[发明专利]一种深海发电系统陆上测试平台及控制方法

说明书

一种深海发电系统陆上测试平台及控制方法，包括电机、控制器、驱动器、电机、发电机、蓄电池、整流滤波电路、电压电流参数采集电路、升降压电路和充电电路；控制器与驱动器相连，向驱动器发送驱动信号，驱动器与电机相连，驱动电机的转动，电机与发电机相连，发电机与电压电流参数采集电路和整流滤波电路相连，整流滤波电路连接升降压电路；升降压电路与充电电路和控制器相连，向充电电路输出电能，充电电路与控制器以及蓄电池相连，接受控制器的充电方式切换指令，对蓄电池进行充电。适用范围广泛，对于实际应用中不同型号的水轮机，通过将其工作特性曲线、转动惯量及适配的控制方法重新载入到控制器中来实现，理论上可以模拟任一型号的水轮机在深海发电系统中的工作效果。

技术领域

本发明属于测试平台技术领域，具体涉及一种深海发电系统陆上测试平台及控制方法。

背景技术

海流能作为一种重要的海洋可再生能源，越来越受到国内外研究关注。上世纪70年代末，我国的科研学者们就已经开始对海流能进行开发利用，虽然到现在研究仅有四十多年，但海流能却是我国清洁能源中发展速度最快的一员。军事领域和民用领域的深海探测装备对于深海稳定供电站的需求十分迫切。一个稳定可靠的深海能源站不但会极大地减少维护船只的费用，而且会增加探测器的探测面积，缩短探测时间。目前的公开的关于深海超低速海流能发电系统的研究大部分尚停留在水轮机等能量转化设备上，而关于水下轮机的转速控制、基于海流发电的微电流等特殊电流的充电控制等方向对本项目的产品化进程及填补相应领域的学术空白都具有价值。目前，对任一水轮机发电装置，其有效性的检验需要在实际流场下启动水轮机进行检验，每次检验需要耗费较多人力、物力，成本较高且难以验证。

发明内容

本发明目的在于提供一种深海发电系统陆上测试平台及控制方法，以解决以水轮机为前端的海流能利用系统的可行性验证成本高，难以验证等问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种深海发电系统陆上测试平台，包括电机、控制器、驱动器、电机、发电机、蓄电池、整流滤波电路、电压电流参数采集电路、升降压电路和充电电路；控制器与驱动器相连，向驱动器发送驱动信号，驱动器与电机相连，驱动电机的转动，电机与发电机相连，发电机与电压电流参数采集电路和整流滤波电路相连，整流滤波电路连接升降压电路；升降压电路与充电电路和控制器相连，向充电电路输出电能，充电电路与控制器以及蓄电池相连，接受控制器的充电方式切换指令，对蓄电池进行充电。

进一步的，电机的输出端连接有减速器，减速器通过联轴器连接扭矩传感器，扭矩传感器连接。

进一步的，扭矩传感器与控制器相连，在获得电机的扭矩后反馈给控制器，实现控制器对电机扭矩的闭环控制。

进一步的，扭矩传感器和驱动器外接电源供电。

进一步的，一种深海发电系统陆上测试平台的控制方法，包括以下步骤：

对多翼垂直轴水轮机进行三维建模，并记录其尺寸、转动惯量信息，设置不同的负载扭矩和外界流场流速，得到其工作特性函数T(ω,v)，并将上述数据写入控制器；

根据扭矩传感器的反馈数据和工作特性函数T(ω,v)之间的关系判断电机的动态响应是否反映该水轮机的运行状态及动态响应，控制电机模拟水轮机的工作情况；

采集发电机相邻个时间间隔产生的电功率，计算不同升降压倍率下电能输出功率，判断是否达到最大输出功率，达到后停止；

控制器根据蓄电池当前电池容量分配不同的充电策略；

实时采集电机转速随时间的变化情况，扭矩传感器随时间的变化情况、蓄电池电量随时间的变化情况，作为输出结果，反映实际情况下多翼垂直轴水轮机在相应流场下的运行效果。

进一步的，控制电机模拟水轮机的工作情况具体包括：