[发明专利]一种波浪能‑潮流能综合测试平台及工况模拟方法

权利要求书

1.一种波浪能-潮流能综合测试平台，其特征在于：它包括波浪能-潮流能工况模拟系统和波浪能-潮流能试验控制系统，所述波浪能-潮流能试验控制系统对所述波浪能-潮流能工况模拟系统进行控制；

所述波浪能-潮流能工况模拟系统包括拖动电机侧变流器、永磁同步拖动电机、紧急制动、惯性轮、永磁同步发电机、永磁直线发电机、切换开关、发电机侧变流器、网侧变流器和供电变压器；所述拖动电机侧变流器与所述永磁同步拖动电机、紧急制动、惯性轮、永磁同步发电机依次连接构成潮流能工况模拟系统，并通过所述切换开关与所述发电机侧变流器和网侧变流器构成的发电系统连接；所述永磁直线发电机作为波浪能工况模拟系统，其也通过所述切换开关与所述发电系统连接；所述供电变压器的高压侧与电网连接，所述供电变压器的低压侧以及所述发电系统中的网侧变流器与所述拖动电机侧变流器连接，共同为整个波浪能-潮流能工况模拟系统供电。

2.如权利要求1所述的一种波浪能-潮流能综合测试平台，其特征在于：所述波浪能-潮流能试验控制系统包括模拟信号采集与输入处理系统、功率分析仪和上位机系统；所述上位机系统根据仿真海况数据或实际海测数据生成相关控制信号，并通过CAN通讯总线发送到所述波浪能-潮流能工况模拟系统中的相关电气单元；所述波浪能-潮流能工况模拟系统中的相关电气单元根据接收到的控制信号分别对潮流能工况和波浪能工况进行工况模拟；所述模拟信号采集与输入处理系统采集所述波浪能-潮流能工况模拟系统中相关电气单元的模拟信号，经所述功率分析仪处理后发送到所述上位机系统；所述上位机系统根据接收到的模拟信号对所述波浪能-潮流能工况模拟系统进行性能分析。

3.如权利要求2所述的一种波浪能-潮流能综合测试平台，其特征在于：所述上位机系统包括一转矩特性模块、一摩擦前馈模块、一保护系统、一拖动电机控制单元、一液压模拟控制系统、一发电机控制单元、一网侧控制单元、一拖动电机保护系统、一永磁同步发电机保护系统和一永磁直线发电机保护系统；

所述转矩特性模块根据由仿真海况数据或实测海况数据得到的潮流能-转矩特性曲线输出初始转矩值信号并发送到所述保护系统，所述摩擦前馈模块根据所述模拟信号采集与输入处理系统采集的系统当前运行状态引入轴系摩擦的前馈控制，输出附加转矩值信号并发送到所述保护系统；所述保护系统根据所述模拟信号采集与输入处理系统采集的整个系统当前运行状态对所述转矩特性模块和摩擦前馈模块的转矩输出值进行限幅后，生成相应控制信号发送到所述拖动电机控制单元对潮流能工况进行模拟；所述液压模拟控制系统根据波浪能-转矩特性曲线输出相应控制信号到所述永磁直线发电机对波浪能工况进行模拟；所述发电机控制单元用于对所述发电机侧变流器进行发电特性控制，所述网侧控制单元用于对所述网侧变流器中的电能进行并网功率控制；所述拖动电机保护系统、永磁同步发电机保护系统和永磁直线发电机保护系统分别根据系统当前运行状态对所述永磁同步拖动电机、永磁同步发电机和永磁直线发电机进行异常前保护。

4.如权利要求2或3所述的一种波浪能-潮流能综合测试平台，其特征在于：所述模拟信号采集与输入处理系统包括若干电流传感器、若干电压传感器、若干温度传感器、若干振动传感器和一转矩/转速仪；

所述电流传感器和电压传感器分别设置在所述发电机侧变流器和网侧变流器的输入端和输出端；所述温度传感器和振动传感器分别设置在所述永磁同步拖动电机、紧急制动、惯性轮和永磁同步发电机上；所述转矩/转速仪设置在所述永磁同步发电机上，用于检测所述永磁同步发电机的转矩和转速；各传感器所采集的模拟信号经所述功率分析仪处理后发送到所述上位机系统。

5.如权利要求4所述的一种波浪能-潮流能综合测试平台，其特征在于：所述转矩/转速仪采用应力传感器和速度传感器。

6.一种基于如权利要求1-5任一项所述综合测试平台的波浪能-潮流能综合测试平台工况模拟方法，包括以下步骤：

1)波浪能-潮流能试验控制系统中的上位机系统根据仿真数据或海测数据得到各种潮流能-转矩特性以及波浪能位置-速度特性；

2)根据实际需要，手动或自动控制切换开关在两种工况模拟方式下进行切换，即进行潮流能工况模拟时，将切换开关与永磁同步发电机相连；进行波浪能工况模拟时，将切换开关与永磁直线发电机相连；

3)当对潮流能工况进行模拟时，上位机系统中的保护系统对转矩特性模块和摩擦前馈模块输出的转矩值进行限幅后，生成相应控制信号并发送到拖动电机控制单元；

4)拖动电机控制单元发送相应转矩控制信号到拖动电机侧变流器进行转速闭环控制；拖动电机侧变流器根据拖动电机控制单元的转矩控制信号对永磁同步拖动电机进行转矩闭环控制；拖动电机保护系统根据模拟信号采集与输入处理系统采集的系统当前运行状态，对永磁同步拖动电机进行异常前保护；

5)永磁同步拖动电机的输出转矩依次经紧急制动、惯性轮传递至永磁同步发电机进行发电，永磁同步发电机所发电能通过切换开关输送到发电机侧变流器；

6)发电机控制单元控制发电机侧变流器对接收到的电能进行处理；发电机侧变流器处理后的电能发送到网侧变流器，由网侧控制单元对网侧变流器进行并网功率控制；

7)模拟信号采集与输入处理系统中的各传感器实时采集潮流能工况发电过程中潮流能工况模拟系统中各相关单元的模拟信号，经功率分析仪处理后发送到上位机系统；

8)上位机系统对接收到的各种模拟信号数据进行实时处理、显示和存储，并对潮流能工况模拟系统的性能进行评估；

9)当对波浪能工况进行模拟时，液压模拟控制系统根据波浪能位置-速度特性按位置对永磁直线发电机的运行状态进行闭环控制，永磁直线发电机所发电能通过切换开关输送到发电机侧变流器；

10)重复步骤6)到步骤8)，上位机系统根据模拟信号采集与输入处理系统采集的各模拟数据对波浪能工况模拟系统的性能进行评估。