CN203430693U - 一种海上浮式风力及波浪能混合并网发电装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种海上浮式风力及波浪能混合并网发电装置。该装置包括风力发电机、海上浮式平台、功率变换器、波浪能发电机、海上浮式平台固定锚链和波浪能发电机定子固定支柱，风力发电机安装在海上浮式平台的顶端，波浪能发电机安装在海上浮式平台下端的塔筒内，所述波浪能发电机采用直线发电机，功率变换器安装在海上浮式平台内，并分别与风力发电机和波浪能发电机连接；海上浮式平台固定锚链将海上浮式平台固定，波浪能发电机定子固定支柱用于固定波浪能发电机定子。风力发电机和波浪能发电机在风能和波浪能的作用下发出电能，电能经过功率变换器变换后由电缆输送到岸上电网系统；本实用新型装置结构简单，工作效率高，具有较高的实用价值。

Description

一种海上浮式风力及波浪能混合并网发电装置
技术领域
本实用新型涉及一种海上浮式风力及波浪能混合并网发电装置，属于漂浮式海上综合发电装置结构技术。
背景技术
随着新能源技术的广泛应用，新能源发电技术正由陆地走向海洋。海上相对于陆地有更加稳定丰富的风场，且不受地形的影响。而且海上蕴藏着巨大的波浪能资源，对波浪能的利用成为当今的研究热点之一。传统的海上新能源发电系统往往是通过柱式结构固定在海床上，这一方法由于成本高昂，并不适用于能源储量更高的远海地区。而海上浮式风力发电技术因为只采用风力发电这种单一新能源发电技术，所以对整个浮式发电系统的利用率不高，并且远海发电系统的电能储存和输送技术是制约远海能源利用的一个重要因素。因此研究一套海上浮式风力及波浪能混合并网发电方法及装置，在实际工业应用中是非常必要的。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提出海上浮式风力及波浪能混合并网发电装置，利用浮式平台安装灵活，应用场合广的优点，提高了系统的利用率。该装置结构简单，实用价值高,结构简单，推进了该发电装置在工业上的应用。
本实用新型的装置采用具体技术方案如下：
一种海上浮式风力及波浪能混合并网发电装置，包括风力发电机、海上浮式平台、功率变换器、波浪能发电机、海上浮式平台固定锚链和波浪能发电机定子固定支柱，风力发电机安装在海上浮式平台的顶端，波浪能发电机安装在海上浮式平台下端的塔筒内，所述波浪能发电机采用直线发电机，功率变换器安装在海上浮式平台内，并分别与风力发电机和波浪能发电机连接；海上浮式平台固定锚链将海上浮式平台固定，波浪能发电机定子固定支柱用于固定波浪能发电机定子。
将风力发电机和波浪能发电机同时安装在海上浮式平台上，海上浮式平台通过锚链固定；风力发电机和波浪能发电机在风能和波浪能的作用下发出电能，电能经过功率变换器变换后由电缆输送到岸上电网系统。  
所述功率变换器包括风力发电整流电路、波浪能发电整流电路、并网逆变电路、PWM控制器和驱动电路；风力发电机输出端接风力发电整流电路，波浪能发电机输出端接波浪能发电整流电路，风力发电整流电路和波浪能发电整流电路并联在并网逆变电路的直流侧，并网逆变电路的输出端接电网,电网电压传感器并联在电网中，并网逆变器输出电压传感器并联在并网逆变电路的三相输出端，并网逆变器输出电压传感器和电网电压传感器的输出信号经过PWM控制器，PWM控制器中的DSP芯片（采用TMS320F2812）计算出3组独立的PWM信号，每组2个互补的PWM信号，为并网逆变电路的6个IGBT提供驱动信号，由IGBT驱动电路驱动并网逆变电路的6个IGBT工作使并网逆变电路产生并网电压。
其中功率变换器将风力发电机和波浪能发电机发出的电能转换成并网电能的过程是这样实现的，当风力发电机和波浪能发电机在风能和波浪能的作用下发出电能时，电能分别经过风力发电整流电路、波浪能发电整流电路整流后使得并网逆变电路的直流侧电压恒定,电网电压传感器检测出电网三相电压的U a*、U b*、U c*，并网逆变器输出电压传感器检测出逆变电路输出电压的U a、U b、U c，输入PWM控制器，PWM控制器中的DSP芯片用U a*、U b*、U c*减去U a、U b、U c得到△U a、△U b、△U c即U a*、U b*、U c*与U a、U b、U c的输出误差信号，输出误差信号△U a、△U b、△U c经过PID调制和三角波比较得到3组PWM信号，即每组2个互补的PWM信号。
本实用新型通过将风力发电与波浪能发电装置结合，能提高浮式发电系统的利用率，实现装置结构简单，工作效率高，具有较高的实用价值。
附图说明
图1是一种海上浮式风力及波浪能混合并网发电装置的结构图；
图2是一种海上浮式风力及波浪能混合并网发电装置中功率变换器的电路结构图；
图3是控制策略示意图。
具体实施方式
为了加深对本实用新型的理解，下面将结合实施例和附图对本实用新型作进一步的详述，该实施例仅用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型保护范围的限定。
如图1至图3示出了本实用新型一种海上浮式风力及波浪能混合并网发电装置的具体实施方式：本海上浮式风力及波浪能混合并网发电装置的实现方法由浮式发电平台、功率变换器和检测控制系统组成：
    参见图1，该装置为：包括1. 风力发电机，2. 海上浮式平台，3. 功率变换器，4. 波浪能发电机，5. 海上浮式平台固定锚链，6. 波浪能直线发电机定子固定支柱；风力发电机1安装在海上浮式平台2的顶端，波浪能发电机4安装在海上浮式平台2下端的塔筒内，波浪能发电机4采用直线发电机，功率变换器3安装在海上浮式平台2内，海上浮式平台固定锚链5将海上浮式平台2固定，波浪能直线发电机定子固定支柱6用于固定波浪能直线发电机定子。
该方法为：当风力发电机的风力叶片在风力的作用下旋转，带动风力发电机旋转，发出电能；波浪能发电机为直线发电机，直线发电机的定子由固定支柱固定在海床上，浮式平台在波浪能的作用下上下摆动，直线发电机的动子和定子之间产生相对运动，波浪能发电机发出电能；海上浮式平台由锚链固定，保持其水平方向静止。
参见图2，该电路为：包括7. 风力发电整流电路，8. 波浪能发电整流电路， 9. 并网逆变电路, 10. 并网逆变器输出电压传感器, 11. 电网电压传感器, 12. PWM控制器, 13. IGBT驱动电路；风力发电机1输出端接风力发电整流电路7，波浪能发电机4输出端接波浪能发电整流电路8，风力发电整流电路7和波浪能发电整流电路8并联在并网逆变电路9的直流侧，并网逆变电路9的输出端接电网,电网电压传感器11并联在电网中，并网逆变器输出电压传感器10并联在并网逆变电路9的三相输出端，并网逆变器输出电压传感器10和电网电压传感器11的输出信号经过PWM控制器12产生IGBT驱动信号。
 该方法为：当风力发电机1和波浪能发电机4在风能和波浪能的作用下发出电能时，电能分别经过风力发电整流电路7、波浪能发电整流电路8整流后使得并网逆变电路9的直流侧电压恒定；并网逆变电路9的输出端接电网,电网电压传感器11并联在电网中，并网逆变器输出电压传感器10并联在并网逆变电路9的三相输出端，并网逆变器输出电压传感器10和电网电压传感器11的输出信号经过PWM控制器12，PWM控制器12中的DSP芯片计算出3组独立的PWM信号，每组2个互补的PWM信号，为并网逆变电路9的6个IGBT提供驱动信号，由IGBT驱动电路13驱动并网逆变电路9的6个IGBT工作使并网逆变电路9产生并网电压。
参见图3，图3为海上浮式风力及波浪能混合并网发电装置的控制策略的实现方法，电网电压传感器11检测出电网三相电压的U a*、U b*、U c*，并网逆变器输出电压传感器10检测出逆变电路输出电压的U a、U b、U c，输入PWM控制器12，PWM控制器12中的DSP芯片用U a*、U b*、U c*减去U a、U b、U c得到△U a、△U b、△U c即U a*、U b*、U c*与U a、U b、U c的输出误差信号，输出误差信号△U a、△U b、△U c经过PID调制和三角波比较得到3组PWM信号，即每组2个互补的PWM信号。
本实用新型采用TI公司TMS320F2812芯片作为PWM控制器的主要芯片，该DSP芯片TMS320F2812具有2个PWM模块，每个模块可以输出6个独立的PWM信号，可以满足装置3个独立的PWM控制信号的需要。

Claims (4)

1.一种海上浮式风力及波浪能混合并网发电装置，其特征在于：装置包括风力发电机（1）、海上浮式平台（2）、功率变换器（3）、波浪能发电机（4）、海上浮式平台固定锚链（5）和波浪能发电机定子固定支柱（6），风力发电机（1）安装在海上浮式平台（2）的顶端，波浪能发电机（4）安装在海上浮式平台（2）下端的塔筒内，所述波浪能发电机（4）采用直线发电机，功率变换器（3）安装在海上浮式平台（2）内，并分别与风力发电机（1）和波浪能发电机（4）连接；海上浮式平台固定锚链（5）将海上浮式平台（2）固定，波浪能发电机定子固定支柱（6）用于固定波浪能发电机定子。
2.根据权利要求1所述的一种海上浮式风力及波浪能混合并网发电装置，其特征在于：所述功率变换器（3）包括风力发电整流电路（7）、波浪能发电整流电路（8）、并网逆变电路（9)、PWM控制器(12)和驱动电路（13）；风力发电机（1）输出端接风力发电整流电路（7），波浪能发电机（4）输出端接波浪能发电整流电路（8），风力发电整流电路（7）和波浪能发电整流电路（8）并联在并网逆变电路（9）的直流侧，并网逆变电路（9）的输出端接电网,电网电压传感器（11）并联在电网中，并网逆变器输出电压传感器（10）并联在并网逆变电路（9）的三相输出端，并网逆变器输出电压传感器（10）和电网电压传感器（11）的输出信号经过PWM控制器(12)，PWM控制器(12)中的DSP芯片计算出3组独立的PWM信号，每组2个互补的PWM信号，为并网逆变电路（9）的6个IGBT提供驱动信号，由IGBT驱动电路（13）驱动并网逆变电路（9）的6个IGBT工作使并网逆变电路（9）产生并网电压。
3.根据权利要求2所述的一种海上浮式风力及波浪能混合并网发电装置，其特征在于：当风力发电机（1）和波浪能发电机（4）在风能和波浪能的作用下发出电能时，电能分别经过风力发电整流电路（7）、波浪能发电整流电路（8）整流后使得并网逆变电路（9）的直流侧电压恒定,电网电压传感器（11）检测出电网三相电压，并网逆变器输出电压传感器（10）检测出逆变电路输出电压，输入PWM控制器（12），PWM控制器（12）中的DSP芯片处理后得到电网三相电压与逆变电路输出电压的输出误差信号，输出误差信号经过PID调制和三角波比较得到3组PWM信号。
4.根据权利要求2或3所述的一种海上浮式风力及波浪能混合并网发电装置，其特征在于：所述的DSP芯片是TMS320F2812。
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