[发明专利]一种波浪频率自适应波浪能发电系统

说明书

本发明涉及一种浮子，包括水腔1、隔板2、气腔3、调节轴4、小孔14和浮子外壳16，隔板2用于将浮子内部分割为上部的气腔3和下部的水腔1；隔板2与调节轴4之间通过螺纹连接，调节轴4的旋转会带动隔板2的上下移动，从而对浮子的吃水深度进行动态调节；在浮子外壳16的顶部和底部均开设有小孔14；浮子中间的调节轴4向上与永磁直线发电机动子10同轴直连，再向上通过连接部件13与直流电动机12相接，调节轴4、永磁直线发电机动子10、直流电动机12的轴线在同一条直线上。本发明同时提供一种采用所述的浮子的波浪频率自适应波浪能发电系统，包括波浪状态检测系统，参数调节系统，波浪能捕获系统、发电系统和太阳能蓄电池系统。

技术领域

本发明属于波浪发电领域，具体涉及一种可根据波浪条件灵活改变浮子吃水深度，进而改变浮子的固有频率，使系统最大时间范围内工作在近共振最优状态的波浪发电装置。

背景技术

海洋是一座蕴含着丰富能源的宝库，海洋中的能源包括，潮汐能，波浪能，温差能，盐差能和海流能等等形式。海洋中的能源不仅是一种可再生能源，而且绿色无污染，在能源危机加剧的形势下，是一种非常有前景的能源。其中的波浪能发电技术，近年来许多国家进行了不同程度的研究。目前研发的波浪能捕获技术，有点吸式、鸭式、振荡水柱式、摆式等。其中点吸式波浪能发电技术，具有转化效率高、容易建造、成本低、一般不会受制于波浪方向等优点，所以受到了广泛的重视。点吸收装置是依靠浮子的随波浪的上下震荡而转化成机械能，然后转化为电能的一种方式。当浮子的固有频率与波浪的频率形成共振的时候，浮子的振幅将会达到最大，此时的转换效率最高。一般而言，浮子在制作出来之后，其参数将很难改变，包括浮子的尺寸、刚度、质量、重心、附加质量等。因此，一般的波浪能发电系统在建立之后就有一定的局限性，即只能在一定波浪频率范围内达到系统的捕获效率最大。针对不同地方的不同海况，还需设计不同的构造。针对这些问题，不同的学者也在改变不同的参数方面做了一定的探索。但是现在还未有根据附加质量和浮子吃水深度等为控制变量而进行调节的设计。

发明内容

本发明的目的在于针对波浪的不可预测性，设计一种可以实现自动调节吃水线的浮子，以此为基础，设计对应波浪能捕获系统，根据波浪频率的变化自动调整浮子在静水中的吃水深度,最终使浮子工作状态维持在近共振状态。技术方案如下：

一种用于波浪频率自适应波浪能发电系统的浮子，包括水腔1、隔板2、气腔3、调节轴4、小孔14和浮子外壳16，隔板2用于将浮子内部分割为上部的气腔3和下部的水腔1；隔板2与调节轴4之间通过螺纹连接，调节轴4的旋转会带动隔板2的上下移动，从而对浮子的吃水深度进行动态调节；在浮子外壳16的顶部和底部均开设有小孔14；浮子中间的调节轴4向上与永磁直线发电机动子10同轴直连，再向上通过连接部件13与直流电动机12相接，调节轴4、永磁直线发电机动子10、直流电动机12的轴线在同一条直线上。

其中，永磁直线发电机与直流电动机之间的连接部件13，应当使系统在正常工作的时候，直流电动机的存在不会妨碍浮子的垂荡运动。永磁直线发电机定子9的感应线圈固定在海上固定平台6之上。

本发明同时提供一种采用所述的浮子的波浪频率自适应波浪能发电系统，包括波浪状态检测系统，参数调节系统，波浪能捕获系统、发电系统和太阳能蓄电池系统，其特征在于，波浪能捕获系统依靠浮子的运动，把波浪能转化为机械能。浮子的垂荡运动带动永磁直线发电机动子作直线往复运动，进而永磁直线发电机把机械能转化为电能，所产生的电能将给负载供电，多余电能则反馈给太阳能蓄电池系统；波浪状态检测系统实时检测波浪频率的变化并将其信息传递给参数调节系统，参数调节系统根据当前的波浪频率进行实时计算和判断，若波浪频率变化幅度超出预设的变化幅度，驱动直流电动机对波浪能捕获系统的控制参数进行调节。

太阳能蓄电池系统7给波浪状态检测系统和参数调节系统8提供其正常运行所需的电能。

本发明的有益效果如下：