[發明專利]動態可調剛度渦激振動潮流能轉換裝置及其控制方法

有效

• 申請號: 201810585655.8
• 申請日: 2018-06-06
• 公開（公告）號: CN108678895B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 譚俊哲;王保振;袁鵬;司先才;王樹杰;張金輝
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: F03B13/26
• 分類號: F03B13/26;F03B15/00
• 代理公司: 37241 青島中天匯智知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉曉

本發明提供一種動態可調剛度渦激振動潮流能轉換裝置及其控制方法。裝置包括：控制器、渦激振動獲能模塊和發電模塊，還包括與控制器電連接的流速檢測器；每個螺旋彈簧還配置有剛度調節模塊，剛度調節模塊包括伺服電機、螺桿、螺母、導向齒輪和限位轉銷，伺服電機與控制器電連接，螺母固定在支撐框架，螺桿螺紋連接在螺母上，螺桿與導向齒輪花鍵連接，并且，螺桿可滑動的設置在導向齒輪上，伺服電機用于驅動導向齒輪轉動，螺旋彈簧套在螺桿的外部，限位轉銷固定在螺桿上并沿螺旋彈簧的螺旋方向傾斜設置。實現動態可調剛度渦激振動潮流能轉換裝置能夠在較寬的流速范圍內繼續保持高振幅運動，提高發電效率。

技術領域

本發明涉及海洋能開發利用領域，尤其涉及一種動態可調剛度渦激振動潮流能轉換裝置及其控制方法。

背景技術

潮流能作為一種相對容易開發的能源形式，近年來得到了較大的發展，主要利用能量轉換裝置把潮汐引起的海水往復運動產生的動能轉化為裝置運動部件的機械能，帶動發電機發電。中國專利號201410721994.6 公開了一種渦激振動潮流能轉換裝置，利用渦激振動來驅動人工肌肉薄膜機械能發電，但是，在實際使用過程中，受潮流強弱的影響，振子的振動幅度動態變化，而螺旋彈簧的剛度又是一定的不能改變，使得振子只能在特定的潮流流速范圍內實現較大的幅度振動，而無法滿足任意潮流環境條件下振幅最大化的要求，導致發電效率低。如何設計一種發電效率高的潮流能發電裝置是本發明所要解決的技術問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種動態可調剛度渦激振動潮流能轉換裝置及其控制方法，實現動態可調剛度渦激振動潮流能轉換裝置能夠在較寬的流速范圍內繼續保持高振幅運動，提高發電效率。

本發明提供的技術方案是，一種動態可調剛度渦激振動潮流能轉換裝置，包括：控制器、渦激振動獲能模塊和發電模塊，所述渦激振動獲能模塊包括振子、振子支架、支撐框架、螺旋彈簧和導桿，所述支撐框架為倒U型結構，所述振子支架兩側上下兩端分別通過所述螺旋彈簧與所述支撐框架彈性連接，所述導桿固定在所述振子支架的上部，所述導桿穿設在所述支撐框架的頂部，所述振子設置在所述振子支架的下部，所述導桿用于驅動所述發電模塊進行發電，所述控制器與所述發電模塊電連接，還包括與所述控制器電連接的流速檢測器；每個所述螺旋彈簧還配置有剛度調節模塊，所述剛度調節模塊包括伺服電機、螺桿、螺母、導向齒輪和限位轉銷，所述伺服電機與所述控制器電連接，所述螺母固定在所述支撐框架，所述螺桿螺紋連接在所述螺母上，所述螺桿與所述導向齒輪花鍵連接，并且，所述螺桿可滑動的設置在所述導向齒輪上，所述伺服電機用于驅動所述導向齒輪轉動，所述螺旋彈簧套在所述螺桿的外部，所述限位轉銷固定在所述螺桿上并沿所述螺旋彈簧的螺旋方向傾斜設置。

進一步的，還包括用于檢測所述振子振動幅度的位移傳感器。

進一步的，所述導向齒輪設置有內花鍵，所述螺桿設置有外花鍵。

進一步的，所述發電模塊為直線發電機，所述導桿驅動所述直線發電機發電。

進一步的，所述支撐框架的上端部設置有橫梁，所述導桿通過導套穿設在所述橫梁上。

進一步的，所述支撐框架的兩側設置有導軌，所述振子支架的兩側設置有滑塊，所述振子支架滑動連接在所述導軌上。

本發明還提供一種上述動態可調剛度渦激振動潮流能轉換裝置的控制方法，包括：控制器根據流速檢測器檢測到潮流的流速值來調節螺旋彈簧的工作圈的圈數。

進一步的，所述動態可調剛度渦激振動潮流能轉換裝置還包括用于檢測所述振子振動幅度的位移傳感器；所述控制方法具體為：控制器根據流速檢測器檢測到潮流的流速值來調節螺旋彈簧的工作圈的圈數，直至位移傳感器檢測到振子的振幅達到該流速值條件下對應的極大值。