基于最大功率跟踪控制的海流发电能量管理系统

针对海流能发电机组在低于额定流速时能量捕获效率低的问题,提出通过负载调节实现离网式海流发电机组最大能量捕获控制的方法.设计三相桥式整流-斩波为主的双直流电压变换器能量管理系统,利用升降压变换器分别实现机组功率的闭环控制和蓄电池的充放电控制.为验证该能量控制系统的有效性,对所设计的小型海流能发电样机进行系统数学模型分析,并建立系统Matlab/Simulink模型进行系统控制特性仿真研究.结果表明,采用双直流电压变换器的拓扑结构在满足蓄电池充放电控制要求的前提下可以实现机组最大功率跟踪控制.     

基于液压传动的蓄能稳压浮力摆式波浪能发电系统分析

将基于液压传动的蓄能稳压方法应用于波浪能发电系统,可以较好地实现输出功率稳定。采用双行程浮力摆式波浪能捕获装置可以提高能量利用率。文中给出了此发电系统的数学模型,并在MATLAB/Simulink环境下对其进行了计算机仿真,然后在半物理试验平台上进行了仿真试验。计算机和半物理试验仿真的结果表明,该发电系统在蓄能器的缓冲作用及控制系统的调节作用下,能保证系统输出功率稳定,从而验证了采用液压传动方案的蓄能稳压浮力摆式波浪能发电系统的可行性。     

海流发电液压传动系统设计及仿真验证

针对海流发电机组转速控制问题,采用容积调速方法控制离网型海流发电液压传动机组的叶轮转速和发电机转速。设计了两种类似的海流发电液压传动系统方案,均采用泵—马达—发电机直接连接的结构形式。为验证所设计的液压传动系统方案的有效性,对其进行数学模型分析,并建立系统的MATLAB/Simulink模型进行系统控制特性仿真研究。结果表明,两种液压传动拓扑结构在满足最大功率跟踪控制要求的前提下,均可以在液压传动系统环节同时实现发电机恒频输出控制。     

水平轴潮流能发电机组独立变桨距系统

针对水平轴潮流能发电机组轮毂空间小、变桨角度大、变桨力矩大等特点,设计一种新型的基于电液比例控制的齿轮齿条传动方案的独立变桨距系统.该系统机械结构紧凑,占用空间小,各个桨叶变桨执行机构相互独立.在分析变桨距载荷的基础上,建立系统的数学模型,并在AMESim软件中对系统进行了仿真研究.仿真结果表明:该系统顺桨变桨180°只需1.1 s,逆桨变桨180°只需3.4 s,响应速度快,稳定性好,并且可以实现独立变桨,满足了水平轴潮流能发电机组的变桨要求.     

水平轴海流能发电机组叶轮模拟研究

为降低水平轴海流能发电机组海上试验或水槽试验的成本,在实验室内对机组叶轮特性进行模拟。采用叶素动量(BEM)理论对机组的叶轮输出特性进行分析,建立模型机组的Bladed模型,并仿真得到该模型机组的叶轮输出特性。提出基于PLC控制器的异步电机转矩和q轴电流双闭环控制的叶轮模拟方法,搭建模型机组的实验室内试验平台,对模型机组叶轮模拟装置的可行性进行试验验证。试验结果表明,该叶轮模拟装置在机组额定流速以下和额定流速以上均可很好地实现目标转矩的跟踪模拟,为水平轴海流能发电机组的实验室内模拟试验研究提供便利。     

海流能发电系统的负载控制仿真研究

基于海流能发电系统最大功率跟踪控制理论,设计以二极管整流-斩波-逆变结构为主电气结构的小功率等级海流能发电系统。系统负载控制器输出PWM信号调节DC/DC变换器,即调节系统负载特性,使得叶轮转速跟踪最优转速,实现系统最大功率跟踪控制运行。在系统数学模型的基础上,搭建Matlab环境下的系统仿真模型并进行仿真分析,仿真结果显示,系统具有良好的动态特性,通过调节负载大小的方法,叶轮实际捕获功率可较好地跟踪理论最大功率,实现系统最大功率输出。