專利名稱：一種直驅(qū)型海浪發(fā)電儲能裝置及控制方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種儲能裝置及控制方法，特別是關(guān)于一種用于將海水波動的動能轉(zhuǎn)化為電能的直驅(qū)型海浪發(fā)電儲能裝置及控制方法。
背景技術(shù)：
海浪發(fā)電將海水垂直波動的動能轉(zhuǎn)化為電能，由于海浪的速度和頻率都比較低， 一般的海浪周期是從幾秒到十幾秒，如果利用傳統(tǒng)電機發(fā)電，需要通過一個提速的過程將海浪的動能轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動旋轉(zhuǎn)式電機的形式，這樣會使得系統(tǒng)的成本及復雜性提高，而且增加了額外的能量損耗及維護。直驅(qū)型海浪發(fā)電系統(tǒng)一般采用直線發(fā)電機直接將海浪的上下運動轉(zhuǎn)換為電能，其維護周期及成本較小。但是直驅(qū)型海浪發(fā)電系統(tǒng)所產(chǎn)生的電能功率隨海浪瞬時狀態(tài)變化波動極大，由于中間沒有液壓或氣壓系統(tǒng)的隔離調(diào)節(jié)，所產(chǎn)生的電能是頻率和峰值一直變化的低頻交流電。因此，海浪發(fā)電是一種不穩(wěn)定的電源，在供給負載使用前需要進行處理才能使海浪發(fā)電產(chǎn)生的功率具有可調(diào)度性，使用時更加方便。儲能裝置為平抑間隙性功率波動、可靠并網(wǎng)提供了一種有效的方法，與風力發(fā)電和光伏發(fā)電類似，海浪發(fā)電輸出功率受天氣狀況影響，會出現(xiàn)數(shù)十分鐘或小時級的功率波動，這樣的波動會使海浪發(fā)電系統(tǒng)在并網(wǎng)發(fā)電時的可調(diào)度性差，并帶來電能質(zhì)量和穩(wěn)定性變差等問題。然而，與風力發(fā)電和光伏發(fā)電不同的是在同一個海浪周期內(nèi)其輸出功率幅值變化非常大，甚至會出現(xiàn)兩次零功率的時刻，使得功率平穩(wěn)性遠低于風力發(fā)電和光伏發(fā)電。 目前現(xiàn)有的電能存儲模式有鉛酸蓄電池、鎳氫電池、超級電容器、飛輪儲能、超導磁儲能、液流電池、鋰電池等。其中，超級電容具有功率密度大、充電時間短、循環(huán)壽命長、充放電效率高等特點，但能量密度卻有限；蓄電池具有能量密度大、技術(shù)成熟、成本低的特點，但功率密度小，循環(huán)使用次數(shù)有限。單獨的儲能系統(tǒng)都無法同時滿足海浪發(fā)電系統(tǒng)對容量和功率的要求，而且也無法實現(xiàn)對功率波動的實時平抑。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠同時滿足海浪發(fā)電系統(tǒng)對容量和功率的要求，不但能夠?qū)＠税l(fā)電產(chǎn)生的功率進行調(diào)度且能夠?qū)崟r平抑功率波動，同時能夠保證負載側(cè)輸入功率平穩(wěn)性的直驅(qū)型海浪發(fā)電儲能裝置及控制方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種直驅(qū)型海浪發(fā)電儲能裝置，其特征在于它包括一直驅(qū)型海浪發(fā)電機、一 AC/DC變換器、一 DC/AC變換器、若干負載、兩DC/ DC變換器、一混合儲能系統(tǒng)和一控制器，所述混合儲能系統(tǒng)包括一超級電容器組和一蓄電池組；所述直驅(qū)型海浪發(fā)電機的動子連接漂浮在海中的浮標將海浪的動能轉(zhuǎn)化為低頻交流電并發(fā)送到所述AC/DC變換器的輸入端，所述AC/DC變換器將低頻交流電轉(zhuǎn)換為直流電并通過直流母線與所述DC/AC變換器的輸入端連接，所述DC/AC變換器的輸出端連接所述負載將直流母線的電壓逆變?yōu)樗鲐撦d所需要的交流電，直流母線還分別連接兩所述DC/DC 變換器的一端，其中一所述DC/DC變換器的另一端連接所述超級電容器組，另一所述DC/DC變換器的另一端連接所述蓄電池組，所述控制器通過兩所述DC/DC變換器分別控制所述超級電容器組和蓄電池組的充、放電狀態(tài)，保持所述直驅(qū)型海浪發(fā)電機的輸出功率與所述負載的功率之間的平衡。兩所述DC/DC變換器分別包括一電感和兩開關(guān)，所述兩開關(guān)串聯(lián)在直流母線之間且兩開關(guān)之間與所述電感一端相連，所述電感的另一端連接所述超級電容器組和蓄電池組中的一種。兩所述DC/DC變換器分別采用具有雙向變換的升、降壓型轉(zhuǎn)換器。所述控制器設置有比較器、比例積分控制單元、數(shù)字濾波單元、反相器和比例放大單元。所述直驅(qū)型海浪發(fā)電機采用縱向磁場直線電機、橫向磁場直線電機、變磁阻永磁直線電機、圓筒型直線電機中的一種；所述超級電容器組采用由雙電層超級電容器、電化學超級電容器單體連接而成；所述蓄電池組采用鉛酸電池、鋰電池、釩流體電池之一組成。采用所述裝置的一種直驅(qū)型海浪發(fā)電儲能控制方法，其控制過程如下1)設置一包括有直驅(qū)型海浪發(fā)電機、AC/DC變換器、DC/AC變換器、若干負載、兩DC/DC變換器、混合儲能系統(tǒng)和控制器的直驅(qū)型海浪發(fā)電儲能裝置，所述混合儲能系統(tǒng)包括一超級電容器組和一蓄電池組；2)當直驅(qū)型海浪發(fā)電機的輸出功率與負載的功率之差為零時，則認為直驅(qū)型海浪發(fā)電機輸出的功率與負載的功率相匹配，混合儲能系統(tǒng)不需要進行工作；3)當直驅(qū)型海浪發(fā)電機的輸出功率與負載的功率之差大于零，此時控制器的比例積分控制單元輸出為負值，超級電容組和蓄電池組的電流給定值均為負，即混和儲能系統(tǒng)處于充電狀態(tài)，控制器的數(shù)字濾波單元將低頻分量和高頻分量進行區(qū)分，高頻分量由控制器控制與超級電容器組相連接的DC/DC變換器使超級電容器的實際電流從直流母線側(cè)流向超級電容器組側(cè)，當直流母線電壓恢復與電壓參考值相等時，超級電容器組停止充電；低頻分量由控制器通過與蓄電池組相連接的DC/DC變換器使蓄電池組的實際電流從直流母線側(cè)流向蓄電池器組側(cè)，當直流母線電壓恢復與電壓參考值相等時，蓄電池組停止充電；4)當直驅(qū)型海浪發(fā)電機的輸出功率與負載的功率之差小于零時，混和儲能系統(tǒng)處于放電狀態(tài)，與所述3)的處理過程類似，控制器分別控制與超級電容器組、蓄電池組相連接的兩DC/DC變換器使超級電容器組、 蓄電池組工作在放電模式，補充直驅(qū)型海浪發(fā)電機不足以滿足負載的功率，抑制功率波動。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明由于設置有超級電容器組和蓄電池組組成的混合儲能系統(tǒng)，可以充分發(fā)揮超級電容器組功率密度大和蓄電池組能量密度高的優(yōu)勢，因此能夠同時滿足海浪發(fā)電系統(tǒng)對容量和功率的要求，同時本發(fā)明利用超級電容器組循環(huán)壽命長、充放電速度快的優(yōu)點處理功率波動中的高頻分量，避免了蓄電池組因瞬時大功率波動帶來的大電流充、放電的可能，減少了蓄電池組充放電的循環(huán)次數(shù)，延長了蓄電池組的使用壽命。2、本發(fā)明控制器發(fā)出控制信號控制DC/DC變換器，進而控制超級電容器組和蓄電池組的充、放電電流，實現(xiàn)對短時間尺度功率波動和長時間尺度功率波動的實時平抑，有效保證了負載側(cè)輸入功率平穩(wěn)性。3、本發(fā)明所采用的儲能控制方法， 控制器根據(jù)直流母線兩端實際電壓和電壓參考值的比較結(jié)果控制混合儲能系統(tǒng)充、放電對功率進行調(diào)節(jié)，有效地解決了因直驅(qū)型海浪發(fā)電機輸出的功率不穩(wěn)定而導致的直流母線功率及電壓波動，降低了 DC/AC變換器的控制難度，提高了系統(tǒng)的可靠性。本發(fā)明可以廣泛應用于將海水波動的動能轉(zhuǎn)化成電能的海浪發(fā)電系統(tǒng)中。


圖1是本發(fā)明直驅(qū)型海浪發(fā)電儲能裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明控制超級電容器組充、放電的DC/DC變換器拓撲結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明控制蓄電池組充、放電的DC/DC變換器拓撲結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明混和儲能系統(tǒng)控制原理示意。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。如圖1所示，本發(fā)明的直驅(qū)型海浪發(fā)電儲能裝置包括一直驅(qū)型海浪發(fā)電機1，一 AC/DC (交流/直流)變換器2，一 DC/AC (交流/直流)變換器3，若干負載4，兩DC/DC變換器5、6，一混合儲能系統(tǒng)7和一控制器8，其中，混合儲能系統(tǒng)7包括一超級電容器組71 和一蓄電池組72。直驅(qū)型海浪發(fā)電機1的動子連接漂浮在海中的浮標將海浪的動能轉(zhuǎn)化為低頻交流電并發(fā)送到AC/DC變換器2的輸入端，AC/DC變換器2將低頻交流電轉(zhuǎn)換為直流電。AC/DC變換器2的輸出端通過直流母線與DC/AC變換器3的輸入端連接，DC/AC變換器 3的輸出端連接負載4將直流母線的電壓逆變?yōu)樨撦d4所需要的交流電。直流母線還分別連接兩DC/DC變換器5、6的一端，其中DC/DC變換器5的另一端連接超級電容器組71，用于平抑短時間尺度功率波動；DC/DC變換器6的另一端連接蓄電池組72，用于平抑長時間尺度功率波動?？刂破?通過控制兩DC/DC變換器5、6分別控制超級電容器組71和蓄電池組72的充、放電過程以調(diào)節(jié)功率流動的大小和方向，進而平衡直驅(qū)型海浪發(fā)電機1的輸出功率Pw與負載4的功率P^之間的差。如圖2、3所示，上述實施例中，DC/DC變換器5、6的拓撲結(jié)構(gòu)與控制策略相同，本發(fā)明以DC/DC變換器5為例說明其拓撲結(jié)構(gòu)和控制策略，DC/DC變換器5包括一電感L和兩開關(guān)SpS215兩開關(guān)S1A2串聯(lián)在直流母線之間，且兩開關(guān)S” S2中間與電感L 一端相連， 電感L的另一端與超級電容組71相連接。放電時，控制器8輸出PWMS?？刂菩盘柨刂崎_關(guān) S2,同時輸出PWMS。的互補控制信號制開關(guān)S1,實現(xiàn)對超級電容器組71放電電流的控制，此時電感L上的電流is。由超級電容器組71流向直流母線；充電時，控制器8輸出 PWMf^i^JS制信號分別控制開關(guān)S2、S1,實現(xiàn)對超級電容器組71充電電流的控制，此時電感L上的電流is。由直流母線流向超級電容器組71，其中開關(guān)Sp S2均可以采用M0SFET、 IGBT等電力電子開關(guān)器件或模塊。上述各實施例中，兩DC/DC變換器5、6還可以直接采用能夠?qū)崿F(xiàn)雙向變換的升、降壓型轉(zhuǎn)換器。如圖4所示，上述各實施例中，控制器8設置有若干比較器81、三比例積分控制單元(PI)82、83、84、一數(shù)字濾波單元85和兩反相器86?？刂破?的輸入信號分別為通過信號采集電路采集的直流母線電壓Vd。，超級電容器組71的實際充、放電電流Is。和蓄電池組 72的實際充、放電電流Ib。控制器8檢測直流母線兩端的電壓Vd。經(jīng)比較器81與電壓參考值Vd?！?amp;比較后，通過比例積分控制單元82調(diào)節(jié)后得到混合儲能系統(tǒng)7的電流參考值Iref。 Iref經(jīng)數(shù)字濾波單元85處理后，將波動中的低頻分量作為控制蓄電池組72的電流參考給定值Ib—，將經(jīng)比較器81與Ib 比較后得到高頻分量作為控制超級電容器組71的電流參考給定值Is?！狹f。Ibjef和Is?！謩e經(jīng)兩比較器81與蓄電池組72和超級電容器組71 的實際電流Ib和Is。進行比較后，將比較結(jié)果分別送到比例積分控制單元83、84中，比例積分控制單元83、84的輸出值與三角載波經(jīng)兩比較器81比較后產(chǎn)生兩路PWMb、PWMsc控制信號，兩路PWMb、PWMs。經(jīng)兩反相器86產(chǎn)生兩路互補信號、PWMsc。其中，控制器8可以采用單片機或嵌入式數(shù)字處理器，數(shù)字濾波單元85可以采用低通濾波器(LPF)或高通濾波器，其截止頻率根據(jù)實際需要進行設定，為了能夠檢測到微弱信號可以在數(shù)字濾波單元85 后面連接一比例放大單元87，根據(jù)實際應用調(diào)節(jié)比例放大系數(shù)K。根據(jù)海浪發(fā)電系統(tǒng)實際使用的直驅(qū)型海浪發(fā)電機1的輸出功率和電流等參數(shù)，可以設定直流母線電壓參考值的取值范圍。上述各實施例中，直流母線之間設置有一電容9，起濾波作用并在一定程度上穩(wěn)定直流母線電壓。上述各實施例中，直驅(qū)型海浪發(fā)電機1可以采用縱向磁場直線電機、橫向磁場直線電機、變磁阻永磁直線電機、圓筒型直線電機等類型發(fā)電機(以此為例，但不限于此)。上述各實施例中，負載4可以是一般的用電設備或電網(wǎng)。上述各實施例中，超級電容器組71可以采用由雙電層超級電容器或電化學超級電容器等形式組成的超級電容器，也可以將超級電容單體通過串聯(lián)和并聯(lián)組合成實際所需容量的超級電容器組71，為了保證超級電容器組71的容量且進一步提高可靠性，超級電容器組71可以采用串聯(lián)均壓器進行均壓處理。上述各實施例中，蓄電池組72可以采用容量較大的電池組，例如鉛酸電池、鋰電池、釩流體電池組成的蓄電池組(以此為例，不限于此)。為了保證蓄電池的容量和提高可靠性，蓄電池組72可以采用均壓、均流處理。上述各實施例中，基于海浪發(fā)電輸出波形的統(tǒng)計分析，本發(fā)明將直驅(qū)型海浪發(fā)電機1輸出的功率波動定義為短時間尺度功率波動和長時間尺度功率波動兩種形式。短時間尺度功率波動具有瞬時功率脈動大、波動周期性較規(guī)律等特點。由于超級電容器組71具有功率密度大的特點，因此利用超級電容器組71平抑短時間尺度功率波動。長時間尺度功率波動是指在數(shù)十分鐘或小時級時間尺度上的功率波動，主要特征是隨機性較大、長時間尺度功率波動為單方向等。由于蓄電池組72具有能量密度大的優(yōu)點，因此利用電池組72平抑長時間尺度功率波動。如圖1、圖4所示，控制器8根據(jù)直流母線兩端電壓Vd。與電壓參考值Vde ref比較結(jié)果控制混合儲能系統(tǒng)7中超級電容器組71和蓄電池組72的充、放電電流，進而實現(xiàn)對短時間尺度功率波動和長時間尺度功率波動的抑制，具體的控制方法如下1)當直驅(qū)型海浪發(fā)電機1的輸出功率Pw與負載4的功率之差為零時即直流母線兩端電壓vd。與電壓參考值Vd。M相等，則認為直驅(qū)型海浪發(fā)電機1輸出的功率與負載 4的功率相匹配，混合儲能系統(tǒng)7不需要進行工作。2)當直驅(qū)型海浪發(fā)電機1的輸出功率Pw與負載4的功率之差大于零即直流母線電壓vd。高于電壓參考值Vd。Mf，此時比例積分控制單元82輸出為負值，超級電容組71 和蓄電池組72的電流給定值均為負，即混合儲能系統(tǒng)7處于充電狀態(tài)?？刂破?的數(shù)字濾波單元將低頻分量和高頻分量進行區(qū)分，其中高頻分量由超級電容器71進行平抑，即控制器8通過控制DC/DC變換器5使超級電容器的實際電流Ise從直流母線側(cè)流向超級電容器組側(cè)，超級電容器組71吸收中的高頻分量，當直流母線電壓Vd?；謴团c電壓參考值Vd。 相等時Is?！?amp;與Is。都為零，超級電容器組停止充電；低頻分量由蓄電池組72進行平抑， 同理，控制器8通過控制DC/DC變換器6使蓄電池組的實際電流Ib從直流母線側(cè)流向蓄電池組側(cè)，蓄電池組吸收I3e中的低頻分量，當直流母線電壓Vd。恢復與電壓參考值Vd。相等時，Ibdcjef與Ib都為零，蓄電池組停止充電。3)當直驅(qū)型海浪發(fā)電機1的輸出功率Pw與負載4的功率之差小于零時，即直流母線電壓值vd。低于電壓參考值Vd。ref，此時超級電容組71和蓄電池組72的電流給定值均為正，即混合儲能系統(tǒng)7處于放電狀態(tài)，與上述2、的處理過程類似，控制器8控制與超級電容器組71相連接的DC/DC變換器5使其工作在放電狀態(tài)，釋放所需I3e的高頻部分；控制器8控制與蓄電池組72相連接的DC/DC變換器6，使其工作在放電狀態(tài)，釋放所需PE的低頻部分。此時，超級電容器組71與蓄電池組72均處于放電狀態(tài)，共同補充直驅(qū)型海浪發(fā)電機1發(fā)電功率不足以滿足負載4的功率，維持母線電壓的恒定。本發(fā)明以平抑長時間尺度功率波動為實施例說明進一步說明混合儲能系統(tǒng)7充、 放電過程，假設為了使輸入到負載4的功率1\維持平穩(wěn)，直驅(qū)型海浪發(fā)電機1輸出功率？ 和負載的功率之差I3e由蓄電池組72進行調(diào)節(jié)。在某一時刻t時，直驅(qū)型海浪發(fā)電機1 輸出功率Pw和負載的功率之差I3e為Pe ⑴=Pw-Pl當直驅(qū)型海浪發(fā)電機1輸出功率Pw和負載4的功率P^之間的差小于零，直流母線電壓vd。低于電壓參考值Vd。，蓄電池組72處于放電狀態(tài)即電流Ib從蓄電池器組側(cè)流向直流母線側(cè)，當直驅(qū)型海浪發(fā)電機1輸出功率Pw和負載的功率&之差I3e大于零，直流母線電壓Vd。高于電壓參考值Vd。，蓄電池組72處于充電狀態(tài)即電流Ib從直流母線側(cè)流向蓄電池器組，目的是穩(wěn)定直流母線的電壓，使海浪發(fā)電功率Pw和負載功率&平衡。基于海浪的典型預測曲線可以預測在一段時間At內(nèi)直驅(qū)型海浪發(fā)電機1輸出的功率pe(t)。設直驅(qū)型海浪發(fā)電機1在一段時間At內(nèi)產(chǎn)生的最大功率和平均功率之差為 IV采用蓄電池組71平抑該波動，對1\在t時間內(nèi)積分可以得到蓄電池組72所需的最大容 Mo與上述過程相類似，可以估算用于平抑短時間尺度功率的超級電容器組71的容量。根據(jù)電容儲存電能公式￡ = icf/2，可以估算超級電容組71的最小容量。例如需要存儲
1. 5kffs,電容額定電壓若為100V，工作電壓在60 100V，則超級電容容量大小約為0. 8F。綜上所述，本發(fā)明混合儲能系統(tǒng)中的蓄電池組和超級電容器組作為儲能環(huán)節(jié)通過兩DC/DC變換器與直流母線相連接，控制器根據(jù)直驅(qū)型海浪發(fā)電機的輸出功率與負載的功率之差實時對短時間尺度功率波動和長時間尺度功率波動進行調(diào)節(jié)，進一步提高負載側(cè)輸入功率的平穩(wěn)性。上述各實施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式和實施過程等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎上進行的等同變換和改進，均不應排除在本發(fā)明的保護范圍之外。
權(quán)利要求
1.一種直驅(qū)型海浪發(fā)電儲能裝置，其特征在于它包括一直驅(qū)型海浪發(fā)電機、一 AC/ DC變換器、一 DC/AC變換器、若干負載、兩DC/DC變換器、一混合儲能系統(tǒng)和一控制器，所述混合儲能系統(tǒng)包括一超級電容器組和一蓄電池組；所述直驅(qū)型海浪發(fā)電機的動子連接漂浮在海中的浮標將海浪的動能轉(zhuǎn)化為低頻交流電并發(fā)送到所述AC/DC變換器的輸入端，所述 AC/DC變換器將低頻交流電轉(zhuǎn)換為直流電并通過直流母線與所述DC/AC變換器的輸入端連接，所述DC/AC變換器的輸出端連接所述負載將直流母線的電壓逆變?yōu)樗鲐撦d所需要的交流電，直流母線還分別連接兩所述DC/DC變換器的一端，其中一所述DC/DC變換器的另一端連接所述超級電容器組，另一所述DC/DC變換器的另一端連接所述蓄電池組，所述控制器通過兩所述DC/DC變換器分別控制所述超級電容器組和蓄電池組的充、放電狀態(tài)，保持所述直驅(qū)型海浪發(fā)電機的輸出功率與所述負載的功率之間的平衡。
2.如權(quán)利要求1所述的一種直驅(qū)型海浪發(fā)電儲能裝置，其特征在于兩所述DC/DC變換器分別包括一電感和兩開關(guān)，所述兩開關(guān)串聯(lián)在直流母線之間且兩開關(guān)之間與所述電感一端相連，所述電感的另一端連接所述超級電容器組和蓄電池組中的一種。
3.如權(quán)利要求1所述的一種直驅(qū)型海浪發(fā)電儲能裝置，其特征在于兩所述DC/DC變換器分別采用具有雙向變換的升、降壓型轉(zhuǎn)換器。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的一種直驅(qū)型海浪發(fā)電儲能裝置，其特征在于所述控制器設置有比較器、比例積分控制單元、數(shù)字濾波單元、反相器和比例放大單元。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述的一種直驅(qū)型海浪發(fā)電儲能裝置，其特征在于所述直驅(qū)型海浪發(fā)電機采用縱向磁場直線電機、橫向磁場直線電機、變磁阻永磁直線電機、圓筒型直線電機中的一種；所述超級電容器組采用由雙電層超級電容器、電化學超級電容器單體連接而成；所述蓄電池組采用鉛酸電池、鋰電池、釩流體電池之一組成。
6.如權(quán)利要求4所述的一種直驅(qū)型海浪發(fā)電儲能裝置，其特征在于所述直驅(qū)型海浪發(fā)電機采用縱向磁場直線電機、橫向磁場直線電機、變磁阻永磁直線電機、圓筒型直線電機中的一種；所述超級電容器組采用由雙電層超級電容器、電化學超級電容器單體連接而成； 所述蓄電池組采用鉛酸電池、鋰電池、釩流體電池之一組成。
7.采用如權(quán)利要求1 6任意一項權(quán)利要求所述裝置的一種直驅(qū)型海浪發(fā)電儲能控制方法，其控制過程如下1)設置一包括有直驅(qū)型海浪發(fā)電機、AC/DC變換器、DC/AC變換器、若干負載、兩DC/DC 變換器、混合儲能系統(tǒng)和控制器的直驅(qū)型海浪發(fā)電儲能裝置，所述混合儲能系統(tǒng)包括一超級電容器組和一蓄電池組；2)當直驅(qū)型海浪發(fā)電機的輸出功率與負載的功率之差為零時，則認為直驅(qū)型海浪發(fā)電機輸出的功率與負載的功率相匹配，混合儲能系統(tǒng)不需要進行工作；3)當直驅(qū)型海浪發(fā)電機的輸出功率與負載的功率之差大于零，此時控制器的比例積分控制單元輸出為負值，超級電容組和蓄電池組的電流給定值均為負，即混和儲能系統(tǒng)處于充電狀態(tài)，控制器的數(shù)字濾波單元將低頻分量和高頻分量進行區(qū)分，高頻分量由控制器控制與超級電容器組相連接的DC/DC變換器使超級電容器的實際電流從直流母線側(cè)流向超級電容器組側(cè)，當直流母線電壓恢復與電壓參考值相等時，超級電容器組停止充電；低頻分量由控制器通過與蓄電池組相連接的DC/DC變換器使蓄電池組的實際電流從直流母線側(cè)流向蓄電池器組側(cè)，當直流母線電壓恢復與電壓參考值相等時，蓄電池組停止充電；4)當直驅(qū)型海浪發(fā)電機的輸出功率與負載的功率之差小于零時，混和儲能系統(tǒng)處于放電狀態(tài)，與所述幻的處理過程類似，控制器分別控制與超級電容器組、蓄電池組相連接的兩DC/DC變換器使超級電容器組、蓄電池組工作在放電模式，補充直驅(qū)型海浪發(fā)電機不足以滿足負載的功率，抑制功率波動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種直驅(qū)型海浪發(fā)電儲能裝置及控制方法，其特征在于它包括直驅(qū)型海浪發(fā)電機、AC/DC變換器、DC/AC變換器、若干負載、兩DC/DC變換器、混合儲能系統(tǒng)和控制器，混合儲能系統(tǒng)包括超級電容器組和蓄電池組；直驅(qū)型海浪發(fā)電機將海浪的動能轉(zhuǎn)化為低頻交流電并發(fā)送到AC/DC變換器，AC/DC變換器將低頻交流電轉(zhuǎn)換為直流電并通過直流母線與DC/AC變換器的輸入端連接，DC/AC變換器的輸出端連接負載，直流母線還分別連接兩DC/DC變換器的一端，其中一個DC/DC變換器的另一端連接級電容器組，另一個DC/DC變換器的另一端連接蓄電池組，控制器通控制超級電容器組和蓄電池組調(diào)節(jié)功率流動保持直驅(qū)型海浪發(fā)電機的輸出功率與負載的功率之間的平衡。本發(fā)明可以廣泛應用于將海水波動的動能轉(zhuǎn)化成電能的過程中。
文檔編號H02J3/32GK102377192SQ201110337109
公開日2012年3月14日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者康慶, 聶贊相, 肖曦 申請人:清華大學