[发明专利]一种封闭式全自由度波浪能发电装置及其工作方法

说明书

本发明涉及一种封闭式全自由度波浪能发电装置及其工作方法，属于波浪能发电技术领域，包括上壳体、下壳体、液压系统、一号能量捕获单元、二号能量捕获单元和三号能量捕获单元，一号能量捕获单元、二号能量捕获单元和三号能量捕获单元结构相同，安装方位不同，一号能量捕获单元能够实现OXZ平面内的第一移动和绕Y轴方向的第一转动两个自由度，二号能量捕获单元能够实现OXY平面内的第二移动和绕Z轴方向的第二转动两个自由度，三号能量捕获单元能够实现OYZ平面内的第三移动和绕X轴方向的第三转动两个自由度。本发明集成了六自由度捕能机构，既保证了设备具有较高的运行可靠性，又能够确保波浪能发电装置具有较高的能量捕获效率。

技术领域

本发明涉及一种封闭式全自由度波浪能发电装置及其工作方法，属于波浪能发电技术领域。

背景技术

为有效解决日益严重的能源和环境问题，大力发展可再生能源已成为全球共识。占地球表面71％的海洋蕴藏着储量巨大的可再生能源，主要以海洋风能、波浪能、潮汐能、温差能、盐差能等形式存在。其中，波浪能由风力作用产生，但相对于风能，波浪能更加稳定，空间分布也较为集中，是一种极具发展前景的清洁能源。

波浪能转换装置根据能量捕获方式可分为振荡水柱式、振荡体式和越浪式三大类，根据布放方式又可以分为固定式、漂浮式、沉没式三类。申请号为201910659833.1的发明专利公布了一种多浮体液压波浪能发电装置，适用于广泛波长与周期的波浪，能够增加单位时间内的发电量。申请号为201710134086.0的发明专利公布了一种可变力矩式波浪能发电装置输入力矩的控制方法，可随波浪实时波况的变化而自适应调节波浪能的实际输入力矩，从而改变装置的固有频率，进而提高波浪能捕获效率。申请号为201910883153.8的发明专利公布了一种具有偏置惯性体的振荡浮子波浪能发电装置，能够拓展设备能量转换的有效频谱宽度，增加波能转换装置的有效频率区间。但捕能机构的运动部件直接与海水接触，易受到海水腐蚀、生物附着等因素的影响，系统可靠性不高。

采用封闭式结构能够有效解决波浪能发电装置的海水腐蚀和生物附着问题，提高系统的可靠性。但封闭式结构限制了波浪能捕获结构的运动幅值，导致能量捕获效率较低。申请号为201810767517.1的发明专利公布了一种多自由度偏心摆式波浪能发电装置及发电方法，采用齿轮换向的方式，将捕能单元的双向摆动转换为发电机的单向运动，提高了能量利用效率，并使电能输出更加平稳。

然而，漂浮式波浪能发电装置的运动可分解为横荡、纵荡、垂荡、艏摇、横摇、纵摇六个方向的分运动，大多数能量捕获单元仅利用了其中一到三个分运动的能量，因而波浪能捕获效率不高。通过合理设计捕能机构，充分利用漂浮式波浪能发电装置在各个方向上的运动，能够大幅提升能量捕获效率。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种封闭式全自由度波浪能发电装置及其工作方法，采用封闭式结构，集成了六自由度捕能机构，既保证了设备具有较高的运行可靠性，又能够确保波浪能发电装置具有较高的能量捕获效率。

本发明采用以下技术方案：

一种封闭式全自由度波浪能发电装置，包括上壳体和下壳体，上壳体和下壳体固定连接形成密闭空间，将内部零件与海水隔离，密闭空间内在下壳体上固定设置有液压系统、一号能量捕获单元、二号能量捕获单元和三号能量捕获单元，一号能量捕获单元、二号能量捕获单元和三号能量捕获单元与液压系统之间均通过液压管路连接；

所述一号能量捕获单元、二号能量捕获单元和三号能量捕获单元结构相同，均包括双作用液压缸、配重和液压泵，双作用液压缸的中部与液压泵的输入轴连接，液压泵的输入轴与双作用液压缸的液压杆始终垂直，配重为两个，分别安装于该双作用液压缸两个液压杆的端部；