(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211264080.2 (22)申请日 2022.10.17 (71)申请人 南京工程学院 地址 211167 江苏省南京市江宁区科 学园 弘景大道1号 (72)发明人 李登　夏涛　张陈晨　赵学辰　 江乐天　魏宇　 (74)专利代理 机构 南京钟山专利代理有限公司 32252 专利代理师 徐燕 (51)Int.Cl. H02J 3/38(2006.01) H02J 3/48(2006.01) H02J 3/50(2006.01) H02J 3/32(2006.01)H02J 7/14(2006.01) F03B 13/16(2006.01) (54)发明名称 一种基于磁力丝杠波浪发电机的储能控制 方法 (57)摘要 本文提出一种基于磁力丝杠波浪发电机的 储能控制方法， 包括磁力丝杠波浪发电机、 多点 吸收式波浪能转换装置、 背靠背功率变换装置、 锂电池储能装置； 首先在初级系统中， 将波浪激 励转矩和PTO系统力矩作为浮臂动力学模型的输 入矢量， 采用时间离散化的功率提取算法， 在预 测时间范围内使浮臂角速度最大， 驱动磁力丝杠 波浪发电机发电， 从而实现波浪能的最大功率点 跟踪捕获； 其次， 在次级系统中， 通过最小误差函 数控制机侧整流器与网侧逆变器上的电流大小， 最后， 利用机侧整流器和网侧逆变器 之间的电流 差即可控制锂电池储能装置的充电和放电模式， 从而实现在不同波浪条件下， 将波浪能平稳的输 送给电网。 权利要求书5页 说明书14页 附图2页 CN 115498693 A 2022.12.20 CN 115498693 A 1.一种基于磁力丝杠波浪 发电机的储能控制方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 在每个固定结构的浮臂上分别铰接吸振器形成多点吸收式波浪能转换装置， 通过 吸振器与浮臂之间的相对运动获得波浪能， 且所述波浪能属于 机械能； S2： 利用时间离散化的功率提取算法来预测多点吸收式波浪能转换装置连续一段时间 内所捕获到的波浪能最大值； S3： 基于磁力丝杆发电机中动子和转子的磁耦合力， 将多点吸收式波浪能转换装置一 段时间内所预测输出 的波浪能最大值转换成电能， 并传输给机侧整流器进行适配调整， 以 降低电压波动； S4： 对输入至机侧整流器的电流大小进行预测计算， 以及对磁力丝杆发电机工作角速 度进行预测计算， 然后将两者的误差进行比对分析， 并根据误差调整好机侧整流器上多个 开关的组合状态， 以保证磁力丝杆发电机所转换的最大电能能通过机侧整流器进 行对应的 适配调整， 并顺利输入至锂电池 储能系统中进行储 存； S5： 锂电池储能系统在将所储存电能输入至电网时， 以及电网在将电能输出至各类负 载进行使用时都需要 先经过对应的网侧逆变器进 行调节； 因此针对电网电能输出至负载 处 的网侧逆变器， 计算预测其上的电流大小并进行误差比对分析， 然后根据误差大小， 适配调 整储存电能输入至电网处的网侧逆变器开关组合状态， 使得锂电池储能系统将储存电能稳 定供应给电网， 进 而保证电网稳定 输出有功 功率和无功 功率至各负载中。 2.根据权利要求1所述的一种基于磁力 丝杠波浪发电机的储能控制方法， 其特征在于， 步骤S1中所述多点吸 收式波浪能转换装置表示 为： 式中， θarm(s)表示浮臂偏移中性位置的角度， τpt0(s)表示作用于吸振器的PTO力 矩， τext (s)表示吸振器在 波浪作用时所 受到的波浪激励力矩， Jarm表示吸振器和浮臂的质量惯量之 和， Jadd， ∞表示附加惯量， 取无穷频率， s表示经拉普拉斯变换后复频域的自变量， Kr(s)表示 五阶传递 函数， kres表示阻力常数。 3.根据权利要求2所述的一种基于磁力 丝杠波浪发电机的储能控制方法， 其特征在于， 步骤S2的具体内容 为： S2.1： 通过步骤S1的多点吸收式波 浪能转换装置获取τpt0(s)和 τext(s)之和， 即得到τpto +τext； 并设定多点吸收式波浪能转换装置的初始总输入 式中， u表示该装置初始时刻下应保持的最优输入量， w表示该装置初始时刻下的扰动； S2.2： 构建多点吸 收式波浪能转换装置的离 散化空间模型： y(k)＝C χ(k) 式中， χ(k+1)表示该模型在k+1时刻的输入状态； χ(k)表示该整个模型在k时刻的输入 状态； 表示该整个模型在k时刻的总输入； u(k)表示该模型在k时刻应保持的最优输入 状态； w(k)表示该整个模型在k时刻的扰动； y(k)表示该模型在k时刻的输出； A、 B、 C均表示权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115498693 A 2系统矩阵； 基于此模型， 并结合初始 时刻总输入 实现利用前一时刻k来计算获取下一时 刻k+1的该模型输入和输出， 进 而得到各时刻下的输入输出 数据； S2.3： 用A、 B、 C系统矩阵将步骤S2.2中多点吸收式波浪能转换装置的离散化空间模型 进行具体表示， 得到： 该模型在各时刻的输入为： 式中， Xk表示在k+1至k+N中各时刻的输入； P表示系统初始输入系数矩阵； H表示系统保 持的最优输入系数矩阵； Uk表示在k至k+N ‑1中各时刻该模型应保 持的最优 输入状态； Wk表示 在k至k+N ‑1中各时刻该模型的系统扰动； 该模型在各时刻的输出为： 式中， Yk表示在k+1至k+N中各时刻的输出； Cw表示系统最终输出的系数矩阵； S2.4： 通过将总输出Yk分解为激励力矩τext和PTO系统施加的力矩τoto， 得到未来各时刻 浮臂的角速度 表述为： 式中， τk， ext表示k时刻下的激励力矩； τk， pto表示k时刻下的PTO系统施加力矩； S2.5： 基于步骤S2.4公式， 在NTs时间范围内多点吸收式波浪能转换装置所 吸收的总能 量Eabs进一步表示为： 式中， Ts表示一个连续采样时间段； yk是τk， pto的函数； 因为在τk， pto＝[τpto(k)， τpto(k+ 1)，…， τ(k+N‑1)]中有多个存在的集合， 因此， 预测连续一段时间内多点吸收式波浪能转换 装置所捕获的波浪能最大值可通过设定最大化的目标函数来转化求得， 目标函数为 S2.6： 将步骤S2.5中求取的无 能量损耗情况下的波浪能最大值， 去除PTO系统中力从一权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115498693 A 3