本發(fā)明實施例提供了一種波能集群發(fā)電直流微電網系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)包括負載單元、母線和至少一個微電網節(jié)點系統(tǒng)，微電網節(jié)點系統(tǒng)包括第一微電網子節(jié)點系統(tǒng)、通訊單元和第二微電網子節(jié)點系統(tǒng)，負載單元和微電網節(jié)點系統(tǒng)連接于母線;第一微電網子節(jié)點系統(tǒng)從通訊單元獲取第二微電網子節(jié)點系統(tǒng)的狀態(tài)信息，第二微電網子節(jié)點系統(tǒng)從通訊單元獲取第一微電網子節(jié)點系統(tǒng)的狀態(tài)信息;第一微電網子節(jié)點系統(tǒng)和第二微電網子節(jié)點系統(tǒng)根據所述狀態(tài)信息，差額分配其自身的輸出功率，且輸出功率之和與負載單元的功率匹配。本發(fā)明實施例，能夠在一定程度上促進波能集群發(fā)電的研究和驗證，進而一定程度上促進了波能集群發(fā)電。
發(fā)明背景
隨著人類社會的發(fā)展，對能源的需求也隨之增長，傳統(tǒng)非再生能源的儲備量也逐漸減少，同時傳統(tǒng)非再生能源的使用對環(huán)境也帶來了很多的環(huán)境污染，海洋波浪能作為一種可再生能源具有功率密度高、無污染、可預測和資源豐富等特點，通過進一步利用和開發(fā)海浪能源，能源危機和環(huán)境污染問題可以得到緩解。
目前國內外對波能發(fā)電研究主要基于對單臺發(fā)電機本體與其電能輸出的仿真分析和算例優(yōu)化，不能滿足波能集群發(fā)電的發(fā)展趨勢。
發(fā)明內容
本發(fā)明實施例提供一種波能集群發(fā)電直流微電網系統(tǒng)及實驗平臺，能夠在一定程度上促進波能集群發(fā)電的研究和驗證，進而一定程度上促進了波能集群發(fā)電。
本發(fā)明實施例的第一方面提供了一種波能集群發(fā)電直流微電網系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括負載單元、通訊單元、母線和至少一個微電網節(jié)點系統(tǒng)，所述微電網節(jié)點系統(tǒng)包括第一微電網子節(jié)點系統(tǒng)和第二微電網子節(jié)點系統(tǒng)，所述負載單元和所述微電網節(jié)點系統(tǒng)連接于所述母線;
所述第一微電網子節(jié)點系統(tǒng)從所述通訊單元獲取所述第二微電網子節(jié)點系統(tǒng)的狀態(tài)信息，所述第二微電網子節(jié)點系統(tǒng)從所述通訊單元獲取所述第一微電網子節(jié)點系統(tǒng)的狀態(tài)信息;
所述第一微電網子節(jié)點系統(tǒng)和所述第二微電網子節(jié)點系統(tǒng)根據所述狀態(tài)信息，差額分配所述第一微電網系統(tǒng)節(jié)點內各子系統(tǒng)的輸出功率，并保證子系統(tǒng)輸出功率總和匹配所述負載單元的功率。
過本發(fā)明提供的波能集群發(fā)電直流微電網系統(tǒng)，在該直流微電網系統(tǒng)中具有多個微電網節(jié)點系統(tǒng)，多個微電網節(jié)點系統(tǒng)相對于目前國內外對波能發(fā)電主要基于對單臺發(fā)電機本體與其電能輸出的研究，引入了多微電網節(jié)點系統(tǒng)，能夠在一定程度上促進了波能集群發(fā)電。同時，微電網子節(jié)點系統(tǒng)通過微電網系統(tǒng)中的通訊單元可以相互獲取每個微電網子節(jié)點系統(tǒng)的狀態(tài)信息，并由該狀態(tài)信息差額分配系統(tǒng)中第一微電網系統(tǒng)節(jié)點內各子系統(tǒng)的輸出的功率，通過上述方式，微電網系統(tǒng)實現(xiàn)了分布式控制方法，由于采用分布式控制方法來控制多個微電網子節(jié)點系統(tǒng)的協(xié)調運行，在某個微電網子節(jié)點系統(tǒng)出現(xiàn)故障時不能正常工作時，其他子節(jié)點系統(tǒng)能夠及時調整自身系統(tǒng)輸出功率，可以保證整體微電網系統(tǒng)的平穩(wěn)運行以及功率的合理分配，從而在一定程度上提升了微電網系統(tǒng)的穩(wěn)定性，對波能集群發(fā)電的控制方法進行了研究，也能夠在一定程度上促進波能集群發(fā)電。
結合本發(fā)明實施例的第一方面，在第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式中，所述第一微電網子節(jié)點系統(tǒng)包括：波能發(fā)電機、控制單元、儲能單元、AC/DC整流器、DC/DC變流器、電壓電流采集調理電路和開關驅動電路，所述控制單元用于通過接收所述電壓電流采集調理電路反饋的DC/DC變流器信息并控制所述開關驅動電路，所述DC/DC變流器與所述電壓電流采集調理電路相連接，所述DC/DC變流器與所述開關驅動電路相連接，所述DC/DC變流器與所述儲能單元相連接，所述開關驅動電路與所述控制單元相連接，所述電壓電流采集調理電路與所述控制單元相連接，所述波能發(fā)電機通過AC/DC整流器與所述DC/DC變流器相連接。
上述微電網子節(jié)點系統(tǒng)通過控制單元對電壓電流采集調理電路和開關驅動電路的調節(jié)，進而對系統(tǒng)的發(fā)電功率、儲能功率和負載功率三者之間進行平衡，使得系統(tǒng)能夠正常的運行，同時，控制單元對系統(tǒng)整體的控制也能在一定程度上延長儲能系統(tǒng)的使用壽命和系統(tǒng)的電能質量。
結合本發(fā)明實施例第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第二種可能的實現(xiàn)方式中，所述波能發(fā)電機包括直驅式波能發(fā)電機，所述直驅式波能發(fā)電機用于通過海浪上下的往復運動直接驅動浮子和動子運行，產生頻率和幅值均隨動子速度變化的三相交變電流。
直驅式波能發(fā)電機通過海浪上下的往復運動直接驅動浮子和動子運動，可將波能可以直接轉換為電能，簡化了對波浪能的提取過程，能在一定程度上提升了波能轉換效率，進而也能在一定程度上提升了微電網系統(tǒng)的發(fā)電效率。
結合本發(fā)明實施例第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第三種可能的實現(xiàn)方式中，所述控制單元包括半實物仿真平臺和嵌入式控制器，所述半實物仿真平臺用于將產生的控制信號通過外部硬件接口輸出到所述嵌入式控制器，所述嵌入式控制器用于輸出占空比可變的高頻PWM控制信號。
結合本發(fā)明實施例第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式和第一方面的第二種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第四種可能的實現(xiàn)方式中，所述儲能單元包括能量型儲能器和功率型儲能器，所述功率型儲能器用于提供瞬時的大功率需求，所述能量型儲能器用于提供持續(xù)的電流輸入或輸出。
通過使用能量型儲能器和功率型儲能器，能量型儲能器能夠提供持續(xù)的電流輸入或輸出，功率型儲能器能夠提供瞬時的大功率需求，同時使用能量型儲能器和功率型儲能器，兩者可以互補使用，進而能夠在一定程度上提升儲能單元的穩(wěn)定性，進而一定程度上提升了微電網系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時互補使用也能一定程度上延長其各自的使用壽命。
結合本發(fā)明實施例第一方面的第四種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第五種可能的實現(xiàn)方式中，所述AC/DC整流器包括三相全橋不可控AC/DC整流器，所述三相全橋不可控AC/DC整流器用于將所述波能發(fā)電機輸出的三相交變電流進行不可控整流后輸出脈動直流電。
結合本發(fā)明實施例第一方面的第五種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第六種可能的實現(xiàn)方式中，所述DC/DC變流器包括第一子變流器、第二子變流器和第三子變流器，所述第一子變流器位于所述三相AC/DC整流器后端，用于將脈動直流電升壓或降壓;
所述第二子變流器位于所述儲能單元之后，用于若所述母線電壓高于預設值，所述第二子變流器工作于Buck模式，儲能單元充電吸收功率，若所述母線電壓低于預設值，所述第二子變流器工作于Boost模式，儲能單元放電釋放功率;
所述第三子變流器位于所述負載單元與所述母線之間，用于調節(jié)所述負載單元前端的電壓，以接入各類對電壓值要求不同的所述負載單元。
通過設置DC/DC變流器對儲能單元的充放電進行管理，通過對母線電壓的檢測來改變工作模式來實現(xiàn)對充放電進行管理，在一定程度上提升了電網系統(tǒng)的智能化，在負載單元和母線之間設置DC/DC變流器調節(jié)負載單元的前端電壓，使得系統(tǒng)能夠搭載多個負載單元，一定程度上提升了系統(tǒng)的使用范圍，進而在一定程度上提升了系統(tǒng)的實用性。
結合本發(fā)明實施例第一方面的第三種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第七種可能的實現(xiàn)方式中，所述電壓電流采集調理電路用于采集所述DC/DC變流器輸出端電壓、所述DC/DC變流器中的電感的電流以及所述母線中的電壓和電流，并將采集得到的信號發(fā)送到控制單元的外部硬件接口。[0022] 結合本發(fā)明實施例第一方面的第三種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第八種可能的實現(xiàn)方式中，所述開關驅動電路用于接收所述嵌入式控制器生成的PWM控制信號，并將所述控制信號轉換為所述開關驅動電路的工作電壓。
本發(fā)明實施例的二方面提供了一種波能集群發(fā)電直流微電網實驗平臺，所述平臺包括第一方面和第一方面的任一種可能的實現(xiàn)方式所提供的微電網系統(tǒng)，所述平臺用于研究直驅波能發(fā)電機MPPT控制、母線電壓控制策略、負載功率分配的協(xié)調控制、微電網系統(tǒng)能量管理策略研究、波能發(fā)電的功率波動平抑研究、分布式儲能的荷電狀態(tài)均衡控制、直流微電網群協(xié)調控制及優(yōu)化研究或區(qū)域波能集群發(fā)電與同步供電研究。
實施本發(fā)明實施例，具有如下有益效果：
可以看出，通過本發(fā)明實施例，通過本發(fā)明提供的波能集群發(fā)電直流微電網系統(tǒng)，在該直流微電網系統(tǒng)中具有多個微電網節(jié)點系統(tǒng)，多個微電網節(jié)點系統(tǒng)能夠相對于目前國內外對波能發(fā)電研究基于對單臺發(fā)電機本體與其電能輸出的研究引入了多微電網節(jié)點系統(tǒng)，能夠在一定程度上促進了波能集群發(fā)電。同時，微電網子節(jié)點系統(tǒng)通過微電網系統(tǒng)中的通訊單元可以相互獲取每個微電網子節(jié)點系統(tǒng)的狀態(tài)信息，并由該狀態(tài)信息差額分配微電網系統(tǒng)節(jié)點內各子系統(tǒng)的輸出功率，并保證子系統(tǒng)輸出功率總和匹配系統(tǒng)中負載單元的功率，通過上述方式，微電網系統(tǒng)實現(xiàn)了分布式控制方法，由于采用分布式控制方法來控制多個微電網子節(jié)點系統(tǒng)的協(xié)調運行，在某個微電網子節(jié)點系統(tǒng)出現(xiàn)故障時不能正常工作時，
可以保證整體微電網系統(tǒng)的平穩(wěn)運行以及功率的合理分配，從而在一定程度上提升了微電網系統(tǒng)的穩(wěn)定性，對波能集群發(fā)電的控制方法進行了研究，也能夠在一定程度上促進波能集群發(fā)電。
發(fā)明專利要點簡析：
1 .一種波能集群發(fā)電直流微電網系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括負載單元、母線和至少一個微電網節(jié)點系統(tǒng)，所述微電網節(jié)點系統(tǒng)包括第一微電網子節(jié)點系統(tǒng)、通訊單元和第二微電網子節(jié)點系統(tǒng)，所述負載單元和所述微電網節(jié)點系統(tǒng)連接于所述母線;
所述第一微電網子節(jié)點系統(tǒng)從所述通訊單元獲取所述第二微電網子節(jié)點系統(tǒng)的狀態(tài)信息，所述第二微電網子節(jié)點系統(tǒng)從所述通訊單元獲取所述第一微電網子節(jié)點系統(tǒng)的狀態(tài)信息;
所述第一微電網子節(jié)點系統(tǒng)和所述第二微電網子節(jié)點系統(tǒng)根據所述狀態(tài)信息，差額分配第一微電網子節(jié)點系統(tǒng)的輸出功率和所述第二微電網子節(jié)點系統(tǒng)的輸出功率，且所述第一微電網子節(jié)點系統(tǒng)的輸出功率和所述第二微電網子節(jié)點系統(tǒng)的輸出功率之和與所述負載單元的功率匹配。
2.根據權利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于，所述第一微電網子節(jié)點系統(tǒng)包括：波能發(fā)電機、控制單元、儲能單元、AC/DC整流器、DC/DC變流器、電壓電流采集調理電路和開關驅動電路，所述控制單元用于通過接收所述電壓電流采集調理電路反饋的DC/DC變流器信息并控制所述開關驅動電路，所述DC/DC變流器與所述電壓電流采集調理電路相連接，所述DC/DC變流器與所述開關驅動電路相連接，所述DC/DC變流器與所述儲能單元相連接，所述開關驅動電路與所述控制單元相連接，所述電壓電流采集調理電路與所述控制單元相連接，所述波能發(fā)電機通過AC/DC整流器與所述DC/DC變流器相連接。
3.根據權利要求2所述系統(tǒng)，其特征在于，所述波能發(fā)電機包括直驅式波能發(fā)電機，所述直驅式波能發(fā)電機用于通過海浪上下的往復運動直接驅動浮子和動子運行，產生頻率和幅值均隨動子速度變化的三相交變電流。
4.根據權利要求2所述系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元包括半實物仿真平臺和嵌入式控制器，所述半實物仿真平臺用于將產生的控制信號通過外部硬件接口輸出到所述嵌入式控制器，所述嵌入式控制器用于輸出占空比可變的高頻PWM控制信號。
5.根據權利要求2或3所述系統(tǒng)，其特征在于，所述儲能單元包括能量型儲能器和功率型儲能器，所述功率型儲能器用于提供瞬時的大功率需求，所述能量型儲能器用于提供持續(xù)的電流輸入或輸出。
6.根據權利要求5所述系統(tǒng)，其特征在于，所述AC/DC整流器包括三相全橋不可控AC/DC整流器，所述三相全橋不可控AC/DC整流器用于將所述波能發(fā)電機輸出的三相交變電流進行不可控整流后輸出脈動直流電。
7 .根據權利要求6所述系統(tǒng)，其特征在于，所述DC/DC變流器包括第一子變流器、第二子變流器和第三子變流器，所述第一子變流器位于所述三相AC/DC整流器后端，用于將脈動直流電升壓或降壓;
所述第二子變流器位于所述儲能單元之后，用于若所述母線電壓高于預設值，所述第二子變流器工作于Buck模式，儲能單元充電吸收功率，若所述母線電壓低于預設值，所述第二子變流器工作于Boost模式，儲能單元放電釋放功率;
所述第三子變流器位于所述負載單元與所述母線之間，用于調節(jié)所述負載單元前端的電壓，以接入各類對電壓值要求不同的所述負載單元。
8.根據權利要求4所述系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓電流采集調理電路用于采集所述DC/DC變流器輸出端電壓、所述DC/DC變流器中的電感的電流以及所述母線中的電壓和電流，并將所述采集得到的信號發(fā)送到所述控制單元的外部硬件接口。
9.根據權利要求4所述系統(tǒng)，其特征在于，所述開關驅動電路用于接收所述嵌入式控制器生成的PWM控制信號，并將所述控制信號轉換為所述開關驅動電路的工作電壓。
10.一種波能集群發(fā)電直流微電網實驗平臺，其特征在于，所述平臺包括權利要求1-9任一項所述系統(tǒng)，所述平臺用于研究直驅波能發(fā)電機MPPT控制、母線電壓控制策略、負載功率分配的協(xié)調控制、微電網系統(tǒng)能量管理策略研究、波能發(fā)電的功率波動平抑研究、分布式儲能的荷電狀態(tài)均衡控制、直流微電網群協(xié)調控制及優(yōu)化研究或區(qū)域波能集群發(fā)電與同步供電研究。
發(fā)明背景
隨著人類社會的發(fā)展，對能源的需求也隨之增長，傳統(tǒng)非再生能源的儲備量也逐漸減少，同時傳統(tǒng)非再生能源的使用對環(huán)境也帶來了很多的環(huán)境污染，海洋波浪能作為一種可再生能源具有功率密度高、無污染、可預測和資源豐富等特點，通過進一步利用和開發(fā)海浪能源，能源危機和環(huán)境污染問題可以得到緩解。
目前國內外對波能發(fā)電研究主要基于對單臺發(fā)電機本體與其電能輸出的仿真分析和算例優(yōu)化，不能滿足波能集群發(fā)電的發(fā)展趨勢。
發(fā)明內容
本發(fā)明實施例提供一種波能集群發(fā)電直流微電網系統(tǒng)及實驗平臺，能夠在一定程度上促進波能集群發(fā)電的研究和驗證，進而一定程度上促進了波能集群發(fā)電。
本發(fā)明實施例的第一方面提供了一種波能集群發(fā)電直流微電網系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括負載單元、通訊單元、母線和至少一個微電網節(jié)點系統(tǒng)，所述微電網節(jié)點系統(tǒng)包括第一微電網子節(jié)點系統(tǒng)和第二微電網子節(jié)點系統(tǒng)，所述負載單元和所述微電網節(jié)點系統(tǒng)連接于所述母線;
所述第一微電網子節(jié)點系統(tǒng)從所述通訊單元獲取所述第二微電網子節(jié)點系統(tǒng)的狀態(tài)信息，所述第二微電網子節(jié)點系統(tǒng)從所述通訊單元獲取所述第一微電網子節(jié)點系統(tǒng)的狀態(tài)信息;
所述第一微電網子節(jié)點系統(tǒng)和所述第二微電網子節(jié)點系統(tǒng)根據所述狀態(tài)信息，差額分配所述第一微電網系統(tǒng)節(jié)點內各子系統(tǒng)的輸出功率，并保證子系統(tǒng)輸出功率總和匹配所述負載單元的功率。
過本發(fā)明提供的波能集群發(fā)電直流微電網系統(tǒng)，在該直流微電網系統(tǒng)中具有多個微電網節(jié)點系統(tǒng)，多個微電網節(jié)點系統(tǒng)相對于目前國內外對波能發(fā)電主要基于對單臺發(fā)電機本體與其電能輸出的研究，引入了多微電網節(jié)點系統(tǒng)，能夠在一定程度上促進了波能集群發(fā)電。同時，微電網子節(jié)點系統(tǒng)通過微電網系統(tǒng)中的通訊單元可以相互獲取每個微電網子節(jié)點系統(tǒng)的狀態(tài)信息，并由該狀態(tài)信息差額分配系統(tǒng)中第一微電網系統(tǒng)節(jié)點內各子系統(tǒng)的輸出的功率，通過上述方式，微電網系統(tǒng)實現(xiàn)了分布式控制方法，由于采用分布式控制方法來控制多個微電網子節(jié)點系統(tǒng)的協(xié)調運行，在某個微電網子節(jié)點系統(tǒng)出現(xiàn)故障時不能正常工作時，其他子節(jié)點系統(tǒng)能夠及時調整自身系統(tǒng)輸出功率，可以保證整體微電網系統(tǒng)的平穩(wěn)運行以及功率的合理分配，從而在一定程度上提升了微電網系統(tǒng)的穩(wěn)定性，對波能集群發(fā)電的控制方法進行了研究，也能夠在一定程度上促進波能集群發(fā)電。
結合本發(fā)明實施例的第一方面，在第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式中，所述第一微電網子節(jié)點系統(tǒng)包括：波能發(fā)電機、控制單元、儲能單元、AC/DC整流器、DC/DC變流器、電壓電流采集調理電路和開關驅動電路，所述控制單元用于通過接收所述電壓電流采集調理電路反饋的DC/DC變流器信息并控制所述開關驅動電路，所述DC/DC變流器與所述電壓電流采集調理電路相連接，所述DC/DC變流器與所述開關驅動電路相連接，所述DC/DC變流器與所述儲能單元相連接，所述開關驅動電路與所述控制單元相連接，所述電壓電流采集調理電路與所述控制單元相連接，所述波能發(fā)電機通過AC/DC整流器與所述DC/DC變流器相連接。
上述微電網子節(jié)點系統(tǒng)通過控制單元對電壓電流采集調理電路和開關驅動電路的調節(jié)，進而對系統(tǒng)的發(fā)電功率、儲能功率和負載功率三者之間進行平衡，使得系統(tǒng)能夠正常的運行，同時，控制單元對系統(tǒng)整體的控制也能在一定程度上延長儲能系統(tǒng)的使用壽命和系統(tǒng)的電能質量。
結合本發(fā)明實施例第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第二種可能的實現(xiàn)方式中，所述波能發(fā)電機包括直驅式波能發(fā)電機，所述直驅式波能發(fā)電機用于通過海浪上下的往復運動直接驅動浮子和動子運行，產生頻率和幅值均隨動子速度變化的三相交變電流。
直驅式波能發(fā)電機通過海浪上下的往復運動直接驅動浮子和動子運動，可將波能可以直接轉換為電能，簡化了對波浪能的提取過程，能在一定程度上提升了波能轉換效率，進而也能在一定程度上提升了微電網系統(tǒng)的發(fā)電效率。
結合本發(fā)明實施例第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第三種可能的實現(xiàn)方式中，所述控制單元包括半實物仿真平臺和嵌入式控制器，所述半實物仿真平臺用于將產生的控制信號通過外部硬件接口輸出到所述嵌入式控制器，所述嵌入式控制器用于輸出占空比可變的高頻PWM控制信號。
結合本發(fā)明實施例第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式和第一方面的第二種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第四種可能的實現(xiàn)方式中，所述儲能單元包括能量型儲能器和功率型儲能器，所述功率型儲能器用于提供瞬時的大功率需求，所述能量型儲能器用于提供持續(xù)的電流輸入或輸出。
通過使用能量型儲能器和功率型儲能器，能量型儲能器能夠提供持續(xù)的電流輸入或輸出，功率型儲能器能夠提供瞬時的大功率需求，同時使用能量型儲能器和功率型儲能器，兩者可以互補使用，進而能夠在一定程度上提升儲能單元的穩(wěn)定性，進而一定程度上提升了微電網系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時互補使用也能一定程度上延長其各自的使用壽命。
結合本發(fā)明實施例第一方面的第四種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第五種可能的實現(xiàn)方式中，所述AC/DC整流器包括三相全橋不可控AC/DC整流器，所述三相全橋不可控AC/DC整流器用于將所述波能發(fā)電機輸出的三相交變電流進行不可控整流后輸出脈動直流電。
結合本發(fā)明實施例第一方面的第五種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第六種可能的實現(xiàn)方式中，所述DC/DC變流器包括第一子變流器、第二子變流器和第三子變流器，所述第一子變流器位于所述三相AC/DC整流器后端，用于將脈動直流電升壓或降壓;
所述第二子變流器位于所述儲能單元之后，用于若所述母線電壓高于預設值，所述第二子變流器工作于Buck模式，儲能單元充電吸收功率，若所述母線電壓低于預設值，所述第二子變流器工作于Boost模式，儲能單元放電釋放功率;
所述第三子變流器位于所述負載單元與所述母線之間，用于調節(jié)所述負載單元前端的電壓，以接入各類對電壓值要求不同的所述負載單元。
通過設置DC/DC變流器對儲能單元的充放電進行管理，通過對母線電壓的檢測來改變工作模式來實現(xiàn)對充放電進行管理，在一定程度上提升了電網系統(tǒng)的智能化，在負載單元和母線之間設置DC/DC變流器調節(jié)負載單元的前端電壓，使得系統(tǒng)能夠搭載多個負載單元，一定程度上提升了系統(tǒng)的使用范圍，進而在一定程度上提升了系統(tǒng)的實用性。
結合本發(fā)明實施例第一方面的第三種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第七種可能的實現(xiàn)方式中，所述電壓電流采集調理電路用于采集所述DC/DC變流器輸出端電壓、所述DC/DC變流器中的電感的電流以及所述母線中的電壓和電流，并將采集得到的信號發(fā)送到控制單元的外部硬件接口。[0022] 結合本發(fā)明實施例第一方面的第三種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第八種可能的實現(xiàn)方式中，所述開關驅動電路用于接收所述嵌入式控制器生成的PWM控制信號，并將所述控制信號轉換為所述開關驅動電路的工作電壓。
本發(fā)明實施例的二方面提供了一種波能集群發(fā)電直流微電網實驗平臺，所述平臺包括第一方面和第一方面的任一種可能的實現(xiàn)方式所提供的微電網系統(tǒng)，所述平臺用于研究直驅波能發(fā)電機MPPT控制、母線電壓控制策略、負載功率分配的協(xié)調控制、微電網系統(tǒng)能量管理策略研究、波能發(fā)電的功率波動平抑研究、分布式儲能的荷電狀態(tài)均衡控制、直流微電網群協(xié)調控制及優(yōu)化研究或區(qū)域波能集群發(fā)電與同步供電研究。
實施本發(fā)明實施例，具有如下有益效果：
可以看出，通過本發(fā)明實施例，通過本發(fā)明提供的波能集群發(fā)電直流微電網系統(tǒng)，在該直流微電網系統(tǒng)中具有多個微電網節(jié)點系統(tǒng)，多個微電網節(jié)點系統(tǒng)能夠相對于目前國內外對波能發(fā)電研究基于對單臺發(fā)電機本體與其電能輸出的研究引入了多微電網節(jié)點系統(tǒng)，能夠在一定程度上促進了波能集群發(fā)電。同時，微電網子節(jié)點系統(tǒng)通過微電網系統(tǒng)中的通訊單元可以相互獲取每個微電網子節(jié)點系統(tǒng)的狀態(tài)信息，并由該狀態(tài)信息差額分配微電網系統(tǒng)節(jié)點內各子系統(tǒng)的輸出功率，并保證子系統(tǒng)輸出功率總和匹配系統(tǒng)中負載單元的功率，通過上述方式，微電網系統(tǒng)實現(xiàn)了分布式控制方法，由于采用分布式控制方法來控制多個微電網子節(jié)點系統(tǒng)的協(xié)調運行，在某個微電網子節(jié)點系統(tǒng)出現(xiàn)故障時不能正常工作時，
可以保證整體微電網系統(tǒng)的平穩(wěn)運行以及功率的合理分配，從而在一定程度上提升了微電網系統(tǒng)的穩(wěn)定性，對波能集群發(fā)電的控制方法進行了研究，也能夠在一定程度上促進波能集群發(fā)電。
發(fā)明專利要點簡析：
1 .一種波能集群發(fā)電直流微電網系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括負載單元、母線和至少一個微電網節(jié)點系統(tǒng)，所述微電網節(jié)點系統(tǒng)包括第一微電網子節(jié)點系統(tǒng)、通訊單元和第二微電網子節(jié)點系統(tǒng)，所述負載單元和所述微電網節(jié)點系統(tǒng)連接于所述母線;
所述第一微電網子節(jié)點系統(tǒng)從所述通訊單元獲取所述第二微電網子節(jié)點系統(tǒng)的狀態(tài)信息，所述第二微電網子節(jié)點系統(tǒng)從所述通訊單元獲取所述第一微電網子節(jié)點系統(tǒng)的狀態(tài)信息;
所述第一微電網子節(jié)點系統(tǒng)和所述第二微電網子節(jié)點系統(tǒng)根據所述狀態(tài)信息，差額分配第一微電網子節(jié)點系統(tǒng)的輸出功率和所述第二微電網子節(jié)點系統(tǒng)的輸出功率，且所述第一微電網子節(jié)點系統(tǒng)的輸出功率和所述第二微電網子節(jié)點系統(tǒng)的輸出功率之和與所述負載單元的功率匹配。
2.根據權利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于，所述第一微電網子節(jié)點系統(tǒng)包括：波能發(fā)電機、控制單元、儲能單元、AC/DC整流器、DC/DC變流器、電壓電流采集調理電路和開關驅動電路，所述控制單元用于通過接收所述電壓電流采集調理電路反饋的DC/DC變流器信息并控制所述開關驅動電路，所述DC/DC變流器與所述電壓電流采集調理電路相連接，所述DC/DC變流器與所述開關驅動電路相連接，所述DC/DC變流器與所述儲能單元相連接，所述開關驅動電路與所述控制單元相連接，所述電壓電流采集調理電路與所述控制單元相連接，所述波能發(fā)電機通過AC/DC整流器與所述DC/DC變流器相連接。
3.根據權利要求2所述系統(tǒng)，其特征在于，所述波能發(fā)電機包括直驅式波能發(fā)電機，所述直驅式波能發(fā)電機用于通過海浪上下的往復運動直接驅動浮子和動子運行，產生頻率和幅值均隨動子速度變化的三相交變電流。
4.根據權利要求2所述系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元包括半實物仿真平臺和嵌入式控制器，所述半實物仿真平臺用于將產生的控制信號通過外部硬件接口輸出到所述嵌入式控制器，所述嵌入式控制器用于輸出占空比可變的高頻PWM控制信號。
5.根據權利要求2或3所述系統(tǒng)，其特征在于，所述儲能單元包括能量型儲能器和功率型儲能器，所述功率型儲能器用于提供瞬時的大功率需求，所述能量型儲能器用于提供持續(xù)的電流輸入或輸出。
6.根據權利要求5所述系統(tǒng)，其特征在于，所述AC/DC整流器包括三相全橋不可控AC/DC整流器，所述三相全橋不可控AC/DC整流器用于將所述波能發(fā)電機輸出的三相交變電流進行不可控整流后輸出脈動直流電。
7 .根據權利要求6所述系統(tǒng)，其特征在于，所述DC/DC變流器包括第一子變流器、第二子變流器和第三子變流器，所述第一子變流器位于所述三相AC/DC整流器后端，用于將脈動直流電升壓或降壓;
所述第二子變流器位于所述儲能單元之后，用于若所述母線電壓高于預設值，所述第二子變流器工作于Buck模式，儲能單元充電吸收功率，若所述母線電壓低于預設值，所述第二子變流器工作于Boost模式，儲能單元放電釋放功率;
所述第三子變流器位于所述負載單元與所述母線之間，用于調節(jié)所述負載單元前端的電壓，以接入各類對電壓值要求不同的所述負載單元。
8.根據權利要求4所述系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓電流采集調理電路用于采集所述DC/DC變流器輸出端電壓、所述DC/DC變流器中的電感的電流以及所述母線中的電壓和電流，并將所述采集得到的信號發(fā)送到所述控制單元的外部硬件接口。
9.根據權利要求4所述系統(tǒng)，其特征在于，所述開關驅動電路用于接收所述嵌入式控制器生成的PWM控制信號，并將所述控制信號轉換為所述開關驅動電路的工作電壓。
10.一種波能集群發(fā)電直流微電網實驗平臺，其特征在于，所述平臺包括權利要求1-9任一項所述系統(tǒng)，所述平臺用于研究直驅波能發(fā)電機MPPT控制、母線電壓控制策略、負載功率分配的協(xié)調控制、微電網系統(tǒng)能量管理策略研究、波能發(fā)電的功率波動平抑研究、分布式儲能的荷電狀態(tài)均衡控制、直流微電網群協(xié)調控制及優(yōu)化研究或區(qū)域波能集群發(fā)電與同步供電研究。
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