Date of Award
12-2023
Document Type
Dissertation
Degree Name
Doctor of Philosophy in Electrical Engineering
Department
Electrical and Communication Engineering
First Advisor
Dr. Addy Wahyudie
Second Advisor
Prof. Hussain Shareef
Abstract
Sea waves are considered the most potent energy carriers among all sources of renewable energy. This research work is concerned with developingtechnologies to enhance performance and improve power capturing and conversion capabilities of a single heaving wave energy converter (WEC) actuated by a PMLG (Permanent Magnet Linear Generator). The objective of this dissertation is achieved by three techniques. The first one considers maximizing conversion between the mechanical and electrical powers. It is implemented by designing intrinsic resistance using a rapid procedure involving the mechanical and electrical models of the converter and considering its operating constraints. A robust PID (proportional – integral – derivative) controller is synthesized using complex polynomial stabilization to satisfy robust performance specifications and is utilized in the servo feedback control system to follow the velocity reference which is generated by the designed intrinsic resistance. The method is tested in several nominal and perturbed scenarios and its performance is compared with existing control strategies. It is also verified experimentally on a hardware in the loop experiment rig. In the second technique, a novel simple resonance circuit is implemented to maximize the ac-dc power conversion of a PMLG. A procedure is developed for designing a two-sided planner PMLG considering the corresponding physical parameters. The resonance circuit is composed of a three-phase rectifier with a shunt connection of capacitors between its diodes. The performance of the proposed circuit is compared with an existing resonance circuit. The designed resonance circuit generates more power, requires fewer components and presents fewer harmonics. Finally, a novel operation and control strategy for a wave power system consisting of a WEC, a battery storage unit, and a set of loads, is proposed to control the power flow at DC-link terminal.
Arabic Abstract
زيادة امتصاص الطاقة وتنظيم عمل بطارية التخزين لجهاز محول طاقة البحر رأسي الحركة
تعتبر أمواج البحر أقوى ناقلات طاقة بين جميع مصادر الطاقة المتجددة. يهتم هذا العمل البحثي بتطوير التقنيات لتعزيز الأداء و تحسين قدرات التقاط الطاقة المكانيكية و تحويلها لطاقة كهربائية لمحول طاقة أمواج البحر رأسي الحركة، والذي يعمل بواسطة مولد خطي مغناطيسي دائم. يتم تحقيق الهدف من هذه الأطروحة من خلال ثلاث تقنيات، أولها ينظر في تعظيم التحويل بين القوى الميكانيكية والكهربائية. يتم تنفيذه من خلال تصميم المقاومة الجوهرية باستخدام إجراء سريع يتضمن النماذج الميكانيكية والكهربائية للمحول والنظر في قيود التشغيل الخاصة به. يتم تصنيع وحدة تحكم (تناسبي - تكاملي – تفاضلي) يلبي مواصفات الأداء القوية ويتم استخدامه في نظام التحكم في التغذية العكسية المؤازرة لمتابعة مرجع السرعة الذي يتم إنشاؤه بواسطة المقاومة الجوهرية المصممة. تم اختبار الطريقة في العديد من السيناريوهات الطبيعية والمضطربة، و تم مقارنة أدائها باستراتيجيات التحكم الحالية. كما تم التحقق منها تجريبيا. في التقنية الثانية، يتم تنفيذ دائرة رنين بسيطة جديدة لتحقيق أقصى قدر من تحويل طاقة التيار المتردد إلى طاقة التيار المستمر الخاصة بالمولد الخطي المغناطيسي الدائم. وقد تم تطوير تصميم مولد خطي مغناطيسي دائم مخطط. تتكون دائرة الرنين من مقوم ثلاثي الطور مع مكثفات متوازية. تم مقارنة أداء الدائرة المقترحة بدائرة رنين بتصميم مختلف. تولد دائرة الرنين المقترحة المزيد من الطاقة، وتتطلب مكونات أقل وتقل فيه الذبذبا الغير مرغوب فيها. وأخيرا، يقترح البحث وضع استراتيجية تشغيل ومراقبة جديدة لنظام طاقة الموجات الذي يتكون من محول طاقة الموجة، ووحدة تخزين البطارية، ومجموعة من الأحمال، للتحكم في تدفق الطاقة.
Recommended Citation
Mohamed, Omsalama Mubarak, "MAXIMISING CAPTURED POWER AND BATTERY MANAGEMENT FOR HEAVING WAVE ENERGY CONVERTERS" (2023). Dissertations. 301.
https://scholarworks.uaeu.ac.ae/all_dissertations/301
