【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及波浪能發電，特別是涉及一種內置式搖擺浮標波浪發電控制系統及控制方法。
技術介紹
1、海洋數據浮標是指在海上能自動進行海洋氣象監測及與之有關的水文要素探測的浮標，同時能夠作為提供導航定位等數據傳輸的重要海上設備。其在防災、資源開發、科學研究和國家安全方面越來越重要。在實際應用中，如何為海洋氣象浮標提供一種穩定、高效、可靠的供電系統是十分必要的。
2、事實上，為遠離海岸分散布置的海洋浮標等分布式設備供電，一直是一個瓶頸問題。受現階段技術限制，目前海洋浮標必須以特定方式工作，以減小功耗。否則，設備需要進行間歇性工作，從而保證浮標的電能供給。因此，電源的穩定性在很大程度上制約了海洋浮標的發展。從目前海洋數據浮標的波浪能轉換形式來看有直驅式、氣動式和機械式這幾大類別。其中直驅式具有小型化、能量轉換效率高等優點被廣泛關注，但是對其控制系統的研究設計很少。
3、中國專利公開號cn111271214b公布了一種波浪發電裝置，包括：支架，固定于浮子艙室內；電機臺，設置在支架內，并相對于支架直線運動；磁力絲杠定子桿，穿過電機臺，兩端固定在支架上；磁力絲杠動子筒，通過旋轉結構與電機臺連接，并同心套接在磁力絲杠定子桿外；發電機，與磁力絲杠動子筒連接。由此可見，所述一種波浪發電裝置是一種典型的直驅式波浪發電裝置，同時其存在以下問題：所述搖擺浮標發電裝置放置于浮標艙室內部處于完全被動控制狀態，其核心發電單元的運動是不受控的。由于高重量的核心發電單元無法在不控狀態下跟隨浮標的縱搖自主停止，造成核心發電單元與導軌兩端的保護
4、因此，亟需一種內置式搖擺浮標波浪發電控制系統及控制方法，以實現波浪發電控制。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種內置式搖擺浮標波浪發電控制系統及控制方法，解決傳統發電裝置中核心發電單元運行不受控，使磁力絲桿定子與轉子發生滑磁現象，導致發電量低、磁力絲桿利用率低的問題。
2、本專利技術提供了一種內置式搖擺浮標波浪發電控制系統，應用于內置式搖擺浮標波浪發電裝置，所述發電裝置包括搖擺浮子艙室、支架、核心發電單元、核心發電單元導軌和永磁同步發電機，所述支架固定安裝于所述搖擺浮子艙室內，所述核心發電單元導軌設置于所述支架之間，所述核心發電單元設置于所述核心發電單元導軌上，所述永磁同步發電機與所述核心發電單元連接；
3、所述系統包括：
4、角度傳感器，所述角度傳感器用于檢測所述搖擺浮子艙室的實時傾斜角度；
5、位置傳感器，所述位置傳感器設置于所述支架上，所述位置傳感器用于檢測所述核心發電單元在所述核心發電單元導軌上的運行位置；
6、轉速編碼器，所述轉速編碼器用于檢測所述永磁同步發電機的實時轉速；
7、電力電子變流器，所述電力電子變流器的輸入端與所述永磁同步發電機的輸出端連接；
8、rc負載，與所述電力電子變流器的輸出端連接；
9、dsp控制器，與所述角度傳感器、位置傳感器、轉速編碼器、電力電子變流器和rc負載連接，所述dsp控制器用于接收所述角度傳感器、位置傳感器、轉速編碼器檢測的數據，并對檢測的數據進行處理，生成pwm控制信號，以實現波浪發電控制。
10、優選的，所述核心發電單元導軌包括定位導軌、磁力絲桿定子和防撞彈簧；所述定位導軌設置在所述支架之間，所述磁力絲桿定子設置在所述定位導軌之間，所述防撞彈簧設置于所述定位導軌兩端。
11、優選的，所述核心發電單元包括磁力絲桿轉子筒和傳動機構，所述磁力絲桿轉子筒套設在所述磁力絲桿定子外，所述磁力絲桿轉子筒通過所述傳動機構與所述永磁同步發電機連接。
12、優選的，所述角度傳感設置于所述核心發電單元上，當無波浪時，所述角度傳感顯示為0°。
13、優選的，所述轉速編碼器與所述永磁同步發電機的轉軸通過聯軸器固定連接，以使所述永磁同步發電機的實時轉速與所述轉速編碼器轉速一致。
14、本專利技術還公開了一種內置式搖擺浮標波浪發電控制方法，所述控制方法采用上述的控制系統進行實施，所述方法包括：
15、獲取搖擺浮子艙室的實時傾斜角度、核心發電單元的運行位置和永磁同步發電機的實時轉速；
16、根據所述實時傾斜角度確定浮標搖擺的正半周期時間tpositive和負半周期時間tnegative，并基于所述正半周期時間tpositive和負半周期時間tnegative確定浮標搖擺的正向周期和反向周期；
17、設定核心發電單元的參考位置xref，確定所述參考位置xref與運行位置x之間的位置誤差，基于所述位置誤差與浮標搖擺的正向周期和反向周期確定參考速度vvel和限制速度vlim；
18、將所述參考速度vvel和限制速度vlim進行對比，根據對比結果確定速度內環的實際參考速度vref；
19、根據所述永磁同步發電機的實時轉速n確定核心發電單元的實際運行速度vtrue，并確定所述實際參考速度vref和實際運行速度vtrue之間的速度差值；
20、根據所述速度差值pwm控制信號，以實現波浪發電控制。
21、優選的，根據所述實時傾斜角度確定浮標搖擺的正半周期時間tpositive和負半周期時間tnegative，包括：
22、確定所述實時傾斜角度連續三次過0時對應的時刻，為t1，t2，t3；
23、所述正半周期時間tpositive為t1到t2的時間間隔，即tpositive＝t2-t1；
24、所述負半周期時間tnegative為t2到t3的時間間隔，即tnegative＝t3-t2；
25、所述t1，t2，t3在每周期波浪下均進行刷新，并計算正半周期時間tpositive和負半周期時間tnegative。
26、優選的，將所述參考速度vvel和限制速度vlim進行對比，根據對比結果確定核心發電單元的實際參考速度vref，包括：
27、當參考速度vvel＜限制速度vlim時，實際參考速度vref＝vvel；
28、當參考速度vvel≥限制速度vlim時，實際參考速度vref＝vlim。
29、優選的，所述實際運行速度vtrue根據下式計算得到：
30、vtrue＝k×n；
31、其中，k表示為永磁同步發電機轉子軸與核心發電單元轉子筒的傳動比例系數，n表示為永磁同步發電機的實時轉速。
32、與現有技術相比，本專利技術的有益效果在于，本專利技術能夠在原有磁力絲桿參數不變的情況下，提高核心發電單元的可運行重量。同時，該實現了磁力絲桿利用率的提升，有效的提高了波浪發電本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種內置式搖擺浮標波浪發電控制系統，其特征在于，應用于內置式搖擺浮標波浪發電裝置，所述發電裝置包括搖擺浮子艙室、支架、核心發電單元、核心發電單元導軌和永磁同步發電機，所述支架固定安裝于所述搖擺浮子艙室內，所述核心發電單元導軌設置于所述支架之間，所述核心發電單元設置于所述核心發電單元導軌上，所述永磁同步發電機與所述核心發電單元連接；
2.根據權利要求1所述的內置式搖擺浮標波浪發電控制系統，其特征在于，所述核心發電單元導軌包括定位導軌、磁力絲桿定子和防撞彈簧；所述定位導軌設置在所述支架之間，所述磁力絲桿定子設置在所述定位導軌之間，所述防撞彈簧設置于所述定位導軌兩端。
3.根據權利要求2所述的內置式搖擺浮標波浪發電控制系統，其特征在于，所述核心發電單元包括磁力絲桿轉子筒和傳動機構，所述磁力絲桿轉子筒套設在所述磁力絲桿定子外，所述磁力絲桿轉子筒通過所述傳動機構與所述永磁同步發電機連接。
4.根據權利要求1所述的內置式搖擺浮標波浪發電控制系統，其特征在于，所述角度傳感設置于所述核心發電單元上，當無波浪時，所述角度傳感顯示為0°。
5.根據
6.一種內置式搖擺浮標波浪發電控制方法，所述控制方法采用如權利要求1-5任一項所述的控制系統進行實施，其特征在于，所述方法包括：
7.根據權利要求6所述的內置式搖擺浮標波浪發電控制方法，其特征在于，根據所述實時傾斜角度確定浮標搖擺的正半周期時間Tpositive和負半周期時間Tnegative，包括：
8.根據權利要求6所述的內置式搖擺浮標波浪發電控制方法，其特征在于，將所述參考速度Vvel和限制速度Vlim進行對比，根據對比結果確定核心發電單元的實際參考速度Vref，包括：
9.根據權利要求6所述的內置式搖擺浮標波浪發電控制方法，其特征在于，所述實際運行速度Vtrue根據下式計算得到：
...【技術特征摘要】
1.一種內置式搖擺浮標波浪發電控制系統，其特征在于，應用于內置式搖擺浮標波浪發電裝置，所述發電裝置包括搖擺浮子艙室、支架、核心發電單元、核心發電單元導軌和永磁同步發電機，所述支架固定安裝于所述搖擺浮子艙室內，所述核心發電單元導軌設置于所述支架之間，所述核心發電單元設置于所述核心發電單元導軌上，所述永磁同步發電機與所述核心發電單元連接；
2.根據權利要求1所述的內置式搖擺浮標波浪發電控制系統，其特征在于，所述核心發電單元導軌包括定位導軌、磁力絲桿定子和防撞彈簧；所述定位導軌設置在所述支架之間，所述磁力絲桿定子設置在所述定位導軌之間，所述防撞彈簧設置于所述定位導軌兩端。
3.根據權利要求2所述的內置式搖擺浮標波浪發電控制系統，其特征在于，所述核心發電單元包括磁力絲桿轉子筒和傳動機構，所述磁力絲桿轉子筒套設在所述磁力絲桿定子外，所述磁力絲桿轉子筒通過所述傳動機構與所述永磁同步發電機連接。
4.根據權利要求1所述的內置式搖擺浮標波浪發電控制系統，其特征在于，所述角度傳...
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