[发明专利]全电气波浪能发电实验系统

摘要

本发明涉及一种全电气波浪能发电实验系统，包括用来模拟点吸收式单自由度波浪发电装置的模拟电路、异步电动机、永磁同步发电机和控制器。模拟电路，包括浮子的物理参数单元、浮子与入射波浪相互作用的单元、动力输出单元PTO和连接线部分；所述浮子的物理参数单元包括：第一电感(L1)、第一电容(C1)和第一直流电源(US1)；所述的第一电感(L1)由浮子质量Mb等效，第一电容(C1)由浮子偏离平衡位置的位移引起静水力的可变部分ρgS等效，第一直流电源(US1)由浮子端受到的弹簧预紧力ρgVproload等效。

主权项

1.一种全电气波浪能发电实验系统，包括用来模拟点吸收式单自由度波浪发电装置的模拟电路、异步电动机、永磁同步发电机和控制器。其特征在于，所述的模拟电路，包括浮子的物理参数单元、浮子与入射波浪相互作用的单元、动力输出单元PTO和连接线部分；所述浮子的物理参数单元包括：第一电感(L1)、第一电容(C1)和第一直流电源(US1)；所述的第一电感(L1)由浮子质量Mb等效，第一电容(C1)由浮子偏离平衡位置的位移引起静水力的可变部分ρgS等效，第一直流电源(US1)由浮子端受到的弹簧预紧力ρgVproload等效；其中，所述第一直流电源(US1)的正极性端与第一电容(C1)的第一端连接；所述第一电容(C1)第二端与第一电感(L1)的第一端连接；所述浮子与入射波浪相互作用单元包括：第一交流电源(us1)、第二交流电源(us1′)、第二电感(L2)、第三电感(L2′)、第一电阻(R1)、第二电阻(R1′)；所述第一交流电源(us1)由缆绳张紧状态下入射波对浮子的作用力Fe作为驱动力等效，第二交流电源(us1′)由缆绳松弛状态下入射波对浮子的作用力Fe作为驱动力等效，第二电感(L2)由缆绳张紧状态下的附加质量ma等效，第三电感(L2′)由缆绳松弛状态下的附加质量ma′等效，第一电阻(R1)由缆绳张紧状态下的辐射阻尼系数B等效，第二电阻(R1′)由缆绳松弛状态下的辐射阻尼系数B′等效；其中，所述第一交流电源(us1)的两端分别连接第一电感(L1)的第二端和第二电感(L2)的第一端；所述第二电感(L2)的第二端连接第一电阻(R1)的第一端；所述第一电阻(R1)的第二端连接第一开关(S1)；所述第二交流电源(us1′)的两端分别连接第一电感(L1)的第二端和第三电感(L2′)的第一端；所述第三电感(L2′)的第二端连接第二电阻(R1′)的第一端；所述第二电阻(R1′)的第二端连接第二开关(S1′)；从所述的第一直流电源的正极性端引出端口Ⅰ；所述浮子的动力输出单元(PTO)包括：第一可变电阻(R2)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第四电感(L3)、第二直流电源(US2)、第三直流电源(US3)、第四直流电源(US4)；所述的第一可变电阻(R2)由转子与定子部分重叠的面积(也称为有效面积比Aact)等效，第二电容(C2)由回缩弹簧的弹簧系数ks等效，第三电容(C3)由止动弹簧的弹簧系数kend‑stop等效，第四电感(L3)由转子质量Mt等效，第二直流电源(US2)由转子端受到的弹簧预紧力Fpreload等效，第三直流电源(US3)由转子的重力Mtg等效，第四直流电源(US4)止动弹簧产生的压缩力kend‑stopues等效；其中，所述第二直流电源(US2)的负极性端连接第一直流电源(US1)的正极性端；所述第三直流电源(US3)的正极性端和第一可变电阻(R2)的第一端连接第二直流电源(US2)的正极性端；所述第四直流电源(US4)的正极性端连接第一可变电阻(R2)的第二端；所述第三电容(C3)的第一端连接第四直流电源(US4)的负极性端；所述第二电容(C2)的两端分别连接第三开关(S2)的和第四电感(L3)的第一端；所述第四电感(L3)的第二端连接第四开关(S3)；从所述第三直流电源(US3)的负极性端引出端口Ⅲ；从所述第三电容(C3)的第二端引出端口Ⅳ；从所述第一可变电阻(R2)的第二端引出端口Ⅴ；所述连接线部分作为桥梁连接上述三个主要部分，主要包括第四电容(C4)；所述第四电容(C4)由缆绳张紧时建模为弹簧的弹簧系数kline等效；其中，所述第一直流电源的负极性端连接第四电容(C4)的第一端；从所述第四电容(C4)的第二端引出端口Ⅱ；所述第一开关(S1)可以置于端口Ⅱ，表示连接线张紧状态下的浮子与波浪相互作用的情况；所述第二开关(S1′)可以置于端口Ⅰ，表示连接线松弛状态下的浮子与波浪相互作用的情况；所述第三开关(S2)可以置于端口Ⅱ或端口Ⅲ，分别对应直线发电机转子在连接线的作用下提升和在转子重力作用下降落的情况；所述第四开关(S3)可以置于端口Ⅳ或端口Ⅴ，分别对应转子压缩止动弹簧和没有碰到止动弹簧的情况；开关S1、S2、S3通过连接不同的电路，得到装置不同的工作状态。