[发明专利]一种振荡浮子式波浪发电的机电模拟系统

说明书

技术领域

本发明涉及可再生能源技术及海洋装备领域，具体涉及一种振荡浮子式波浪发电的机电模拟系统。

背景技术

波浪能作为海洋能源的一种，相比于潮汐、洋流等海洋能源，具有能量密度高、不受地域及时间限制等优点。随着近年来能源短缺问题的加剧，许多国家开始着手对波浪能的发电技术进行研究。

在目前的海洋波浪发电实验中，大多数实验室采用造浪室制造波浪来模拟海洋波浪，这种实验方法存在成本高、占用空间大、维修困难等缺点，难以普及；部分实验室采用由电机带动的波浪机械模拟装置来模拟波浪，但是它只能模拟上下起伏的波浪力，而不能模拟浮子上下起伏时所受阻尼，不满足振荡浮子波浪发电的完全动力特性模拟。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种振荡浮子式波浪发电的机电模拟系统。

本发明采用如下技术方案：

一种振荡浮子式波浪发电的机电模拟系统，包括波浪力模拟装置、浮子模拟装置和直线发电装置；

所述波浪模拟装置包括变频调速电机、曲柄滑块机构和弹簧；

所述浮子模拟装置包括质量块；

所述直线发电装置包括双绕组直线电机，具体连接为：

所述变频调速电机及曲柄滑块机构安装在基座上，所述变频调速电机产生的旋转运动通过联轴器传递到曲柄滑块机构转换为上下直线运动，然后通过弹簧与质量块连接，实现模拟波浪力的动力特性作用在质量块上，所述质量块与双绕组直线电机的动子连接，等效海水阻尼力的模拟。

所述曲柄滑块机构包括曲柄、摇杆、导轨及滑块，所述曲柄与变频调速电机连接，曲柄通过摇杆使滑块在导轨上运动，弹簧跨接在滑块和质量块之间。

还包括支架，所述双绕组直线电机的定子安装在支架上。

双绕组直线电机的动子有两套绕组，分别为实现发电功能的功率绕组和实现海水等效阻尼力模拟的控制绕组。

本发明的有益效果；

(1)所述波浪力模拟装置是用机电装置对实际海洋波浪的动力特性进行模拟，节约了建造造浪室的成本和空间，通过调整电动机转速和曲柄长度，可以方便的改变所模拟波浪力的周期和幅值。

(2)所述浮子模拟装置是对浮子物理特性和动力特性的模拟。通过改变质量块的数量和调节动子上控制绕组的励磁电流，可以改变所模拟的浮子质量和浮子在海水中上下起伏时的阻尼特性，节约了重新设计、制作浮子的时间和成本。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是曲柄滑块机构的示意图；

图3是本发明双绕组直线电机的结构示意图；

图4是双绕组直线电机的动子结构示意图；

图5是本发明的振荡浮子发电装置动力学模型图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1至图5所示，一种振荡浮子式波浪发电的机电模拟系统，包括波浪力模拟装置、浮子模拟装置和直线发电装置，所述浮子模拟装置包括质量块5，用于模拟浮子体质量。

所述波浪力模拟装置包括变频调速电机2、曲柄滑块机构3和弹簧4构成模拟波浪激振力，还包括基座1，所述基座1由相互垂直的水平板和竖直板构成，所述变频调速电机固定在水平板上，所述曲柄滑块机构固定在竖直板上，如图2所示，所述曲柄滑块机构包括曲柄31、摇杆32、导轨34及滑块33，所述曲柄与变频调速电机连接，曲柄通过摇杆使滑块在导轨上运动，弹簧一端与质量块连接，另一端与滑块33连接。

变频调速电机产生的旋转运动通过联轴器传递到曲柄做旋转运行，通过摇杆使滑块沿着导轨做上下直线运动，在摇杆足够长的时候，滑块运动近似为一个正弦运动，通过弹簧，运动以力的形式作用在质量块上，实现模拟波浪力。

所述直线发电装置包括双绕组直线电机6，所述双绕组直线电机包括62动子和定子61，所述直线发电装置的动子包括两套绕组，一套为实现发电功能的功率绕组621，另一套为实现海水阻尼力模拟的控制绕组622，定子安装在支架7上，质量块与动子连接，带动动子的运动，实现振荡发电。

根据波浪激振力的要求，确定曲柄的半径和变频调速电机的转速，质量块质量等效为浮子质量，滑块的直线运动结合弹簧特性可模拟波浪激振力特性，对控制绕组进行适当的调节，可实现海水等效阻尼力的模拟，系统动力学特性分析如下：

(1)振荡浮子波浪发电特性。

根据振荡浮子式波浪发电原理，其动力学特性为：