随着经济社会的快速发展,人类消耗越来越多的化石能源,能源短缺问题将制约社会的发展,因此开发利用可再生能源是解决能源危机的有效方法。地球上含量最丰富的可再生能源是海洋能,设计合理的海洋能发电装置是当前海洋能开发与利用的重要研究方向,另外,针对发电装置设计有效的能量管理控制技术和监测技术能提升对海洋能利用水平。本文在项目已有的研究基础上,针对浪流集成发电装置,设计了电能管理控制系统及监测系统。本文对浪流集成发电装置及其关键部件进行研究设计,对发电机进行选型分析,确定发电机的关键参数及叶片结构参数。设计了发电系统的控制策略及电能管理控制柜,实现对不稳定的电能进行整流、升压、逆变及储能。设计了发电装置的监测系统,实现对发电装置的电压、电流、温湿度等信息及装置运行状态的在线采集、远程监视。通过计算机仿真及海试实验验证了设计的合理性和可行性。本文主要做了如下工作:(1)对浪流集成发电装置及其关键部件进行研究设计。对发电机进行选型分析,选用了发电性能较高且故障率低的永磁同步发电机,确定发电机的关键参数。基于动量-叶素理论(BEM),结合水轮机的水动力特性,确定叶片的结构参数;(2)对电路系统关键技术进行了研究与分析,包括整流电路、升压电路、DC/DC单元、逆变电路及储能系统的蓄电池控制策略。设计了不控整流电路,将波动较大的电能输入转变为较稳定的电能输出。Boost升压电路利用PID控制器和电压模式的PWM调制方式调节主电路的电量输出,提高输出电压的幅值,增大发电系统的工作范围。设计了DC/DC变换电路,以获得满足设备要求的直流电。设计了三相桥式电压型逆变电路,将Boost升压电路后的直流电转化为可供负载使用的交流电。设计了恒压限流的蓄电池充放电控制策略避免蓄电池的过充电和过放电,制定了半桥式蓄电池分组控制策略。对设计的控制策略进行仿真分析,验证了设计的合理性;(3)基于电路系统关键技术,设计了一套适用于发电装置的电能管理控制柜,对发电装置发电机发出的电能进行处理、存储以及后期的电能利用。设计了电能管理控制柜的机械部分,包括锂电池存放层、AC/DC变换层、并网回馈层、直流斩波层、主控单元层。设计了电能管理控制柜的电路部分,包括主控电路板、三相功率检测板、直流功率检测板、直流斩波控制器。从电压偏差、频率偏差、谐波、三相不平衡度、电压波动与闪变五方面对发电系统的电能质量进行了分析。(4)设计了基于北斗卫星的监测系统,系统采用GPRS无线通讯方式,把采集到的发电装置的电流、电压、功率等数据传送至监控中心,在后台分析和处理可获取发电装置在海上的运行情况。设计了监测系统的硬件部分,包括单片机、时钟芯片、数据存储器和电平转换结构。设计了监测系统的软件部分,包括硬件解析层、数据处理层和应用层,实现对设备的远程定位与数据传输。(5)在实验室对电能管理控制柜进行实验测试。选用伺服电机模拟海洋能输入,运用测量仪器获取系统中各单元模块的工作情况并对测量结果进行分析,验证电能管理控制柜设计的可靠性;选用合理的实验地点对装置的监测系统进行海试实验,记录实时传回的数据并对其进行分析,验证了设计的可靠性。