直驱式波浪发电系统的状态切换控制方法

杨金明 黄伟

(华南理工大学 电力学院，广东 广州 510640)

随着世界经济发展，能源需求逐渐增加，原始的石油资源已不能满足可持续发展的需求。 作为清洁和可再生能源，波浪能受到了广泛的关注和研究。研究表明，全球海岸线附近的可转换波浪能可为人类提供2.5 TW的电力[1]。目前已有多种波浪发电装置，其中直驱式波浪发电装置由于不需要能量转换中间环节而受到广泛的关注[2]。

如何采用功率捕获方法从波浪中捕获最大的功率成为众多学者研究的热点问题。文献[3] 提出一种最优阻尼控制(ODC)方法，该方法通过对不同的波浪周期计算相应的最优阻尼值，并控制直线电磁力与速度使其呈线性关系，从而提高捕获的功率。但由于未使系统达到谐振状态，捕获的功率未能达到最优。文献[4]提出了基于爬山法的最大功率点跟踪(MPPT)控制方法，可通过两个控制变量分别实现对直线发电机的有功功率和无功功率的控制，从而实现波浪激励力和浮子速度同相位。但是该方法的实现是基于波浪在几个小时内变化很小的假设，在不规则波浪下，该方法适用性并未得到验证。文献[5- 6]提出闭锁控制方法，通过加装附加机械装置用浮子钳位来减少波浪激励力和浮子速度之间的相位差，从而尽可能地达到谐振。但是机械装置响应慢，浮子释放时间难以确定。为解决这个问题，文献[7]提出一种有源相位控制(APC)方法，不需要机械装置，根据浮子的加速度和速度信息控制直线发电机使其在保持阻尼系数和最优阻尼系数之间切换，以减少波浪激励力和浮子速度之间的相位差，最终实现MPPT。……