[发明专利]一种波浪发电输出最大功率的控制方法及相关装置

说明书

技术领域

本申请涉及发电技术领域，特别涉及一种波浪发电输出最大功率的控制方法、控制系统、控制设备以及计算机可读存储介质。

背景技术

利用海洋能源，是当今世界能源研究的方向。特别是在能源关系到国家安全，地球矿物能源逐渐枯竭及环境状况日益恶化的形势下，如何有效利用资源丰富、可再生的海洋资源，显十分重要，惯性波浪发电技术就是在现有利用海洋波浪能发电研究的基础上，运用成熟的机械制造及发电技术进行有效的组合。

波浪发电将波浪能转换为电力的技术。波浪能的转换一般有三级。第一级为波浪能的收集，通常采用聚波和共振的方法把分散的波浪能聚集起来。第二级为中间转换，即能量的传递过程，包括机械传动、低压水力传动、高压液压传动、气动传动，使波浪能转换为有用的机械能。第三级转换又称最终转换，即由机械能通过发电机转换为电能。波浪发电要求输入的能量稳定，必须有一系列稳速、稳压和蓄能等技术来确保，它同常规发电相比有着特殊的要求。

其中，在波浪能发电的环节中由于波浪的变化比较大，波浪的频率也会发生较大改变，与之相匹配的发电系统的也会有其固有的自然频率，只有在波浪频率与发电系统频率相匹配时，发生共振现象，此时发电系统才可以从波浪中获取到最大的功率。并且，在稳态波浪条件下，发电系统具有固定质量和稳定的几何结构，其固有频率不会轻易发生变化。因此，发电系统获取最大功率的输出关键，是通过将发电系统的运动幅值与发电机等效电阻相关联，将发电机的反电磁力与速度简化为线性关系，进行幅值单独控制。

但是，一般的控制策略中需要通过传感器采集速度数据，由于波浪能量密度大，周期频率不一定，并且海洋环境恶劣，很容易导致传感器测量误差严重偏离数据的真实值。导致控制策略的控制信号严重失真，控制策略的准确性严重下降，使最后整个波浪发电系统的效率低下。

因此，如何提高最大功率控制策略准确性，是本领域技术人员所关注的重点问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种波浪发电输出最大功率的控制方法、控制系统、控制设备以及计算机可读存储介质，通过卡尔曼滤波对最大功率控制的反馈输入即测量的实际速度进行滤波，得到更接近真实的反馈输入速度值，提高控制策略的准确性，可以更准确的捕获最大功率，使整个波浪发电装置的效率得到提升。

为解决上述技术问题，本申请提供一种波浪发电输出最大功率的控制方法，包括：

通过传感器对发电机的工作速度进行测量，得到速度测量值；

将所述速度测量值进行卡尔曼滤波处理，得到滤波后速度值；

根据最大功率捕获算法对所述滤波后速度值进行计算处理，得到Q轴期望电流值；

将所述Q轴期望电流值进行控制信号获取处理，得到控制信号；

根据所述控制信号对整流器进行控制，以使所述发电机工作在最大功率状态。

可选的，根据最大功率捕获算法对所述滤波后速度值进行计算处理，得到Q轴期望电流值，包括：

根据波浪的动力学方程对所述发电机进行数学建模处理，得到发电机动力学方程；

将所述发电机动力学方程进行变换处理，得到对应的等效电路模型；

根据所述等效电路模型计算波浪能捕获率最大时的最大功率公式，对所述最大功率公式进行推导得到对应的电流期望值计算公式；

利用所述电流期望计算公式对所述滤波后速度值进行计算，得到Q轴期望电流值。

可选的，将所述Q轴期望电流值进行控制信号获取处理，得到控制信号，包括：

对所述发电机输出的三相电流进行两相坐标变换处理，得到Q轴实际电流值和D轴实际电流值；

将所述Q轴期望电流值和预设D轴期望电流值与对应的所述Q轴实际电流值和所述D轴实际电流值进行比例积分处理，得到Q轴期望电压信号和D轴期望电压信号；

对所述Q轴期望电压信号和所述D轴期望电压信号进行SVPWM处理，得到所述控制信号。

本申请还提供一种波浪发电输出最大功率的控制系统，包括：

工作速度获取模块，用于通过传感器对发电机的工作速度进行测量，得到速度测量值；

滤波处理模块，用于将所述速度测量值进行卡尔曼滤波处理，得到滤波后速度值；

期望电流计算模块，用于根据最大功率捕获算法对所述滤波后速度值进行计算处理，得到Q轴期望电流值；

控制信号获取模块，用于将所述Q轴期望电流值进行控制信号获取处理，得到控制信号；

控制模块，用于根据所述控制信号对整流器进行控制，以使所述发电机工作在最大功率状态。

可选的，所述期望电流计算模块包括：