摘要：波浪能是海洋能的一種，是清潔能源，中國波浪能的理論儲(chǔ)量為7000萬千瓦左右。波浪能發(fā)電裝置，先將波浪通過機(jī)械液壓裝置，轉(zhuǎn)換成動(dòng)能，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。該發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能需要通過電能變換系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)海上到岸上的電能傳輸，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能并網(wǎng)發(fā)電。以DSP為核心控制單元，設(shè)計(jì)了海上升壓變換裝置和岸上的儲(chǔ)能及能量管理裝置。

　　關(guān)鍵詞：波浪能;升壓;儲(chǔ)能;能量管理

　　波浪能發(fā)電電能變換系統(tǒng)在系統(tǒng)中起著重要作用。一方面需要對發(fā)電機(jī)輸出的電壓進(jìn)行升壓傳輸;另一方面，波浪能本身是不穩(wěn)定的，波浪比較小的時(shí)候，甚至都不足以提供整個(gè)系統(tǒng)的輔助電能，所以需要儲(chǔ)能，需要電能變換系統(tǒng)效率高。系統(tǒng)控制器根據(jù)前級機(jī)械裝置的功率，通過能量管理裝置對波浪能發(fā)電的并網(wǎng)功率進(jìn)行控制。本文對海上升壓儲(chǔ)能變換器及水上能量管理單元的硬件、軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。

　　1硬件電路設(shè)計(jì)

　　海上升壓變換器分為兩級升壓。第一級升壓對發(fā)電機(jī)輸出的交流電進(jìn)行整流并做功率因數(shù)校正，同時(shí)對電池B1進(jìn)行充電。第二級升壓將電池電壓升高到1000V，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)電能距離傳輸。第一級升壓電路的輸入是發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速是變化的，電壓也是從0開始上升到額定值的，不需要軟起電路。第二級升壓電路的輸入是電池，為了避免閉合電池開關(guān)K1時(shí)候二極管D6過流損壞，設(shè)計(jì)了由K1、K2、R1組成的軟起切換電路。先閉合開關(guān)K2，待電容C2的電壓與電池電壓接近了，再閉合K1斷開K2，由電阻R1進(jìn)行限流，從而實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)。

　　由Buck變換器和并網(wǎng)逆變器組成。Buck變換器將海上傳輸過來的1000V高壓變換成并網(wǎng)逆變器可以承受的電壓，并接受主控計(jì)算機(jī)的指令，實(shí)現(xiàn)對并網(wǎng)功率的實(shí)現(xiàn)。并網(wǎng)逆變器選用成熟的光伏并網(wǎng)逆變器，工作穩(wěn)定可靠。

　　2軟件設(shè)計(jì)

　　一級升壓限流充電變換器軟件設(shè)計(jì)。一級升壓限流充電變換器軟件主要實(shí)現(xiàn)的功能有對發(fā)電機(jī)輸出的電能進(jìn)行功率因數(shù)校正，同時(shí)對蓄電池進(jìn)行充電，與液壓控制器進(jìn)行RS485Modbus通信，實(shí)時(shí)接收液壓控制器的充電電流參數(shù)。二級升壓變換器軟件設(shè)計(jì)。二級升壓變換器主要實(shí)現(xiàn)升壓傳輸，軟件需要實(shí)現(xiàn)Boost電路的數(shù)字控制，采用電流內(nèi)環(huán)、電壓外環(huán)的雙閉環(huán)串級控制系統(tǒng)。能量管理變換器軟件設(shè)計(jì)。能量管理變換器軟件實(shí)現(xiàn)的主要功能有實(shí)現(xiàn)Buck變換器的雙閉環(huán)控制，與主控計(jì)算機(jī)進(jìn)行RS485Modbus通信，對Buck電路的輸出功率進(jìn)行控制。

　　能量管理變換器和主控計(jì)算機(jī)的Modbus數(shù)據(jù)幀格式。最大功率點(diǎn)的電壓與接收到的功率成正比。增加功率控制環(huán)，實(shí)際功率小于接收到的功率則電流給定限值增加，Buck電壓上升，光伏逆變器的輸出功率也上升;反之實(shí)際功率大于接收到的功率則電流給定限值減小，Buck電壓下降，光伏并網(wǎng)逆變器的輸出功率也下降。

　　3樣機(jī)實(shí)驗(yàn)及工程經(jīng)驗(yàn)

　　只做了一臺(tái)額定功率為2kW的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。控制芯片采用TI的TMS320F28335。在實(shí)驗(yàn)室波浪模擬裝置上實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)能正常給蓄電池充電，實(shí)現(xiàn)高壓傳輸，并穩(wěn)定并網(wǎng)發(fā)電。在海邊進(jìn)行了實(shí)際工況實(shí)驗(yàn)，實(shí)際工況下，波浪能具有周期長、電壓波動(dòng)大的特點(diǎn)，需要盡可能吸收波浪能到蓄電池中，維持系統(tǒng)待機(jī)、不宕機(jī)，對系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)做了多次迭代優(yōu)化。

　　電力論文范例：基于單片機(jī)的光伏追日系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　4結(jié)束語

　　本文為波浪能發(fā)電裝置的電能變換系統(tǒng)及其數(shù)字控制提供了一個(gè)設(shè)計(jì)參考，實(shí)際證明該方案穩(wěn)定可靠，系統(tǒng)能穩(wěn)定發(fā)電，并且系統(tǒng)待機(jī)功耗小。可以為波浪能發(fā)電系統(tǒng)的后續(xù)研究提供實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，具有參考價(jià)值。

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　　作者：尹玲