[發(fā)明專利]一種波浪頻率自適應(yīng)波浪能發(fā)電系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810070154.6
• 申請(qǐng)日: 2018-01-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108533444A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方紅偉;金立亭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): F03B13/16
• 分類號(hào): F03B13/16;F03B15/00;H02K7/18
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 程毓英

本發(fā)明涉及一種浮子，包括水腔1、隔板2、氣腔3、調(diào)節(jié)軸4、小孔14和浮子外殼16，隔板2用于將浮子內(nèi)部分割為上部的氣腔3和下部的水腔1；隔板2與調(diào)節(jié)軸4之間通過(guò)螺紋連接，調(diào)節(jié)軸4的旋轉(zhuǎn)會(huì)帶動(dòng)隔板2的上下移動(dòng)，從而對(duì)浮子的吃水深度進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)；在浮子外殼16的頂部和底部均開(kāi)設(shè)有小孔14；浮子中間的調(diào)節(jié)軸4向上與永磁直線發(fā)電機(jī)動(dòng)子10同軸直連，再向上通過(guò)連接部件13與直流電動(dòng)機(jī)12相接，調(diào)節(jié)軸4、永磁直線發(fā)電機(jī)動(dòng)子10、直流電動(dòng)機(jī)12的軸線在同一條直線上。本發(fā)明同時(shí)提供一種采用所述的浮子的波浪頻率自適應(yīng)波浪能發(fā)電系統(tǒng)，包括波浪狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)，參數(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，波浪能捕獲系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)和太陽(yáng)能蓄電池系統(tǒng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于波浪發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及一種可根據(jù)波浪條件靈活改變浮子吃水深度，進(jìn)而改變浮子的固有頻率，使系統(tǒng)最大時(shí)間范圍內(nèi)工作在近共振最優(yōu)狀態(tài)的波浪發(fā)電裝置。

背景技術(shù)

海洋是一座蘊(yùn)含著豐富能源的寶庫(kù)，海洋中的能源包括，潮汐能，波浪能，溫差能，鹽差能和海流能等等形式。海洋中的能源不僅是一種可再生能源，而且綠色無(wú)污染，在能源危機(jī)加劇的形勢(shì)下，是一種非常有前景的能源。其中的波浪能發(fā)電技術(shù)，近年來(lái)許多國(guó)家進(jìn)行了不同程度的研究。目前研發(fā)的波浪能捕獲技術(shù)，有點(diǎn)吸式、鴨式、振蕩水柱式、擺式等。其中點(diǎn)吸式波浪能發(fā)電技術(shù)，具有轉(zhuǎn)化效率高、容易建造、成本低、一般不會(huì)受制于波浪方向等優(yōu)點(diǎn)，所以受到了廣泛的重視。點(diǎn)吸收裝置是依靠浮子的隨波浪的上下震蕩而轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，然后轉(zhuǎn)化為電能的一種方式。當(dāng)浮子的固有頻率與波浪的頻率形成共振的時(shí)候，浮子的振幅將會(huì)達(dá)到最大，此時(shí)的轉(zhuǎn)換效率最高。一般而言，浮子在制作出來(lái)之后，其參數(shù)將很難改變，包括浮子的尺寸、剛度、質(zhì)量、重心、附加質(zhì)量等。因此，一般的波浪能發(fā)電系統(tǒng)在建立之后就有一定的局限性，即只能在一定波浪頻率范圍內(nèi)達(dá)到系統(tǒng)的捕獲效率最大。針對(duì)不同地方的不同海況，還需設(shè)計(jì)不同的構(gòu)造。針對(duì)這些問(wèn)題，不同的學(xué)者也在改變不同的參數(shù)方面做了一定的探索。但是現(xiàn)在還未有根據(jù)附加質(zhì)量和浮子吃水深度等為控制變量而進(jìn)行調(diào)節(jié)的設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)波浪的不可預(yù)測(cè)性，設(shè)計(jì)一種可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)吃水線的浮子，以此為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)波浪能捕獲系統(tǒng)，根據(jù)波浪頻率的變化自動(dòng)調(diào)整浮子在靜水中的吃水深度,最終使浮子工作狀態(tài)維持在近共振狀態(tài)。技術(shù)方案如下：

一種用于波浪頻率自適應(yīng)波浪能發(fā)電系統(tǒng)的浮子，包括水腔1、隔板2、氣腔3、調(diào)節(jié)軸4、小孔14和浮子外殼16，隔板2用于將浮子內(nèi)部分割為上部的氣腔3和下部的水腔1；隔板2與調(diào)節(jié)軸4之間通過(guò)螺紋連接，調(diào)節(jié)軸4的旋轉(zhuǎn)會(huì)帶動(dòng)隔板2的上下移動(dòng)，從而對(duì)浮子的吃水深度進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)；在浮子外殼16的頂部和底部均開(kāi)設(shè)有小孔14；浮子中間的調(diào)節(jié)軸4向上與永磁直線發(fā)電機(jī)動(dòng)子10同軸直連，再向上通過(guò)連接部件13與直流電動(dòng)機(jī)12相接，調(diào)節(jié)軸4、永磁直線發(fā)電機(jī)動(dòng)子10、直流電動(dòng)機(jī)12的軸線在同一條直線上。

其中，永磁直線發(fā)電機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)之間的連接部件13，應(yīng)當(dāng)使系統(tǒng)在正常工作的時(shí)候，直流電動(dòng)機(jī)的存在不會(huì)妨礙浮子的垂蕩運(yùn)動(dòng)。永磁直線發(fā)電機(jī)定子9的感應(yīng)線圈固定在海上固定平臺(tái)6之上。

本發(fā)明同時(shí)提供一種采用所述的浮子的波浪頻率自適應(yīng)波浪能發(fā)電系統(tǒng)，包括波浪狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)，參數(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，波浪能捕獲系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)和太陽(yáng)能蓄電池系統(tǒng)，其特征在于，波浪能捕獲系統(tǒng)依靠浮子的運(yùn)動(dòng)，把波浪能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。浮子的垂蕩運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)永磁直線發(fā)電機(jī)動(dòng)子作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而永磁直線發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，所產(chǎn)生的電能將給負(fù)載供電，多余電能則反饋給太陽(yáng)能蓄電池系統(tǒng)；波浪狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)波浪頻率的變化并將其信息傳遞給參數(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，參數(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前的波浪頻率進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算和判斷，若波浪頻率變化幅度超出預(yù)設(shè)的變化幅度，驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)對(duì)波浪能捕獲系統(tǒng)的控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

太陽(yáng)能蓄電池系統(tǒng)7給波浪狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)和參數(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)8提供其正常運(yùn)行所需的電能。

本發(fā)明的有益效果如下：