波浪发电系统功率控制方法综述
发布时间：2022-01-07 22:22
波浪发电是利用清洁可再生海洋能源的有效手段,由于波浪能量不稳定且比较分散,导致波浪发电系统的能量转换效率较低,制约了波浪发电技术的发展。因此,采取一定的功率控制方法使波浪发电系统充分利用波浪资源、提高波浪能转换效率是十分必要的。本文介绍了波浪发电功率控制的经典理论——幅值相位控制和复共轭控制,对近几年国内外提出的各种功率控制方法进行分类总结,阐述了功率控制研究的发展趋势:波浪预测和智能控制是未来的研究热点,考虑到未来大规模的阵列波浪发电装置并网问题,有必要研究功率控制目标与其他控制目标结合的多目标优化控制问题。
【文章来源】：电工电能新技术. 2020,39(05)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
点吸收式波浪发电装置
以点吸收式波浪转换系统为例，假定海水是均匀、不可压缩、无粘性的理想流体，不考虑摩擦力、粘性力的作用以及阻尼板的运动，基于微幅波理论和牛顿第二定律，得到浮体垂荡运动的时域方程:式中，m为浮体的质量;m∞为浮体的附加质量;B为辐射阻尼系数;K为静水恢复力系数;a(t)、v(t)、z(t)分别为浮体运动的加速度、速度和位移;Fe(t)为波浪激励力;FPTO(t)为PTO系统阻尼力。
此时，浮体运动相位和波浪运动相位仍然相差90°，这种控制理论称为复共轭控制。该控制理论将系统动力学模型等效为电感-电容-电阻的二阶谐振电路，系统的响应形式类似于谐振电路的串联共振[9]，如图3所示。相比幅值相位控制，复共轭控制不受波浪频率带宽的影响，只要PTO系统的运动行程、作用力和输出功率允许，可以在任意波浪频率下达到共振，适用范围明显扩大。同时，复共轭控制是一种可以实现WEC系统与PTO系统双向功率流动的主动控制方法，线性阻尼做功向负载提供有功功率，弹性阻尼不做功但提供无功功率。复共轭控制不需要额外的硬件就能够显著增加捕获的波浪能[10]，但当受到PTO系统运动行程、作用力和输出功率极限的硬约束时，其在波浪能量密度较高、海况变化频繁的海域实用性较差[11]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]波浪能发电技术应用发展现状及方向[J]. 张亚群,盛松伟,游亚戈,王坤林,王振鹏. 新能源进展. 2019(04)
[2]具有极低输入电流纹波的电流源型双有源桥DC-DC变换器[J]. 倪永亮,沙德尚,王孙博,李晓聪. 电工电能新技术. 2019(07)
[3]基于PWM-CSC的混合直流输电系统功率控制策略研究[J]. 夏冰,李耀华,李子欣,马逊,王平. 电工电能新技术. 2018(07)
[4]基于多种群遗传算法的波浪发电最大功率跟踪控制[J]. 邹子君,杨俊华,杨金明. 电测与仪表. 2017(23)
[5]基于模拟退火粒子群算法的波浪发电系统最大功率跟踪控制[J]. 邹子君,杨俊华,杨金明. 电机与控制应用. 2017(10)
[6]基于改进扰动观察法的直驱波浪发电最大功率跟踪控制[J]. 陈俊宏,杨俊华,杨金明. 电测与仪表. 2017(16)
[7]波浪能发电技术的研究现状与发展前景[J]. 刘延俊,贾瑞,张健. 海洋技术学报. 2016(05)
[8]基于平均功率估算的直驱海浪发电最大功率点跟踪控制方法[J]. 黄宣睿,孙凯,肖曦. 电力系统自动化. 2016(14)
[9]点吸收式波浪能发电技术的研究现状与展望[J]. 杨绍辉,何宏舟,李晖,张军. 海洋技术学报. 2016(03)
[10]波浪发电系统及其控制[J]. 方红伟,陈雅,胡孝利. 沈阳大学学报(自然科学版). 2015(05)
博士论文
[1]振荡浮子式波浪能发电系统关键技术研究[D]. 巩冰.哈尔滨工程大学 2015
硕士论文
[1]点吸收式波浪发电系统结构优化与最大波浪能捕获控制[D]. 林凯东.华南理工大学 2018
[2]振荡浮子式波浪发电装置最佳功率控制研究[D]. 高辉.华南理工大学 2012
本文编号：3575375
【文章来源】：电工电能新技术. 2020,39(05)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
点吸收式波浪发电装置
以点吸收式波浪转换系统为例，假定海水是均匀、不可压缩、无粘性的理想流体，不考虑摩擦力、粘性力的作用以及阻尼板的运动，基于微幅波理论和牛顿第二定律，得到浮体垂荡运动的时域方程:式中，m为浮体的质量;m∞为浮体的附加质量;B为辐射阻尼系数;K为静水恢复力系数;a(t)、v(t)、z(t)分别为浮体运动的加速度、速度和位移;Fe(t)为波浪激励力;FPTO(t)为PTO系统阻尼力。
此时，浮体运动相位和波浪运动相位仍然相差90°，这种控制理论称为复共轭控制。该控制理论将系统动力学模型等效为电感-电容-电阻的二阶谐振电路，系统的响应形式类似于谐振电路的串联共振[9]，如图3所示。相比幅值相位控制，复共轭控制不受波浪频率带宽的影响，只要PTO系统的运动行程、作用力和输出功率允许，可以在任意波浪频率下达到共振，适用范围明显扩大。同时，复共轭控制是一种可以实现WEC系统与PTO系统双向功率流动的主动控制方法，线性阻尼做功向负载提供有功功率，弹性阻尼不做功但提供无功功率。复共轭控制不需要额外的硬件就能够显著增加捕获的波浪能[10]，但当受到PTO系统运动行程、作用力和输出功率极限的硬约束时，其在波浪能量密度较高、海况变化频繁的海域实用性较差[11]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]波浪能发电技术应用发展现状及方向[J]. 张亚群,盛松伟,游亚戈,王坤林,王振鹏. 新能源进展. 2019(04)
[2]具有极低输入电流纹波的电流源型双有源桥DC-DC变换器[J]. 倪永亮,沙德尚,王孙博,李晓聪. 电工电能新技术. 2019(07)
[3]基于PWM-CSC的混合直流输电系统功率控制策略研究[J]. 夏冰,李耀华,李子欣,马逊,王平. 电工电能新技术. 2018(07)
[4]基于多种群遗传算法的波浪发电最大功率跟踪控制[J]. 邹子君,杨俊华,杨金明. 电测与仪表. 2017(23)
[5]基于模拟退火粒子群算法的波浪发电系统最大功率跟踪控制[J]. 邹子君,杨俊华,杨金明. 电机与控制应用. 2017(10)
[6]基于改进扰动观察法的直驱波浪发电最大功率跟踪控制[J]. 陈俊宏,杨俊华,杨金明. 电测与仪表. 2017(16)
[7]波浪能发电技术的研究现状与发展前景[J]. 刘延俊,贾瑞,张健. 海洋技术学报. 2016(05)
[8]基于平均功率估算的直驱海浪发电最大功率点跟踪控制方法[J]. 黄宣睿,孙凯,肖曦. 电力系统自动化. 2016(14)
[9]点吸收式波浪能发电技术的研究现状与展望[J]. 杨绍辉,何宏舟,李晖,张军. 海洋技术学报. 2016(03)
[10]波浪发电系统及其控制[J]. 方红伟,陈雅,胡孝利. 沈阳大学学报(自然科学版). 2015(05)
博士论文
[1]振荡浮子式波浪能发电系统关键技术研究[D]. 巩冰.哈尔滨工程大学 2015
硕士论文
[1]点吸收式波浪发电系统结构优化与最大波浪能捕获控制[D]. 林凯东.华南理工大学 2018
[2]振荡浮子式波浪发电装置最佳功率控制研究[D]. 高辉.华南理工大学 2012
本文编号：3575375
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