一种波浪发电系统的双扰动MPPT方法技术方案

本发明专利技术为一种波浪发电系统的双扰动MPPT方法，属于水力发电技术领域，通过双开关电容C1和C2的串并联，扩大电压调节范围，使输出电压在1

【技术实现步骤摘要】
一种波浪发电系统的双扰动MPPT方法


[0001]本专利技术属于水力发电
，涉及一种波浪发电系统的双扰动MPPT方法。

技术介绍

[0002]波浪能是一种清洁的可再生能源。调查研究表明，全球可利用的波浪能达到2TW，相当于目前全世界用电负荷的2倍。大规模开发利用波浪能对缓解能源危机和环境污染问题具有重要意义。近年来，各国开发出了多种波浪能发电装置，如振荡水柱(OWC)波浪发电装置、阿基米德波浪摆(AWS)、Pelamis、Wave Dragon、鸭式及鹰式波浪能发电装置等，其中部分已经进入了商业化试运营。可以预见，在不远的将来，随着波浪能发电技术日益成熟，将会有越来越多的波浪能发电系统接入电网运行。
[0003]现有的波浪发电系统最大功率跟踪通常调整波浪发电系统中的Boost等DC/DC变换器中开关管的占空比，调整系统等效阻抗，但是由于波浪的时变性很强，这类方法在动态性能上难以满足要求，限制了波浪发电的效率，因此采用合理的最大功率点跟踪有利于波浪发电装置捕获最大的能量，可以最大化降低波浪发电装置成本，减少系统能量损失，提高发电效率。

技术实现思路

[0004]技术问题：本专利技术提供一种波浪发电系统的双扰动MPPT方法,由双开关电容单元构成的DC/DC变换器上，开关电容单元SC1和SC2采取双向互补控制方式，其中一个进入死区后则只能反向扰动，其正向扰动只能由另一个完成。
[0005]技术方案：
[0006]一种波浪发电系统的双扰动MPPT方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1：波浪发电装置在海上工作时，波浪入射会使波浪能转换装置运动将波浪能转换为线性运动从而将动能传递给直线永磁同步电机；
[0008]步骤2：直线永磁同步电机通过将动子的运动转换为变频变幅值的电能输出给不可控整流装置；
[0009]步骤3：不可控整流装置将直流电能输出，通过电流互感器和电压互感器采集到直流侧输出电压和电流；
[0010]步骤4：通过模数转换器将采集到的电流电压模拟信号转换为数字信号输出给MPPT控制器进行处理从而输出各个开关电容单元的IGBT模块的PWM导通信号；
[0011]步骤5：分别通过电流互感器和电压互感器采集到的直流侧电流和电压，当IGBT模块的占空比D1>b且ΔP
·
ΔV>0时，由上桥臂IGBT模块、二极管、电容和下桥臂IGBT模块构成的开关电容电源单元SC1正向溢出且扰动方向无效，此时扰动停止，令S1＝-1，在下个周期初始阶段，由上桥臂IGBT模块、二极管、电容和下桥臂IGBT模块构成的开关电容电源单元SC2的算法控制器上执行V
k
+S1N2|ΔP/ΔV|，S1＝0，也就是说SC1的扰动任务在下个周期内由SC2完成；
[0012]步骤6：当IGBT模块的占空比D1<0且ΔP
·
ΔV>0时，由上桥臂IGBT模块、二极管、电容和下桥臂IGBT模块构成的开关电容电源单元SC1反向溢出且扰动方向无效，此时扰动停止，令S1＝1，在下个周期初始阶段，由上桥臂IGBT模块、二极管、电容和下桥臂IGBT模块构成的开关电容电源单元SC2的算法控制器上会执行V
k
+S1N2|ΔP/ΔV|，S1＝0，也就是说SC1的扰动任务在下个周期内由SC2完成；
[0013]步骤7：当IGBT模块的占空比D2>b且ΔP
·
ΔV<0时，由上桥臂IGBT模块、二极管、电容和下桥臂IGBT模块构成的开关电容电源单元SC2正向溢出且扰动方向无效，此时扰动停止，令S2＝-1，在下个周期初始阶段，在由上桥臂IGBT模块、二极管、电容和下桥臂IGBT模块构成的开关电容电源单元SC1的算法控制器上执行V
k
+S2N1|ΔP/ΔV|，S2＝0，也就是说SC2的扰动任务在下个周期内由SC1完成；
[0014]步骤8：当IGBT模块的占空比D2<0且ΔP
·
ΔV<0时，由上桥臂IGBT模块、二极管、电容和下桥臂IGBT模块构成的开关电容电源单元SC2反向溢出且扰动方向无效，此时扰动停止，令S2＝1，在下个周期初始阶段，由上桥臂IGBT模块、二极管、电容和下桥臂IGBT模块构成的开关电容电源单元在SC1的算法控制器上执行V
k
+S2N1|ΔP/ΔV|，S1＝0，也就是说SC2的扰动任务在下个周期内由SC1完成；
[0015]步骤9：分别输出IGBT模块的占空比D1和IGBT模块的占空比D2，通过PWM发生器，其开关信号送给IGBT模块和IGBT模块，分别取非后开关信号送给IGBT模块和IGBT模块；
[0016]步骤10：经过两个开关电容单元组成的开关电容变换器匹配过负载阻抗后输出的电信号再经过由电感和电容构成的滤波器输出给负载，从而达到MPPT的控制效果。
[0017]作为本专利技术的一种优选方案，通过直线永磁同步电机采集波浪能，电枢绕组接入不可控整流装置，整流后通过电流互感器和电压互感器采集到输出的电流和电压。
[0018]作为本专利技术的一种优选方案，经过采集的电流和电压通过模数转换装置，从而将模拟信号转换为数字信号输送给MPPT控制器。
[0019]作为本专利技术的一种优选方案，当IGBT模块的占空比D1>b且ΔP
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ΔV>0时，由上桥臂IGBT模块、二极管、电容和下桥臂IGBT模块构成的开关电容单元SC1正向溢出且扰动方向无效，此时扰动停止，令S1＝-1，在下个周期初始阶段，在由上桥臂IGBT模块、二极管、电容和下桥臂IGBT模块构成的开关电容单元SC2的算法控制器上执行V
k
+S1N2|ΔP/ΔV|，S1＝0，也就是说SC1的扰动任务在下个周期内由SC2完成。
[0020]作为本专利技术的一种优选方案，当D1<0且ΔP
·
ΔV>0时，SC1反向溢出且扰动方向无效，此时扰动停止，令S1＝1，在下个周期初始阶段，SC2的算法控制器上会执行V
k
+S1N2|ΔP/ΔV|，S1＝0，也就是说SC1的扰动任务在下个周期内由SC2完成。
[0021]作为本专利技术的一种优选方案，当IGBT模块的占空比D2>b且ΔP
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ΔV<0时，SC2正向溢出且扰动方向无效，此时扰动停止，令S2＝-1，在下个周期初始阶段，在SC1的算法控制器上执行V
k
+S2N1|ΔP/ΔV|，S2＝0，也就是说SC2的扰动任务在下个周期内由SC1完成。
[0022]作为本专利技术的一种优选方案，D2<0且ΔP
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ΔV<0时，SC2反向溢出且扰动方向无效，此时扰动停止，令S2＝1，在下个周期初始阶段，在SC1的算法控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种波浪发电系统的双扰动MPPT方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：波浪发电装置在海上工作时，波浪(1)入射会使波浪能转换装置(2)运动将波浪能转换为线性运动从而将动能传递给直线永磁同步电机(3)；步骤2：直线永磁同步电机(3)通过将动子的运动转换为变频变幅值的电能输出给不可控整流装置(4)；步骤3：不可控整流装置(4)将直流电能输出，通过电流互感器和电压互感器采集到直流侧输出电压和电流；步骤4：通过模数转换器将采集到的电流电压模拟信号转换为数字信号输出给MPPT控制器(17)进行处理从而输出各个开关电容单元的IGBT模块(6、9、14、15)的PWM导通信号；步骤5：分别通过电流互感器和电压互感器采集到的直流侧电流和电压，当IGBT模块(6)的占空比D1>b且ΔP
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ΔV>0时，由上桥臂IGBT模块(6)、二极管(7)、电容(8)和下桥臂IGBT模块(14)构成的开关电容电源单元SC1正向溢出且扰动方向无效，此时扰动停止，令S1＝-1，在下个周期初始阶段，由上桥臂IGBT模块(9)、二极管(10)、电容(11)和下桥臂IGBT模块(15)构成的开关电容电源单元SC2的算法控制器上执行V
k
+S1N2|ΔP/ΔV|，S1＝0，也就是说SC1的扰动任务在下个周期内由SC2完成；步骤6：当IGBT模块(6)的占空比D1<0且ΔP
·
ΔV>0时，由上桥臂IGBT模块(6)、二极管(7)、电容(8)和下桥臂IGBT模块(14)构成的开关电容电源单元SC1反向溢出且扰动方向无效，此时扰动停止，令S1＝1，在下个周期初始阶段，由上桥臂IGBT模块(9)、二极管(10)、电容(11)和下桥臂IGBT模块(15)构成的开关电容电源单元SC2的算法控制器上会执行V
k
+S1N2|ΔP/ΔV|，S1＝0，也就是说SC1的扰动任务在下个周期内由SC2完成；步骤7：当IGBT模块(9)的占空比D2>b且ΔP
·
ΔV<0时，由上桥臂IGBT模块(9)、二极管(10)、电容(11)和下桥臂IGBT模块(15)构成的开关电容电源单元SC2正向溢出且扰动方向无效，此时扰动停止，令S2＝-1，在下个周期初始阶段，在由上桥臂IGBT模块(6)、二极管(7)、电容(8)和下桥臂IGBT模块(14)构成的开关电容电源单元SC1的算法控制器上执行V
k
+S2N1|ΔP/ΔV|，S2＝0，也就是说SC2的扰动任务在下个周期内由SC1完成；步骤8：当IGBT模块(9)的占空比D2<0且ΔP
·
ΔV<0时，由上桥臂IGBT模块(9)、二极管(10)、电容(11)和下桥臂IGBT模块(15)构成的开关电容电源单元SC2反向溢出且扰动方向无效，此时扰动停止，令S2＝1，在下个周期初始阶段，由上桥臂IGBT模块(6)、二极管(7)、电容(8)和下桥臂IGBT模块(14)构成的开关电容电源单元在SC1的算法控制器上执行V
k
+S2N1|ΔP/ΔV|，S1＝0，也就是说SC2的扰动任务在下个周期内由SC1完成；步骤9：分别输出IGBT模块(6)的占空比D1和IGBT模块(9)的占空比D2，通过PWM发生器，其开关信号送给IGBT模块(6)...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄磊，李杨，胡敏强，谭沛文，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：