[发明专利]一种波浪发电方法以及实施此方法的系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用离散型交流异步发电机并车机制的波浪发电方法以及为实施这一方法而专门设计的系统。

背景技术

由于地球矿物能源的逐渐枯竭及环境状况的日益恶化，寻找和利用新能源正成为世界各国的首要研究任务。波浪能是一种密度低、不稳定、无污染、可再生、储量大、分布广但利用难的能源。此外，由于波浪能的利用地点局限在海岸附近，还容易受到海洋灾害性气候的侵袭，开发成本高、规模小，社会效益好但是经济效益差，投资回收期长，因此，一个多世纪以来，以上这些因素极大地束缚了波浪能的大规模商业化开发利用和发展。

虽然，波浪能开发的技术复杂、成本高、投资回收期长，但是近200年来，世界各国还是投入了很大的力量进行不懈的探索和研究，试图找到一条合理的利用波浪能之路，开发出一种技术简单、成本相对较低以及投资回收期短的波浪能利用方法。目前，除了实验室研究外，挪威、日本、英国、美国、法国、西班牙和中国等国家已经先后建成了多个数十瓦至数百千瓦的试验波浪发电装置。这些发电装置的主要形式有活动点头鸭、波面筏、海蚌型；或者浮体式振荡水拄型；或者固定式振荡水柱型；水流型；压力柔性袋型等。但遗憾的是，这些已有装置，都未能达到技术简单、成本相对较低以及投资回收期短的这一要求。此外，海浪发电的中间环节多、效率低，电力输出波动性大，还容易受到海洋微生物的影响，使机械运转寿命缩短。

综上所述，如何把分散的、低密度、不稳定的波浪能吸收起来，集中、经济、高效地转化为有用的电能，使发电装置及其构筑物能够承受灾害性海洋气候的破坏，实现安全运行，是波浪能开发的未来方向。

发明内容

为了解决背景技术中所指出的现有技术中存在的问题，本发明提供了一种采用离散型交流异步发电机并车机制的波浪发电方法以及为实施这一方法而专门设计的系统，该方法实施后，具有发电效率高、建造成本相对较低、结构简单便于维护、装置使用寿命长等特点。此外，应用本方法进行发电的整个过程为全自动自适应过程，无需另外引入电气及机械控制，大大降低了生产成本以及出现故障的几率。

本发明的技术方案是：该种采用离散型交流异步发电机并车机制的波浪发电方法，主要包括如下步骤：

对离散型动力源，利用超越离合器与直锥齿轮相结合的方式进行机械往复运动与单方向旋转运动的转换，从而驱动多极鼠笼式交流异步电动机发电，所述离散型动力源主要指波浪但不限于波浪；

通过超越离合器连接多极鼠笼式交流异步电动机，使交流异步发电机依靠惯性可超越源动力在低谷时的输入转速维持运转；

按前述步骤设置多组多极鼠笼式交流异步电动机以及配套装置并网发电。

为避免由于大地“点”电位的不同造成多组交流异步发电机并车的软故障，要求应用于前述多极鼠笼式交流异步电动机的定子线圈的绕法应为三角型接法，即按照交流电制为三相三线三角型接法的海上电制实施；多极鼠笼式交流异步电动机的励磁为电网励磁。

当然，如果情况为机组群独立发电，则可以设置一台交流同步发电机。由这台交流同步发电机带动起其它机组的交流电动机后，当波浪能驱动这些已经被电带动的电动机超过同步转速后，这些交流异步电动机就变成交流异步发电机向外发电。此外，在这种条件下，也可以设置一台直交逆变器，由逆变器提供50Hz400V三相电源，先由电池提供起振能量，当交流异步发电机发电后，再整流给逆变器及电池。

为实现前述步骤和步骤，给出以下优选方式：

在波浪中置有浮子、二级直锥传动齿轮组、两个位置相反的超越离合器以及一台多极鼠笼式交流异步电动机，所述浮子为一个可在波浪的水流推力作用下以及浮子自身重力的作用下来回摆动的浮子，通过设置第一级直锥齿轮传动，将浮子的直线往复运动转换为第一级直锥齿轮轴的顺时针和逆时针交替周向旋转运动；

在第一级直锥齿轮轴上设置两个上、下相向布置的超越离合器，这两个相同的超越离合器，其内轮均固定连接在第一级直锥齿轮轴上，而两个外轮则可以同时与第二级直锥齿轮相啮合，当第一级直锥齿轮轴逆时针方向转动时，下方的超越离合器处于超越状态，由上方的超越离合器外轮带动第二级直锥齿轮顺时针转动，当第一级直锥齿轮轴逆时针转动时，上方的超越离合器处于超越状态，由下方的超越离合器外轮带动第二级直锥齿轮顺时针转动；

在所述的第二级直锥齿轮轴上连接多极鼠笼式交流异步电动机的转子，需要保证所述多极鼠笼式交流异步电动机的定子磁场旋转方向与所述第二级直锥齿轮轴的转动方向相同，即多极鼠笼式交流异步电动机的定子磁场旋转方向也应该为顺时针方向。