[發明專利]一種波浪能和太陽能互補的漂流浮標自供電裝置

在審

• 申請號: 201710640566.4
• 申請日: 2017-07-31
• 公開（公告）號: CN107288808A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 劉云平;王月鵬;劉青山;劉佳;王皖東
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: F03B13/14
• 分類號: F03B13/14;H02J7/35
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 彭雄

技術領域

本發明涉及一種波浪能和太陽能互補的漂流浮標自供電裝置，屬于可再生能源綜合利用領域。

背景技術

漂流浮標是目前應用較為廣泛的海洋水文氣象監測平臺，它是在海面或一定深度隨海流漂動的浮標，用衛星或聲學方法獲得其位置信息，用拉格朗日法由浮標流動軌跡得到海流。漂流浮標屬于拋棄式，其在海上長期連續監測無法收回和更換電池，因此漂流浮標長期持續供電是難題之一。隨著科學技術的發展，現可利用的海上自然資源發電技術主要有風能、太陽能以及波浪能等，設計一種可自供電的漂流浮標裝置成為了熱門研究方向。

如專利號CN 205643749 U公布的一種海洋氣象監測漂流浮標，其采用的供電模式是太陽能電池板供電。通過太陽能電池板輸出的電壓接到太陽能轉換電路，通過一系列轉換得到系統所需的工作電壓，實現了漂流浮標的自供電。但這種漂流浮標的工作環境受到天氣的限制，只能在太陽能充足的天氣環境下使用，在風雨天氣就失去了作用。并且由于太陽能電池板輸出的電壓較小，故需要多塊電池板串并聯才能得到系統所需的工作電壓，涉及到多塊太陽能電池板，故其安裝結構是關鍵技術，而該海洋氣象監測漂流浮標沒有涉及說明。

如專利號CN 206054168 U公布的海洋智能發電裝置。該裝置包括輕質筏和重質筏。當遇到波浪時，波浪推動輕質筏上下運動，進而帶動轉動軸以及斜齒輪發生轉動，從而使得小斜齒輪也發生轉動，最終使得與其相連的第一交流發電機工作發電。同時當輕質筏和重質筏在海面水平移動時，也可以使得水輪轉動，使得與其相連的第二交流發電機工作發電，另外太陽能發電電池也可以獲取太陽能進行發電，最終它們工作產生的電能可以通過整流器調整電流方向后存入蓄電池中。該裝置綜合利用了波浪能和太陽能，能不同的天氣利用不同的可再生能源發電。該發電裝置的優點在于其重質筏面積大可直接將多塊太陽能電池板安裝在重質筏表面。但發電裝置的缺點在于采用兩個發電機增加了發電裝置的自重，使得輕質筏和重質筏在遇到波浪時，上下運動幅度受到限制，影響了發電機的發電效率；此外該裝置將太陽能電池板與重質筏安裝在一起，會導致重質筏上下運動時太陽能電池板受到海水，長期以往會影響太陽能電池板的使用壽命?？紤]到漂流浮標的空間以及漂流特性，海洋智能發電裝置不適合應用到漂流浮標上。

發明內容

本發明為了解決漂流浮標長期供電的技術難題以及現有技術的局限性，提供了一種波浪能和太陽能互補的漂流浮標自供電裝置。該裝置不僅有效的解決了發電機自重影響波浪能捕獲的缺陷，而且解決了太陽能發電部分和波浪能發電機部分互相干擾的問題，實現了漂流浮標在不同天氣下長期供電的目的。

本發明解決其技術問題是通過以下技術方案實現的：

一種波浪能和太陽能互補的漂流浮標自供電裝置，包括漂流浮標主體和主體外殼，所述主體外殼內部通過隔板分為上部和下部，且所述主體外殼外部的上端罩有透明外殼；

所述漂流浮標主體包括太陽能電池板發電部分、波浪能發電部分以及控制器部分，所述太陽能電池板發電部分包括太陽能電池板，所述太陽能電池板設置于透明外殼中；

所述波浪能發電部分包括波浪能捕獲機構和圓筒型永磁直線發電機，所述圓筒型永磁直線發電機設置于主體外殼中的上部，所述圓筒型永磁直線發電機包括運動軸，所述運動軸上設置有兩種極性相反的永磁體，所述兩種極性相反的永磁體間隔分布在運動軸上，所述運動軸上極性相反的永磁體之間安裝有動子磁軛，且所述運動軸的外周安裝有繞組；所述運動軸的下端還連接有拉簧，所述拉簧一端連接運動軸，所述拉簧的另一端連接主體外殼內部的隔板；所述波浪能捕獲機構包括浮子和固定缸體，所述固定缸體與主體外殼連接，且固定缸體處于主體外殼上部的外側；所述固定缸體中轉動安裝有圓盤，所述圓盤上開設有軸孔，所述圓盤通過軸孔過盈配合連接有轉軸，所述轉軸水平設置，且轉軸伸入主體外殼中，所述轉軸遠離圓盤的一端轉動安裝有盤形凸輪，且所述盤形凸輪位于圓筒型永磁直線發電機運動軸的下側；所述浮子下端安裝有運動桿，所述運動桿豎直設置，且所述運動桿伸入固定缸體中；所述圓盤上通過銷一和銷二連接有連桿，所述銷一位于圓盤的邊緣和連桿的一端端口，所述銷二位于圓盤的中心和連桿的中心，所述連桿遠離銷一的端口通過銷三連接運動桿遠離浮子的端口；

所述控制器部分設置于主體外殼的下部，所述控制器部分包括CPU、用于將波浪能發電部分交流電轉換為直流電的AC/DC轉換模塊、電源管理模塊和用于存儲電能的蓄電池，所述電源管理模塊用于管理波浪能發電部分和太陽能電池板輸出的電能，并通過穩壓濾波處理后輸入到蓄電池；