电机控制策略，发电机控制器输出PWM信号并传输至AC-DC变换器，根据接收到的PWM信号，AC-DC变换器对永磁直线发电机输出的三相交变电流进行整流和控制后输出直流电，直流电为负载供电；

7）观测永磁直线发电机的实验结果，包括观测永磁直线发电机的运动状态和发电特性；

8）关闭直驱海浪发电系统的模拟测试装置。