一種直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)的模擬測試裝置及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)的模擬測試裝置及其使用方法，它包括機(jī)械、電控部分；機(jī)械部分包括一機(jī)械限位座，機(jī)械限位座上固設(shè)有兩導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上設(shè)置有永磁直線電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，光柵尺設(shè)置在任一導(dǎo)軌上；電控部分包括一上位機(jī)，電動(dòng)機(jī)控制指令、永磁直線電動(dòng)機(jī)的位置信息和DC-AC變換器的電壓、電流信號(hào)均傳輸至電動(dòng)機(jī)控制器，電動(dòng)機(jī)控制器控制DC-AC變換器對(duì)其直流母線電流逆變后輸入永磁直線電動(dòng)機(jī)，使之輸出推力，推動(dòng)永磁直線發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，輸出的三相交變電流傳輸至AC-DC變換器；發(fā)電機(jī)控制策略、永磁直線發(fā)電機(jī)的位置信息以及AC-DC變換器的電壓、電流信號(hào)均傳輸至發(fā)電機(jī)控制器，發(fā)電機(jī)控制器通過AC-DC變換器控制三相交變電流輸出直流電，為負(fù)載供電。
【專利說明】一種直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)的模擬測試裝置及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種模擬測試裝置及其使用方法，特別是關(guān)于一種直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)的模擬測試裝置及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)與海面作用產(chǎn)生海浪，海浪能是以動(dòng)能形式表現(xiàn)的水能資源之一。1977年，有人對(duì)世界各大洋的海浪進(jìn)行推算，認(rèn)為全球海浪能功率約為700億千瓦，其中可開發(fā)利用的約為25億千瓦，與潮汐能相近。海浪中蘊(yùn)藏有如此豐富的能量，將海浪的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，是人們多年來夢寐以求的理想。為了迎接能源安全的挑戰(zhàn)，各國都在想方設(shè)法開源節(jié)流。自20世紀(jì)70年代開始，許多國家，如英國、日本、美國、加拿大等都在研究和試驗(yàn)海浪發(fā)電，并相繼提出了數(shù)百種方案。隨著研究和開發(fā)的深入，海浪發(fā)電正在從小型化走向中、大型化，由試驗(yàn)階段進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)營階段。但是，由于各種技術(shù)問題，直到今天，在能源開發(fā)方面，海浪能的利用仍然落后于風(fēng)能和潮汐能的利用。因而，研究如何使海浪發(fā)電能夠被更廣泛地應(yīng)用，成為新能源研究的一個(gè)重要方向。
[0003]近年來，海浪發(fā)電技術(shù)不斷受到重視并不斷取得進(jìn)步。與齒輪箱式、汽輪式、渦輪式海浪發(fā)電類型相比，直驅(qū)式海浪發(fā)電裝置的動(dòng)力輸出裝置與電機(jī)直接相連，取消了二級(jí)能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，具有能量轉(zhuǎn)換率高、可靠性高和維護(hù)方便的特點(diǎn)，受到越來越多的關(guān)注。進(jìn)行海浪發(fā)電相關(guān)技術(shù)的研究，理想方案是在實(shí)際海洋中進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)。然而，海浪發(fā)電廠一般設(shè)在海上，其受自然因素的影響復(fù)雜，不利于對(duì)海浪發(fā)電設(shè)備進(jìn)行前期開發(fā)調(diào)試。同時(shí)，海浪發(fā)電設(shè)備的體積較大，容易受環(huán)境、天氣等影響，這些都會(huì)給現(xiàn)場測試帶來諸多困難。并且海浪發(fā)電特性與海浪特性息息相關(guān)，海浪變化對(duì)海浪發(fā)電的影響也需要作深入的研究。經(jīng)檢索申請(qǐng)?zhí)枮?01210131490.X的中國專利申請(qǐng)文件中公開了一種直線發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置，介紹了旋轉(zhuǎn)電機(jī)通過滑輪拖動(dòng)直線電機(jī)運(yùn)動(dòng)，但其并未采用推力控制，并且旋轉(zhuǎn)-直線的拖動(dòng)模式也較為復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種真實(shí)、靈活地模擬海浪對(duì)直驅(qū)海浪發(fā)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)的模擬測試裝置及其使用方法，從而為研究如何處理海浪發(fā)電產(chǎn)生的電能、如何穩(wěn)定地維持海浪發(fā)電產(chǎn)生的電能以及對(duì)海浪發(fā)電實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤等控制奠定實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)的模擬測試裝置，其特征在于:它包括機(jī)械部分和電控部分；所述機(jī)械部分包括一機(jī)械限位座、兩導(dǎo)軌、一永磁直線電動(dòng)機(jī)、一永磁直線發(fā)電機(jī)和一光柵尺；所述機(jī)械限位座上平行固設(shè)有兩所述導(dǎo)軌，所述永磁直線電動(dòng)機(jī)和永磁直線發(fā)電機(jī)均設(shè)置在所述導(dǎo)軌上，所述光柵尺設(shè)置在任一所述導(dǎo)軌上；所述電控部分包括上位機(jī)、電動(dòng)機(jī)控制器、DC-AC變換器、AC-DC變換器、發(fā)電機(jī)控制器和負(fù)載；所述上位機(jī)將電動(dòng)機(jī)控制指令、所述光柵尺將檢測到的所述永磁直線電動(dòng)機(jī)的位置信息以及所述DC-AC變換器將其直流母線上和交流側(cè)的電壓、電流信號(hào)均傳輸至所述電動(dòng)機(jī)控制器，所述電動(dòng)機(jī)控制器將PWM信號(hào)輸出至所述DC-AC變換器，控制所述DC-AC變換器對(duì)直流母線電流進(jìn)行逆變后輸入所述永磁直線電動(dòng)機(jī)，所述永磁直線電動(dòng)機(jī)輸出推力，推動(dòng)所述永磁直線發(fā)電機(jī)在所述導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電能，并將輸出的三相交變電流傳輸至所述AC-DC變換器；所述上位機(jī)將發(fā)電機(jī)控制策略、所述光柵尺將檢測到的所述永磁直線發(fā)電機(jī)的位置信息以及所述AC-DC變換器將其直流母線上和交流側(cè)的電壓、電流信號(hào)均傳輸至所述發(fā)電機(jī)控制器，所述發(fā)電機(jī)控制器將PWM信號(hào)傳輸至所述AC-DC變換器，控制所述AC-DC變換器對(duì)所述永磁直線發(fā)電機(jī)輸出的三相交變電流進(jìn)行整流和控制后輸出直流電，為所述負(fù)載供電。
[0006]所述上位機(jī)采用計(jì)算機(jī)和可編程邏輯控制器中的一種。
[0007]所述電動(dòng)機(jī)控制器與發(fā)電機(jī)控制器均包括QEP模塊、處理器、AD采樣模塊、PWM模塊和IO模塊；所述QEP模塊將計(jì)算得到的速度和加速度信息傳輸至所述處理器；所述AD采樣模塊將采樣結(jié)果傳輸至所述處理器；所述處理器計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的PWM信號(hào)并傳輸至所述PWM模塊，所述PWM模塊將PWM信號(hào)傳輸至所述DC-AC變換器或AC-DC變換器，控制所述永磁直線電動(dòng)機(jī)或永磁直線發(fā)電機(jī)動(dòng)作；所述處理器通過所述IO模塊與所述上位機(jī)進(jìn)行信息交互，所述處理器將處理后的數(shù)據(jù)信息傳輸至所述上位機(jī)進(jìn)行顯示，所述上位機(jī)將控制指令發(fā)送至所述處理器。
[0008]所述處理器采用解耦控制方式對(duì)所述永磁直線電動(dòng)機(jī)或永磁直線發(fā)電機(jī)進(jìn)行控制。
[0009]所述處理器采用DSP、單片機(jī)和嵌入式處理器中的一種。
[0010]所述負(fù)載采用由電阻、電感和電容組成的電路負(fù)載或儲(chǔ)能裝置。
[0011]一種所述直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)的模擬測試裝置的使用方法，其包括以下步驟:1)運(yùn)行直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)的模擬測試裝置；2)用戶通過上位機(jī)輸入電動(dòng)機(jī)控制指令和發(fā)電機(jī)控制策略，并設(shè)置實(shí)驗(yàn)參數(shù)，實(shí)驗(yàn)參數(shù)包括海浪激勵(lì)力Fd、海浪對(duì)直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的附加質(zhì)量A、海浪對(duì)直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的阻尼系數(shù)B、海水對(duì)直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)的浮力系數(shù)K以及永磁直線電動(dòng)機(jī)和永磁直線發(fā)電機(jī)在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的阻力f ；3)根據(jù)電動(dòng)機(jī)控制指令，電動(dòng)機(jī)控制器輸出PWM信號(hào)并傳輸至DC-AC變換器，由DC-AC變換器將直流母線上的電流逆變?yōu)槿嘟蛔冸娏?，三相交變電流控制并?qū)動(dòng)永磁直線電動(dòng)機(jī)工作；4)永磁直線電動(dòng)機(jī)在三相交變電流的控制下，根據(jù)步驟2)輸入的實(shí)驗(yàn)參數(shù)輸出的推力Fref為:
[0012]Frej =h,-A y- B y- Ky - / ,
[0013]式中，Y表示永磁直線電動(dòng)機(jī)的位移，表示永磁直線電動(dòng)機(jī)的速度，表示永磁
直線電動(dòng)機(jī)的加速度；5)永磁直線發(fā)電機(jī)在推力FMf的作用下做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，模擬海浪發(fā)電過程，輸出三相交變電流并傳輸至AC-DC變換器；6)根據(jù)步驟2)輸入的發(fā)電機(jī)控制策略，發(fā)電機(jī)控制器輸出PWM信號(hào)并傳輸至AC-DC變換器，根據(jù)接收到的PWM信號(hào)，AC-DC變換器對(duì)永磁直線發(fā)電機(jī)輸出的三相交變電流進(jìn)行整流和控制后輸出直流電，直流電為負(fù)載供電；7)觀測永磁直線發(fā)電機(jī)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，包括觀測永磁直線發(fā)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和發(fā)電特性；
8)關(guān)閉直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)的模擬測試裝置。
[0014]本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn):1、本發(fā)明由于采用包括上位機(jī)、電動(dòng)機(jī)控制器、DC-AC變換器、AC-DC變換器、發(fā)電機(jī)控制器和負(fù)載的電控部分對(duì)永磁直線電動(dòng)機(jī)進(jìn)行精確控制，使永磁直線電動(dòng)機(jī)輸出的推力能夠模擬實(shí)際直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)中浮子在海浪的推動(dòng)下運(yùn)動(dòng)所受的外力，推動(dòng)永磁直線發(fā)電機(jī)在導(dǎo)軌上往復(fù)運(yùn)動(dòng)并產(chǎn)生電能，因此本發(fā)明能夠真實(shí)、靈活地模擬永磁直線發(fā)電機(jī)在海浪中的運(yùn)行情況，更好地反應(yīng)海浪發(fā)電的動(dòng)態(tài)性能。2、本發(fā)明由于電控部分中的上位機(jī)采用計(jì)算機(jī)或可編程邏輯控制器，因此采用本發(fā)明的模擬測試裝置能夠通過設(shè)定各種參數(shù)來模擬不同海況下永磁直線發(fā)電機(jī)的受力情況。3、本發(fā)明由于包括機(jī)械部分和電控部分，所述機(jī)械部分包括機(jī)械限位座、導(dǎo)軌、永磁直線電動(dòng)機(jī)、永磁直線發(fā)電機(jī)和光柵尺；所述電控部分包括上位機(jī)、電動(dòng)機(jī)控制器、DC-AC變換器、AC-DC變換器、發(fā)電機(jī)控制器和負(fù)載；通過電控部分控制機(jī)械部分中的永磁直線電動(dòng)機(jī)和永磁直線發(fā)電機(jī)運(yùn)動(dòng)來模擬實(shí)際直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，因此本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單、控制方便且工作效率高?；谝陨蟽?yōu)點(diǎn)，本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)的模擬測試過程中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)的模擬測試裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖
[0016]圖2為本發(fā)明直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)的模擬測試裝置的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖
[0017]圖3為圖2中電動(dòng)機(jī)控制器或發(fā)電機(jī)控制器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖
[0018]圖4為本發(fā)明的直驅(qū)海浪發(fā)電模擬測試裝置的運(yùn)行流程圖
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0020]如圖1、圖2所示，本發(fā)明的直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)的模擬測試裝置包括機(jī)械部分I和電控部分2。其中，機(jī)械部分I包括一機(jī)械限位座11、兩導(dǎo)軌12、一永磁直線電動(dòng)機(jī)13、一永磁直線發(fā)電機(jī)14和一光柵尺15 ;機(jī)械限位座11上平行固設(shè)有兩導(dǎo)軌12 ;永磁直線電動(dòng)機(jī)13和永磁直線發(fā)電機(jī)14均設(shè)置在導(dǎo)軌12上，并通過導(dǎo)軌12機(jī)械連接；光柵尺15設(shè)置在任一導(dǎo)軌12上,用于將檢測到的永磁直線電動(dòng)機(jī)13和永磁直線發(fā)電機(jī)14的位置信息傳輸至電控部分2。
[0021]電控部分2包括上位機(jī)21、電動(dòng)機(jī)控制器22、DC-AC變換器23、AC-DC變換器24、發(fā)電機(jī)控制器25和負(fù)載26。用戶通過上位機(jī)21將電動(dòng)機(jī)控制指令傳輸至電動(dòng)機(jī)控制器22，光柵尺15將檢測到的永磁直線電動(dòng)機(jī)13的位置信息以及DC-AC變換器23將其直流母線上的電壓、電流信號(hào)和交流側(cè)的三相電壓、電流信號(hào)均傳輸至電動(dòng)機(jī)控制器22。電動(dòng)機(jī)控制器22根據(jù)接收到的電動(dòng)機(jī)控制指令、位置信息以及電壓、電流信號(hào)，輸出PWM (PulseWidth Modulation，脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)并傳輸至DC-AC變換器23。DC-AC變換器23根據(jù)接收到的PWM信號(hào)，將直流母線上的電流逆變?yōu)槿嘟蛔冸娏?，控制永磁直線電動(dòng)機(jī)13輸出推力。永磁直線電動(dòng)機(jī)13輸出的推力模擬永磁直線發(fā)電機(jī)14在海浪中受到的外力，推動(dòng)永磁直線發(fā)電機(jī)14在導(dǎo)軌12上運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電能，并輸出三相交變電流，三相交變電流傳輸至AC-DC變換器24。用戶通過上位機(jī)21將完成最大功率跟蹤、并網(wǎng)控制等發(fā)電機(jī)控制策略傳輸至發(fā)電機(jī)控制器25，光柵尺15將檢測到的永磁直線發(fā)電機(jī)14的位置信息以及AC-DC變換器24將其直流母線上的電壓、電流信號(hào)和交流側(cè)的三相電壓、電流信號(hào)均傳輸至發(fā)電機(jī)控制器25。根據(jù)接收到的發(fā)電機(jī)控制策略、位置信息以及電壓、電流信號(hào)，發(fā)電機(jī)控制器25輸出PWM信號(hào)并傳輸至AC-DC變換器24，AC-DC變換器24根據(jù)接收到的PWM信號(hào)，對(duì)永磁直線發(fā)電機(jī)14輸出的三相交變電流進(jìn)行整流和控制后輸出直流電，直流電為負(fù)載26供電。
[0022]上述實(shí)施例中，上位機(jī)21采用計(jì)算機(jī)或PLC (Programmable Logic Controller,可編程邏輯控制器)。
[0023]上述實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)控制器22與發(fā)電機(jī)控制器25電路結(jié)構(gòu)相同，其均包括QEP(Quadrature Encoder Pulse,正交編碼脈沖)模塊221、處理器222、AD采樣模塊223、PWM模塊224和IO模塊225。QEP模塊221根據(jù)接收到的永磁直線電動(dòng)機(jī)13或永磁直線發(fā)電機(jī)14的位置信息以及采樣頻率計(jì)算出永磁直線電動(dòng)機(jī)13或永磁直線發(fā)電機(jī)14的速度和加速度等信息，并將計(jì)算得到的速度和加速度等信息傳輸至處理器222 ；AD采樣模塊223對(duì)DC-AC變換器23或AC-DC變換器24直流母線上的電壓和電流以及交流側(cè)的三相電壓、電流信號(hào)進(jìn)行采樣，并將采樣結(jié)果傳輸至處理器222 ;處理器222根據(jù)速度和加速度等信息以及電壓和電流信號(hào)計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的PWM信號(hào)并傳輸至PWM模塊224，由PWM模塊224將計(jì)算得到的PWM信號(hào)傳輸至DC-AC變換器23或AC-DC變換器24，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)永磁直線電動(dòng)機(jī)13或永磁直線發(fā)電機(jī)14的控制。處理器222通過10模塊225與上位機(jī)21進(jìn)行信息交互，處理器222接收上位機(jī)21發(fā)送的控制指令并將處理后的電壓、電流、功率和電機(jī)機(jī)械運(yùn)動(dòng)情況等數(shù)據(jù)信息傳輸至上位機(jī)21進(jìn)行顯示。
[0024]上述實(shí)施例中，處理器222采用解耦控制方式對(duì)永磁直線電動(dòng)機(jī)13或永磁直線發(fā)電機(jī)14進(jìn)行控制，其控制過程為:根據(jù)永磁直線電動(dòng)機(jī)13或永磁直線發(fā)電機(jī)14的dq軸數(shù)學(xué)模型，在d軸電流為零的條件下，永磁直線電動(dòng)機(jī)13或永磁直線發(fā)電機(jī)14的推力與q軸電流成正比關(guān)系，通過控制永磁直線電動(dòng)機(jī)13或永磁直線發(fā)電機(jī)14的q軸電流即可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)13或永磁直線發(fā)電機(jī)14輸出推力的精準(zhǔn)控制。由于處理器222內(nèi)采用的控制策略為已有技術(shù)，在此不再贅述。
[0025]上述實(shí)施例中，負(fù)載26采用RLC (由電阻、電感和電容組成的電路)負(fù)載或儲(chǔ)能裝置等。
[0026]上述實(shí)施例中，處理器222采用DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)、單片機(jī)或嵌入式處理器等。
[0027]基于波浪理論，本發(fā)明的直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)的模擬測試裝置控制永磁直線電動(dòng)機(jī)13輸出推力，從而推動(dòng)永磁直線發(fā)電機(jī)14發(fā)電，由永磁直線發(fā)電機(jī)13模擬真實(shí)的直驅(qū)海浪發(fā)電的運(yùn)行狀態(tài)。如圖4所示，本發(fā)明直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)的模擬測試裝置的使用方法包括以下步驟:
[0028]I)運(yùn)行本發(fā)明的直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)的模擬測試裝置。
[0029]2)用戶通過上位機(jī)21設(shè)置海浪激勵(lì)力Fd、海浪對(duì)直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的附加質(zhì)量A、海浪對(duì)直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的阻尼系數(shù)B、海水對(duì)直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)的浮力系數(shù)K以及永磁直線電動(dòng)機(jī)13和永磁直線發(fā)電機(jī)14在導(dǎo)軌12上運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的阻力f等實(shí)驗(yàn)參數(shù)，并輸入電動(dòng)機(jī)控制指令和發(fā)電機(jī)控制束略，分別控制電動(dòng)機(jī)控制器22和發(fā)電機(jī)控制器25。
[0030]3)根據(jù)電動(dòng)機(jī)控制指令，電動(dòng)機(jī)控制器22輸出PWM信號(hào)并傳輸至DC-AC變換器23，由DC-AC變換器23將直流母線上的電流逆變?yōu)槿嘟蛔冸娏鳎嘟蛔冸娏骺刂撇Ⅱ?qū)動(dòng)永磁直線電動(dòng)機(jī)13工作。[0031]4)永磁直線電動(dòng)機(jī)13在三相交變電流的控制下，根據(jù)步驟2)輸入的實(shí)驗(yàn)參數(shù)輸出推力Fref，用于模擬實(shí)際直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)中浮子在海浪的推動(dòng)下運(yùn)動(dòng)所受的外力F。
[0032]基于實(shí)際直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)中浮子在海浪的推動(dòng)下運(yùn)動(dòng)所受的外力F為:
[0033]
【權(quán)利要求】
1.一種直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)的模擬測試裝置，其特征在于:它包括機(jī)械部分和電控部分；所述機(jī)械部分包括一機(jī)械限位座、兩導(dǎo)軌、一永磁直線電動(dòng)機(jī)、一永磁直線發(fā)電機(jī)和一光柵尺；所述機(jī)械限位座上平行固設(shè)有兩所述導(dǎo)軌，所述永磁直線電動(dòng)機(jī)和永磁直線發(fā)電機(jī)均設(shè)置在所述導(dǎo)軌上，所述光柵尺設(shè)置在任一所述導(dǎo)軌上；所述電控部分包括上位機(jī)、電動(dòng)機(jī)控制器、DC-AC變換器、AC-DC變換器、發(fā)電機(jī)控制器和負(fù)載；所述上位機(jī)將電動(dòng)機(jī)控制指令、所述光柵尺將檢測到的所述永磁直線電動(dòng)機(jī)的位置信息以及所述DC-AC變換器將其直流母線上和交流側(cè)的電壓、電流信號(hào)均傳輸至所述電動(dòng)機(jī)控制器，所述電動(dòng)機(jī)控制器將PWM信號(hào)輸出至所述DC-AC變換器，控制所述DC-AC變換器對(duì)直流母線電流進(jìn)行逆變后輸入所述永磁直線電動(dòng)機(jī)，所述永磁直線電動(dòng)機(jī)輸出推力，推動(dòng)所述永磁直線發(fā)電機(jī)在所述導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電能，并將輸出的三相交變電流傳輸至所述AC-DC變換器；所述上位機(jī)將發(fā)電機(jī)控制策略、所述光柵尺將檢測到的所述永磁直線發(fā)電機(jī)的位置信息以及所述AC-DC變換器將其直流母線上和交流側(cè)的電壓、電流信號(hào)均傳輸至所述發(fā)電機(jī)控制器，所述發(fā)電機(jī)控制器將PWM信號(hào)傳輸至所述AC-DC變換器，控制所述AC-DC變換器對(duì)所述永磁直線發(fā)電機(jī)輸出的三相交變電流進(jìn)行整流和控制后輸出直流電，為所述負(fù)載供電。
2.如權(quán)利要求1所述的一種直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)的模擬測試裝置，其特征在于:所述上位機(jī)采用計(jì)算機(jī)和可編程邏輯控制器中的一種。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)的模擬測試裝置，其特征在于:所述電動(dòng)機(jī)控制器與發(fā)電機(jī)控制器均包括QEP模塊、處理器、AD采樣模塊、PWM模塊和IO模塊；所述QEP模塊將計(jì)算得到的速度和加速度信息傳輸至所述處理器；所述AD采樣模塊將采樣結(jié)果傳輸至所述處理器；所述處理器計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的PWM信號(hào)并傳輸至所述PWM模塊，所述PWM模塊將PWM信號(hào)傳輸至所述DC-AC變換器或AC-DC變換器，控制所述永磁直線電動(dòng)機(jī)或永磁直線發(fā)電機(jī)動(dòng)作；所述處理器通過所述IO模塊與所述上位機(jī)進(jìn)行信息交互，所述處理器將處理后的數(shù)據(jù)信息傳輸至所述上位機(jī)進(jìn)行顯示，所述上位機(jī)將控制指令發(fā)送至所述處理器。
4.如權(quán)利要求3所述的一種直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)的模擬測試裝置，其特征在于:所述處理器采用解耦控制方式對(duì)所述永磁直線電動(dòng)機(jī)或永磁直線發(fā)電機(jī)進(jìn)行控制。
5.如權(quán)利要求3所述的一種直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)的模擬測試裝置，其特征在于:所述處理器采用DSP、單片機(jī)和嵌入式處理器中的一種。
6.如權(quán)利要求1或2或4或5所述的一種直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)的模擬測試裝置，其特征在于:所述負(fù)載采用由電阻、電感和電容組成的電路負(fù)載或儲(chǔ)能裝置。
7.如權(quán)利要求3所述的一種直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)的模擬測試裝置，其特征在于:所述負(fù)載采用由電阻、電感和電容組成的電路負(fù)載或儲(chǔ)能裝置。
8.—種如權(quán)利要求1~7任意一項(xiàng)所述直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)的模擬測試裝置的使用方法，其包括以下步驟: .1)運(yùn)行直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)的模擬測試裝置； .2)用戶通過上位機(jī)輸入電動(dòng)機(jī)控制指令和發(fā)電機(jī)控制策略，并設(shè)置實(shí)驗(yàn)參數(shù)，實(shí)驗(yàn)參數(shù)包括海浪激勵(lì)力Fd、海浪對(duì)直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的附加質(zhì)量A、海浪對(duì)直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的阻尼系數(shù)B、海水對(duì)直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)的浮力系數(shù)K以及永磁直線電動(dòng)機(jī)和永磁直線發(fā)電機(jī)在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的阻力f ;3)根據(jù)電動(dòng)機(jī)控制指令，電動(dòng)機(jī)控制器輸出PWM信號(hào)并傳輸至DC-AC變換器，由DC-AC變換器將直流母線上的電流逆變?yōu)槿嘟蛔冸娏?，三相交變電流控制并?qū)動(dòng)永磁直線電動(dòng)機(jī)工作； 4)永磁直線電動(dòng)機(jī)在三相交變電流的控制下，根據(jù)步驟2)輸入的實(shí)驗(yàn)參數(shù)輸出的推力Fref 為:
Fref = F1il - A V- B V- Ky - /， 式中，y表示永磁直線電動(dòng)機(jī)的位移，j；表示永磁直線電動(dòng)機(jī)的速度，;表示永磁直線電動(dòng)機(jī)的加速度； 5)永磁直線發(fā)電機(jī)在推力FMf的作用下做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，模擬海浪發(fā)電過程，輸出三相交變電流并傳輸至AC-DC變換器； 6)根據(jù)步驟2)輸入的發(fā)電機(jī)控制策略，發(fā)電機(jī)控制器輸出PWM信號(hào)并傳輸至AC-DC變換器，根據(jù)接收到的PWM信號(hào)，AC-DC變換器對(duì)永磁直線發(fā)電機(jī)輸出的三相交變電流進(jìn)行整流和控制后輸出直流電，直流電為負(fù)載供電； 7)觀測永磁直線發(fā)電機(jī)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，包括觀測永磁直線發(fā)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和發(fā)電特性； 8)關(guān)閉直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)的模`擬測試裝置。
【文檔編號(hào)】G01R31/34GK103513135SQ201310470364
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月10日
【發(fā)明者】肖曦, 黃宣睿, 聶贊相, 康慶 申請(qǐng)人:清華大學(xué)