漂浮式波浪发电系统波浪能模拟及参数计算

基于线性叠加法模拟了不同风速下的波浪波形,提取了波浪力能,分析了浮筒的受力情况,进而在保证漂浮式波浪发电系统稳定运行的情况下计算了不同波浪浪高下的浮筒尺寸、质量与发电机功率之间的关系,并应用仿真软件进行了仿真研究,结果对漂浮式波浪发电系统的各参数设计具有重要的指导意义。     

100 kW组合型振荡浮子式波浪发电装置能量转换系统研究

组合型振荡浮子式波浪发电装置由能量俘获系统与能量转换系统构成,其中能量转换系统直接决定整个装置的能量转换效率和发电功率。基于前期10 k W波浪发电装置的海试结果,对装置中的直驱型液压式能量转换系统进行结构优化,设计一种应用于100 k W波浪发电装置的蓄能型液压式能量转换系统,并研制"液压自调整控制系统",实现能量转换系统蓄能与放能过程的解耦控制。通过现场试验,验证优化后的能量转换系统在提高能量转换效率和维持过程平稳性上的有效性。基于该能量转换系统的能量输出特性,提出发电机带纯阻性负载时的"最大功率点跟踪"匹配负载计算方法,以及后续并网电力变换系统的拓扑结构设计,并通过Simulink仿真,验证方案的可靠性。     

双自由度波浪发电系统的最大功率跟踪控制

文章提出了一种全封闭双自由度的振荡浮子波浪发电系统。在分析其动力学特性基础上,采用一种变负载的最大功率点跟踪(MPPT)方法,实现了系统在波浪变频率条件下的最大发电控制;通过爬山法寻找到最优负载阻值,得到参考电流;通过控制开关管的导通与关断进行电流控制,使电机电流跟随给定电流值、电机输出平均功率达到最大值,实现系统的最大功率跟踪。仿真结果表明,该方法能够跟随波浪频率变化自适应调节等效负载,实现电机的最大功率输出。     

电液伺服波浪发电模拟试验台的仿真研究

基于AMESim液压仿真软件,对伺服控制式的波浪发电模拟实验台进行仿真研究。结果表明:实验台主动油缸速度特性符合波浪运动规律,即在不同的波浪模拟信号下,通过PID控制可自动调节主油缸执行机构的动作响应,完成波浪的模拟运动。实验台可模拟波浪能转化成电能稳定输出的过程,为海上波浪发电装置液压系统的设计优化提供可靠保证。     

基于卡尔曼滤波的波浪发电系统反步法最优功率跟踪控制

常规变速控制系统的精度不高,变换器晶闸管开关动作产生的高频纹波较大,为此提出一种基于卡尔曼滤波的反步控制方法。文章通过分析波浪能提取装置的受力及幅频特性,获取了波浪能转化效率最大化的控制条件,并搭建了一套基于卡尔曼滤波的波浪发电反步最优功率控制系统。通过仿真研究了3种控制方法的控制精度和有效性,仿真结果表明:低通滤波反步法存在相位延迟,不能满足最大功率捕获策略的相位条件,影响系统的最终有功功率输出;反步法的跟踪误差较大,导致系统输出的有功功率较低;卡尔曼滤波反步法的动态性能较好,跟踪电流的波形振幅较小,能保证系统全局收敛,在电机速度方向、幅值和频率突变的情况下,仍能快速准确跟踪给定信号,鲁棒性和抗干扰能力更好。     

基于Matlab设计海洋浮子振幅放大传动装置

波浪能是一种可利用的新型的可再生能源,具有广阔的开发前景。但是利用波浪发电装置的效率低而成本高,为提高波浪发电装置的发电效率,设计出一套浮子式波浪能发电装置的浮子振幅放大机构。详述海洋浮子振幅放大传动装置通过利用海浪水平方向上的动能转化为定子铁心在竖直方向上的动能,增大了波浪能发电装置切割磁感线的有效行程,从而增大了发电效率;利用Matlab仿真不同海况下装置转化情况,模拟仿真分析主要影响因素,证明通过在传统波浪发电装置中安装该机构可以明显提高波浪发电装置的效率,给出工程应用依据。     

基于参考模型补偿的波浪发电功率优化控制

为提高不规则海况下直驱式波浪发电系统的功率捕获能力,利用流体仿真软件获取等效辐射阻尼力系数,建立波浪发电装置对应的非线性水动力模型,通过能量函数极值构造最优功率捕获下的反电磁力,基于磁场定向控制策略跟踪控制最优电磁力;针对实际模型失匹引起的状态误差和功率损失问题,设计自适应补偿控制律修正实际模型与理想模型间的偏差,补偿功率损耗。仿真结果表明：在同样波浪激励下,所提控制策略响应速度快,鲁棒性强,最高可提升系统约50%的输出功率并能补偿15%的功率损耗。     

光伏-温差热电混合发电模块的性能特性

建立了光伏-温差热电混合发电模块的数学模型,导出模块的输出功率和效率表达式,对混合发电模块进行了仿真及试验,揭示了光伏-温差热电混合发电模块的性能特性。研究结果表明,使用混合发电模块可实现能源的梯级利用,提高太阳能的利用率和系统的效率及输出功率。     

基于人群搜索算法的波浪发电系统最优负载

为寻求以提高波浪发电系统的平均输出功率为目标的系统最优负载,针对遗传算法、粒子群算法等优化算法存在早熟收敛和全局搜索能力不足的问题引入人群搜索算法。该算法通过建立目标函数值与步长的关系式,根据个体当前位置的适应度值计算下一步搜索步长;采用利己、利他和预动3个方向随机加权几何平均方案,确定个体搜索方向,提高个体全局搜寻能力,使算法避免陷入局部最优解并可得到全局最优解。仿真结果表明,与传统粒子群优化算法相比,所提算法收敛速度快,可增加波浪发电系统的平均输出功率。     

波浪发电系统专用水轮机的优化设计

文章结合青岛某地的波浪发电系统,研发了一种新型的超低比转速混流式水轮机。通过对水轮机全流道进行三维定常不可压缩湍流流场的数值模拟,分析了不同导叶、不同出水边叶片转轮及不同尾水管锥度对水轮机性能的影响,在满足某地波浪发电系统设计的要求下,通过数值模拟的方式,设计出合适的波浪发电系统专用水轮机。模拟计算结果表明:在设计转速为180 r/min时,水轮机出力和效率均满足波浪发电系统的要求;在设计工况下,尾水管内涡与尾水管中心线接近同轴,确保了水轮机的运行稳定性;在全年波高的变化范围内,设计的波浪发电水轮机具有良好的水力特性和运行稳定性,适合波浪发电波动大的特点。     

基于规划算法的并联制氢装置效率优化控制方法

文章提出了一种并联制氢装置的效率优化控制方法。首先建立了制氢装置的效率模型;然后通过构建多并联制氢装置的效率优化目标函数和约束条件,采用混合整数线性规划算法优化不同并联制氢装置最优功率分配值,实现最大效率运行;最后通过MATLAB仿真验证该方法的有效性和可行性。结果表明,与分级投切、功率均分方式下的运行效率相比,所提效率优化控制方法可有效提高波动功率下并联系统的运行效率。     

基于激励力预估的直驱式波浪发电系统功率优化

为提高不规则激励力工况下直驱式波浪发电系统的功率捕获能力,基于变分法给出最大功率提取条件,求解得到对应的理想电磁力。结合电机-水动力模型,设计滑模观测器,由Lyapunov函数证明系统稳定性,预估未知波浪不规则激励力输入。以理想电磁力为参考输入,采用空间矢量控制策略跟踪系统期望电流信号,实现最大功率输出。仿真结果表明,所提方案预估精度高,在模型失配时也有较好的鲁棒性,系统输出功率更高,可在线检测激励力,提高复杂海况下系统波能转换率。     

基于改进花授粉算法的光伏最大功率点追踪研究

针对厂区光伏在局部阴影或光照不均匀的情况下,光伏阵列输出存在多个极值点,导致传统优化算法追踪最大功率点时存在速度慢和精度低等问题,提出了基于改进花授粉算法的光伏最大功率跟踪控制策略。采取有利于全局广泛搜索的自适应系数对全局搜索进行改进,提高了算法的收敛速度与精度。通过MATLAB/Simulink建模仿真,证明了所提出的改进花授粉算法在复杂光照条件下具有更快的收敛速度与追踪精度。     

基于电压采样的MPPT控制研究

针对目前光伏系统最大功率点跟踪方法普遍须要同时采集光伏电池输出电压信号和输出电流信号这一情况,文章提出了一种只须要检测光伏电池输出电压的控制方法,该方法采用占空比扰动法的工作模式,去掉了电流采样电路,简化了系统结构,并在saber环境下进行了仿真试验。最后通过对仿真结果的分析,证明了提出的光伏系统最大功率点跟踪方法的可行性和准确性。     

波浪发电系统功率优化LQG滑模控制

直驱式波浪发电系统浮子位置和速度存在物理约束,基于线性二次高斯控制,提出约束反馈优化功率方案。通过流体力学工具得到辐射力数据,建立系统状态空间模型。采用标准卡尔曼滤波器获得系统全状态量信息,构建最小性能指标函数,计算状态反馈增益;考虑建模误差,设计滑模控制器,利用Lyapunov函数证明系统稳定性,补偿系统模型失配时的状态量偏移及功率损耗;离线计算反馈增益并调整滑模变结构控制参数,降低控制策略复杂性。仿真结果表明,所提控制策略动态性能好、鲁棒性强,能保证物理约束并提升系统输出功率。     

海流能发电系统的最大功率跟踪控制研究

在海流能发电系统最大功率跟踪控制理论的基础上,设计了基于Buck-Boost型直流变换器的功率调节装置和采用功率、电流双闭环的控制系统。在Matlab/Simulink环境下进行了整机的建模和仿真研究,验证了模型和控制系统的正确性及有效性。搭建了试验平台,对海流能发电系统进行了试验研究,通过空载试验修正了最大功率曲线,通过最大功率跟踪试验获得了系统的静态功率跟踪结果,试验结果证明所设计的功率调节装置和控制系统能很好地跟踪最大功率点运行,实现系统最大功率输出。     

基于复合控制的风光储系统配置状态研究

针对新能源系统中风、光能源输出功率的不稳定性和强随机性特点,提出一种以储能系统存电量比和功率平滑参数为目标的复合控制算法,该算法通过对系统进行充电、放电或离网运行等操作,可将波动幅度控制在设定值之内。在单、双储能两种配置状态下,采用该复合控制算法分别进行仿真试验,对比其功率平滑效果、经济效益及其他综合指标。结果表明,单储能状态下系统具有更好的运行效果。     

基于改进粒子群优化算法光伏阵列多峰值MPPT的研究

光伏阵列局部处于阴影时,其功率输出会呈现多峰值特征,将造成传统的MPPT算法跟踪失效。文章针对标准粒子群算法(PSO)在实现多峰值MPPT控制时,存在容易进入局部最优、收敛速度较慢和跟踪精度较低等问题,提出了一种基于改进PSO算法的多峰值MPPT控制算法。该方法把非线性变化的变异策略引入到PSO算法中,在显著提高跟踪速度的前提下,扩大了粒子的搜索范围,从而增强了全局寻优能力。仿真与实验结果表明,与传统的PSO方法相比,文章所提出的方法在均匀光照、静态阴影和动态阴影下,均能快速精准地实现对全局最大功率点的跟踪和控制,在一定程度上提高了光伏阵列的发电效率。     

基于双行程液压传动的振荡浮子式波浪能发电系统仿真研究

提出一种基于双行程做功的液压传动方式,可提高能量的利用率并实现功率的更稳定输出。首先建立该发电系统的数学模型,然后利用Matlab/Simulink工具对该模型进行仿真分析,最后搭建该系统的物理试验模型,进行试验验证。仿真及试验结果表明:该系统能实现从不稳定波浪能到较稳定电能的输出,功率波动在25%以内。     

直驱风电系统最大功率捕获技术的仿真分析

对直驱风电系统最大功率捕获技术进行了仿真分析.在仿真过程中,通过控制发电机组转速来实现风力机的最佳运行,使功率系数、风力机转速及输出机械功率等参数都能运行在不同风速下的最优值,从而最大限度地捕获风能.当发电机组达到最优运行时,再通过控制整流器使其输出恒定的电压.