一种曲柄滑块式波浪能发电装置及其相位控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107035607A(43)申请公布日2017.08.11(21)申请号201710278120.1(22)申请日2017.04.25(71)申请人浙江工业大学地址310014浙江省杭州市下城区朝晖六区潮王路18号(72)发明人潘立高涛庞加庆潘国兵张立彬(74)专利代理机构杭州斯可睿专利事务所有限公司33241代理人王利强(51)Int.Cl.F03B13/18(2006.01)F03B15/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种曲柄滑块式波浪能发电装置及其相位控制方法(57)摘要一种曲柄滑块式波浪能发电装置，包括离岸平台、箱体和曲柄滑块机构，所述曲柄滑块机构与箱体安装在离岸平台上，所述曲柄滑块机构的曲柄轴上一端装有飞轮，所述曲柄轴的另一端连接交流发电机，所述曲柄滑块机构的滑块与所述离岸平台间安装有导轨，所述滑块的底端固定置于海面上的浮体。以及一种曲柄滑块式波浪能发电装置的相位控制方法，通过控制浮标运动的相位来使发电机与波浪激励力共振。本发明提供了一种结构紧凑、易于规模化生产、传动效率较高的曲柄滑块式波浪能发电装置及其相位控制方法。CN107035607ACN107035607A权利要求书1/1页1.一种曲柄滑块式波浪能发电装置，其特征在于：所述发电装置包括离岸平台、箱体和曲柄滑块机构，所述曲柄滑块机构与箱体安装在离岸平台上，所述曲柄滑块机构的曲柄轴上一端装有飞轮，所述曲柄轴的另一端连接交流发电机，所述曲柄滑块机构的滑块与所述离岸平台间安装有导轨，所述滑块的底端固定置于海面上的浮体。2.一种如权利要求1所述的曲柄滑块式波浪能发电装置的相位控制方法，其特征在于：所述相位控制方法通过控制浮标运动的相位来使发电机与波浪激励力共振，预测波浪激励力以保持海浪与发电机间的谐振，通过检测并记录波浪激励力频率的零交点，当检测到零交点时采用针对下一半周期预测的周期值，然后通过线性插值产生角度值参考：其中，θold是电机在最后一个周期结束时的角度值，T是波预测的半周期，t是过零点后经过的时间；同时检测发电机的轴角度并将其与参考值进行比较，再用基于规则的角度控制算法确定电机驱动系统的参考速度，其规则如下：其中，ωref是参考速度，gr是滑块与电机间的齿数比，是预测的下一半周期间电机平均角速度，θ是电机实际角度，δ是增量常数，ωmax和ωmin分别是参考速度的最大值和最小值。3.如权利要求2所述的相位控制方法，其特征在于：所述参考速度再通过一阶无限脉冲响应的低通滤波器。2CN107035607A说明书1/3页一种曲柄滑块式波浪能发电装置及其相位控制方法技术领域[0001]本发明涉及一种发电装置，尤其是一种波浪能发电装置及其相位控制方法。背景技术[0002]海洋波能量是可再生能源研究的一个新兴领域。海洋能量以各种形式存在于海洋中，而海浪是最大的也是最广泛的海洋资源之一。与风能相比，海浪能量具有更高的功率密度。然而，波浪能技术仍处于发展的早期阶段，不如其他成熟的可再生能源，如太阳能和风能。[0003]目前，现有的波浪能发电装置整体上可以归类为振荡水柱式、溢流式以及震荡浮子式等。此类装置一般利用波浪的垂向运动，俯仰运动以及冲击运动等发电，并主要采用机械能/液压能到电能或者直驱电机的形式实现发电。但是，现有的液压发电装置的效率偏低，直线电机成本昂贵，且所产生的电能质量较差。现有的波浪发电装置也采用齿轮齿条形式实现电能转换，但是，齿轮齿条的齿隙误差通常较大，容易导致所发电质量的降低。[0004]同时，现有的波浪发电的控制方法整体上可以分为被动控制与复杂共轭控制两类。被动控制方法主要控制浮体的位移；复杂共轭控制则是不仅控制浮体的位移，且控制其相位。相比于被动控制而言，复杂共轭控制是一种最佳的控制方法，但是很难在实际的发电控制过程中实现，很难做到实时运行，且成本高昂，难以有效地达到预期的效果。发明内容[0005]为了克服已有波浪能发电装置的结构复杂、不易于规模化生产、传动效率较低的不足，本发明提供了一种结构紧凑、易于规模化生产、传动效率较高的曲柄滑块式波浪能发电装置及其相位控制方法。[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：[0007]一种曲柄滑块式波浪能发电装置，包括离岸平台、箱体和曲柄滑块机构，所述曲柄滑块机构与箱体安装在离岸平台上，所述曲柄滑块机构的曲柄轴上一端装有飞轮，所述曲柄轴的另一端连接交流发电机，所述曲柄滑块机构的滑块与所述离岸平台间安装有导轨，所述滑块的底端固定置于海面上的浮体。[0008]一种曲柄滑块式波浪能发电装置的相位控制方法，所述相位控制方法通过控制浮标运动的相位来使发电机与波浪激励力共振，预测波浪激励力以保持海浪与发