[发明专利]一种直驱式波浪发电系统分层鲁棒性控制方法及装置

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及波浪发电技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明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u_q；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u_d；

其中，