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量為7000萬千瓦左右。波浪能發(fā)電裝置，先將波浪通過機械液壓裝置，轉(zhuǎn)換成動能，通過傳動機構(gòu)帶動發(fā)電機發(fā)電。該發(fā)電機發(fā)出的電能需要通過電能變換系統(tǒng)，實現(xiàn)海上到岸上的電能傳輸，進而實現(xiàn)儲能并網(wǎng)發(fā)電。以DSP為核心控制單元，設計了海上升壓變換裝置和岸上的儲能及能量管理裝置。

　　關(guān)鍵詞：波浪能;升壓;儲能;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)電機輸出的電壓進行升壓傳輸;另一方面，波浪能本身是不穩(wěn)定的，波浪比較小的時候，甚至都不足以提供整個系統(tǒng)的輔助電能，所以需要儲能，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)功率進行控制。本文對海上升壓儲能變換器及水上能量管理單元的硬件、軟件進行設計。

　　1硬件電路設計

　　海上升壓變換器分為兩級升壓。第一級升壓對發(fā)電機輸出的交流電進行整流并做功率因數(shù)校正，同時對電池B1進行充電。第二級升壓將電池電壓升高到1000V，實現(xiàn)遠電能距離傳輸。第一級升壓電路的輸入是發(fā)電機，發(fā)電機轉(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時候二極管D6過流損壞，設計了由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進行限流，從而實現(xiàn)軟啟動。

　　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，并接受主控計算機的指令，實現(xiàn)對并網(wǎng)功率的實現(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軟件設計

　　一級升壓限流充電變換器軟件設計。一級升壓限流充電變換器軟件主要實現(xiàn)的功能有對發(fā)電機輸出的電能進行功率因數(shù)校正，同時對蓄電池進行充電，與液壓控制器進行RS485Modbus通信，實時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計。二級升壓變換器主要實現(xiàn)升壓傳輸，軟件需要實現(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計。能量管理變換器軟件實現(xiàn)的主要功能有實現(xiàn)Buck變換器的雙閉環(huán)控制，與主控計算機進行RS485Modbus通信，對Buck電路的輸出功率進行控制。

　　能量管理變換器和主控計算機的Modbus數(shù)據(jù)幀格式。最大功率點的電壓與接收到的功率成正比。增加功率控制環(huán)，實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樣機實驗及工程經(jīng)驗

　　只做了一臺額定功率為2kW的實驗樣機�？刂菩酒�采用TI的TMS320F28335。在實驗室波浪模擬裝置上實驗，系統(tǒng)能正常給蓄電池充電，實現(xiàn)高壓傳輸，并穩(wěn)定并網(wǎng)發(fā)電。在海邊進行了實際工況實驗，實際工況下，波浪能具有周期長、電壓波動大的特點，需要盡可能吸收波浪能到蓄電池中，維持系統(tǒng)待機、不宕機，對系統(tǒng)運行參數(shù)做了多次迭代優(yōu)化。

　　電力論文范例：基于單片機的光伏追日系統(tǒng)設計

　　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)字控制提供了一個設計參考，實際證明該方案穩(wěn)定可靠，系統(tǒng)能穩(wěn)定發(fā)電，并且系統(tǒng)待機功耗小�？梢詾椴ɡ四馨l(fā)電系統(tǒng)的后續(xù)研究提供實際經(jīng)驗，具有參考價值。

　　參考文獻

　　[1]沙占友，王彥朋，安國臣，等.開關(guān)電源設計入門與實例解析[M].北京：中國電力出版社，2009

　　[2]沙占友，王彥朋，安國臣，等.單片機外圍電路設計[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003

　　[3]張衛(wèi)平，陳亞愛，關(guān)曉菡，等.開關(guān)變換器的建模與控制[M].北京：中國電力出版社，2006

　　[4]李斌，王衛(wèi)國，劉克承.推挽DC-DC變換器建模與控制設計[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2011，34(24)：18-22，25

　　作者：尹玲