[发明专利]一种双浮筒直驱式波浪发电控制方法

说明书

本发明公开了一种双浮筒直驱式波浪发电控制方法，根据波浪力学理论，在双浮筒直驱式波浪发电装置中的内浮筒保持静止状态情况下，使动浮筒的垂直运动速度与波浪垂直运动速度达到共振，步骤一、根据波浪力学理论，计算双浮筒直驱式波浪发电装置动浮筒在自然条件下的运行特征；步骤二、采用内模控制方法建立控制器模型；步骤三、实验仿真对步骤二获得的模型进行验证，确定最终控制器，使动浮筒的垂直运动速度与波浪垂直运动速度形成共振；本发明通过针对海洋波浪频率、波高和周期的实时性变化，对近岸式波浪发电装置采用PID控制算法，使动浮筒的垂直运动速度与波浪的垂直运动速度达到共振，解决了现有波浪发电装置的波能转换效率底的问题。

技术领域：

本发明涉及发电控制方法，特别是涉及一种双浮筒直驱式波浪发电控制方法。

背景技术：

当前，全球电力生产行业正处于迅速的变革发展时期，传统的煤电发电正向着水力发电、太阳能发电、海洋能发电，风力发电和核电灯清洁能源方向转变。其中，海洋能发电技术，特别是波浪能发电技术，称为进20年来一个新的电能获取技术，我国作为一个海洋大国，海岸线长超过1.8万千米，海岛岸线1.4万千米，波浪能资源丰富，根据中国沿海海洋观测站台的资料估算，中国沿海理论波浪年平均功率约为1.3*107KW，若将其合理充分的利用，将会使得我国能源的结构更加合理，资源利用更加的充分。

波浪能转换成电能的方式有很多种，从波浪发电系统来讲，可以分为沿岸安装式、近岸安装式和离岸安装式，为了把波浪能转换成电能，发电机是波浪发电系统的核心部件之一，现有技术中，对发电机的控制技术有很多，但是均没有考虑如何最大限度地提高波浪能转换效率的问题。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，通过针对海洋波浪频率、波高和周期的实时性变化，对近岸式波浪发电装置采用PID控制算法，使动浮筒的垂直运动速度与波浪的垂直运动速度达到共振，解决了现有波浪发电装置的波能转换效率底的问题的一种双浮筒直驱式波浪发电控制方法。

本发明的技术方案是：一种双浮筒直驱式波浪发电控制方法，根据波浪力学理论，在双浮筒直驱式波浪发电装置中的内浮筒保持静止状态情况下，使动浮筒的垂直运动速度与波浪垂直运动速度达到共振，其具体步骤是：步骤一、根据波浪力学理论，计算双浮筒直驱式波浪发电装置动浮筒在自然条件下的运行特征；步骤二、采用内模控制方法建立控制器模型；步骤三、实验仿真对步骤二获得的模型进行验证，确定最终控制器，使动浮筒的垂直运动速度与波浪垂直运动速度形成共振。

进一步的，所述动浮筒在垂直波浪力作用下的垂直运动速度描述为：

是动浮筒所受的垂直波浪力；ω是波浪频率；m_m是动浮筒质量；m_z是动浮筒在波浪中的附加质量；R_Z是阻尼系数；ρ是海水密度；g是重力加速度；S_up是动浮筒的水线面积。

动浮筒在垂直波浪力作用下所获得的波浪能为：

进一步的，所述步骤二包括数学模型的建立和内模控制器的设置：其中，动浮筒运动的过程模型为：其中，

对于内模控制器的设置：选取二阶滤波器作为滤波器F，

式中：ξ是滤波器F的参数，是内模控制器唯一重要参数；

由公式(3)和公式(4)得：

反馈控制传递函数C(s)为：