基于模塊組合多電平變換器的陣列式波浪發(fā)電控制.pdf

1、海洋能是一種重要的可再生能源，我國(guó)是一個(gè)海洋大國(guó)，可以利用的海洋能非常豐富。海洋中波浪運(yùn)動(dòng)所蘊(yùn)含的能量密度非常高，且波浪能轉(zhuǎn)換裝置（Wave Energy Converter，WEC）的理想產(chǎn)能時(shí)間可高達(dá)90％。雖然與風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電等可再生能源發(fā)電相比，波浪能發(fā)電起步較晚，然而對(duì)于實(shí)現(xiàn)我國(guó)長(zhǎng)期的可再生能源發(fā)展目標(biāo)具有重要意義。
　　隨著波浪發(fā)電技術(shù)的日趨成熟，為了實(shí)現(xiàn)波浪發(fā)電的商業(yè)化和規(guī)模化，陣列式波浪發(fā)電場(chǎng)的建立被提上了研

2、究日程，其優(yōu)勢(shì)是能大大節(jié)省系統(tǒng)系泊、電力傳輸和設(shè)備維護(hù)的成本，具有重要的理論和實(shí)際意義。對(duì)波浪發(fā)電場(chǎng)中的WEC單元進(jìn)行合理的位置排布可以提高波浪發(fā)電場(chǎng)的發(fā)電能力。同時(shí)，還需對(duì)波浪發(fā)電陣列的電氣協(xié)調(diào)控制進(jìn)行研究，使得波浪發(fā)電場(chǎng)能穩(wěn)定平滑地輸出電能。
　　本文針對(duì)陣列式波浪發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了深入研究，主要從以下幾方面展開工作：
　　（1）介紹了國(guó)內(nèi)外波浪能發(fā)電的發(fā)展情況及研究成果，典型波浪能發(fā)電裝置和多自由度波浪能發(fā)電裝置的原理特點(diǎn)

3、，以及陣列式波浪發(fā)電的研究情況。
　?。?）研究陣列中波浪發(fā)電單元布局對(duì)陣列系統(tǒng)發(fā)電能力的影響。對(duì)陣列式波浪發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行水動(dòng)力建模，使用線性波浪理論推導(dǎo)WEC單元之間的水動(dòng)力相互作用關(guān)系。應(yīng)用MATLAB軟件對(duì)陣列系統(tǒng)的水動(dòng)力進(jìn)行分析和計(jì)算。采用拋物線交點(diǎn)法和差分進(jìn)化算法對(duì)陣列系統(tǒng)中WEC單元位置進(jìn)行優(yōu)化布局。
　?。?）采用模塊化多電平變換器（Modular Multilevel Converter, MMC）作為陣列式波

4、浪發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器，以提高系統(tǒng)的輸出電能質(zhì)量和適應(yīng)陣列系統(tǒng)容量的擴(kuò)展。分別在abc坐標(biāo)系和dq坐標(biāo)系下建立MMC數(shù)學(xué)模型，研究其脈沖調(diào)制技術(shù)，分析MMC環(huán)流和子模塊電容電壓脈動(dòng)的成分和產(chǎn)生機(jī)理。
　?。?）構(gòu)建了陣列式波浪發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)仿真模型，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)并網(wǎng)和直流電容電壓平衡控制器，采用直接環(huán)流抑制控制和基于PR（Proportional Resonance， PR）控制器對(duì)MMC內(nèi)部的環(huán)流進(jìn)行抑制，仿真結(jié)果驗(yàn)證了所提出控制