[發(fā)明專利]振蕩浮子式波浪能裝置能量轉(zhuǎn)換效率實(shí)驗(yàn)室陸上測(cè)試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110308095.3
• 申請(qǐng)日: 2021-03-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113030625B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 寧德志;喬?hào)|生;支光凝;史宏達(dá);張崇偉;梁海志;閆俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/00
• 分類號(hào): G01R31/00
• 代理公司: 大連智高專利事務(wù)所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 蓋小靜

本發(fā)明公開(kāi)了振蕩浮子式波浪能裝置能量轉(zhuǎn)換效率實(shí)驗(yàn)室陸上測(cè)試方法，包括：依據(jù)相似準(zhǔn)則制作實(shí)驗(yàn)室尺度的物理模型，所述物理模型包括實(shí)驗(yàn)室用浮子、實(shí)驗(yàn)室用PTO及實(shí)驗(yàn)室用發(fā)電機(jī)；將所述實(shí)驗(yàn)室用浮子從實(shí)驗(yàn)室用PTO上取下，在所述實(shí)驗(yàn)室用PTO的連接端安裝拉壓傳感器，然后所述拉壓傳感器再與電機(jī)的推桿相連；在所述電機(jī)的推桿上或與電機(jī)動(dòng)子無(wú)相對(duì)位移的位置安裝激光位移傳感器；在所述實(shí)驗(yàn)室用PTO與實(shí)驗(yàn)室用發(fā)電機(jī)之間安裝扭矩轉(zhuǎn)速傳感器；所述實(shí)驗(yàn)室用發(fā)電機(jī)的負(fù)載電路中接入功率分析儀，采集發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓、電流及功率。本申請(qǐng)將浮子、能量吸收裝置PTO及發(fā)電機(jī)三部分的傳輸功率及能量轉(zhuǎn)換效率分別測(cè)試，有利于指導(dǎo)裝置不同部分的性能優(yōu)化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新能源利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及振蕩浮子式波浪能裝置能量轉(zhuǎn)換效率實(shí)驗(yàn)室陸上測(cè)試方法。

背景技術(shù)

當(dāng)今世界，資源形式嚴(yán)峻，傳統(tǒng)的化石能源儲(chǔ)量有限、且對(duì)自然環(huán)境污染較大，新型可再生能源的發(fā)展迫在眉睫。波浪能作為一種新型可再生能源，有著儲(chǔ)量大，集中度高的優(yōu)點(diǎn)，其全球年儲(chǔ)量高達(dá)32000TW·h，遠(yuǎn)高于人類全年用電量21371TW·h。在近海海域，由于電力傳輸距離較短，波浪能裝置可以實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。在中遠(yuǎn)海海域，波浪能裝置可以為海洋結(jié)構(gòu)物供電，與風(fēng)能和太陽(yáng)能相比，波浪能更為穩(wěn)定，故其更適合為中遠(yuǎn)海海洋結(jié)構(gòu)物持續(xù)供電。因此，波浪能的開(kāi)發(fā)利用是緩解能源緊張的重要途徑。

振蕩浮子式波浪能裝置是當(dāng)前研究應(yīng)用最為廣泛的一種波浪能俘獲裝置，其結(jié)構(gòu)可根據(jù)不同的工作原理分為三部分：浮子、能量吸收裝置PTO及發(fā)電機(jī)。浮子作為獲能體俘獲波浪中的能量，PTO吸收浮子的機(jī)械能傳輸給發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)將PTO傳輸?shù)哪芰哭D(zhuǎn)換成電能儲(chǔ)存起來(lái)，或通過(guò)負(fù)載進(jìn)行消耗。由于振蕩浮子式波浪能裝置還處于起步階段，大量裝置還需要優(yōu)化設(shè)計(jì)，而這往往離不開(kāi)裝置的能量轉(zhuǎn)換效率測(cè)試。而實(shí)海況測(cè)試價(jià)格高昂，測(cè)試周期長(zhǎng)，很多裝置研發(fā)經(jīng)費(fèi)不能支持長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)海況測(cè)試，這時(shí)就需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室測(cè)試。合理有效的實(shí)驗(yàn)室評(píng)估測(cè)試對(duì)波浪能裝置研發(fā)前期的性能優(yōu)化有重要作用，對(duì)實(shí)海況測(cè)試以及裝置的商業(yè)化有重要的指導(dǎo)意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種振蕩浮子式波浪能裝置能量轉(zhuǎn)換效率實(shí)驗(yàn)室陸上測(cè)試方法，將浮子、能量吸收裝置PTO及發(fā)電機(jī)三部分的傳輸功率及能量轉(zhuǎn)換效率分別測(cè)試，有利于指導(dǎo)裝置不同部分的性能優(yōu)化。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)的技術(shù)方案為：振蕩浮子式波浪能裝置能量轉(zhuǎn)換效率實(shí)驗(yàn)室陸上測(cè)試方法，包括：

依據(jù)相似準(zhǔn)則制作實(shí)驗(yàn)室尺度的物理模型，所述物理模型包括實(shí)驗(yàn)室用浮子、實(shí)驗(yàn)室用PTO及實(shí)驗(yàn)室用發(fā)電機(jī)；

將所述實(shí)驗(yàn)室用浮子從實(shí)驗(yàn)室用PTO上取下，在所述實(shí)驗(yàn)室用PTO的連接端安裝拉壓傳感器，然后所述拉壓傳感器再與電機(jī)的推桿相連，用于測(cè)量實(shí)驗(yàn)室用PTO與電機(jī)之間的相互作用力；

在所述電機(jī)的推桿上或與電機(jī)動(dòng)子無(wú)相對(duì)位移的位置安裝激光位移傳感器，使激光照射到靜止結(jié)構(gòu)上，測(cè)得電機(jī)的位移，把位移進(jìn)行微分得到其響應(yīng)速度；

在所述實(shí)驗(yàn)室用PTO與實(shí)驗(yàn)室用發(fā)電機(jī)之間安裝扭矩轉(zhuǎn)速傳感器，用于測(cè)量?jī)烧咧g的扭矩和實(shí)驗(yàn)室用發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速；

所述實(shí)驗(yàn)室用發(fā)電機(jī)的負(fù)載電路中接入功率分析儀，采集發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓、電流及功率。

進(jìn)一步的，通過(guò)Labview軟件編譯信號(hào)源輸入到NI控制器中，NI控制器通過(guò)Ethercat通信協(xié)議與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相連，以控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電機(jī)來(lái)模擬浮子的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)。

進(jìn)一步的，所述拉壓傳感器、激光位移傳感器及扭矩轉(zhuǎn)速傳感器輸出的模擬電壓信號(hào)均由NI控制器的電壓采集卡同步采集。

進(jìn)一步的，所述功率分析儀通過(guò)調(diào)節(jié)內(nèi)置時(shí)鐘時(shí)間與NI控制器的電壓采集卡同步。