[发明专利]无级变速型海流能发电装置

说明书

本发明公开了一种无级变速型海流能发电装置，包括机壳，所述机壳外设有海流涡轮，所述机壳内包括第一行星齿轮机构、第二行星齿轮机构与永磁发电机，所述海流涡轮与第一行星齿轮机构连接，所述第一行星齿轮机构与第二行星齿轮机构连接，所述第二行星齿轮机构与永磁发电机连接，所述机壳中还包括第一变速控制器，所述第一变速控制器与第一行星齿轮机构连接。通过利用第一变速控制器控制第一行星齿轮机构，然后利用第一行星齿轮将动力传递到第二行星齿轮机构，最后再经由第二行星齿轮机构将动力输出到永磁发电机，能够在复杂海况和任意海流流速情况下无级变速运行，并能自适应地实现高效率的海流能发电。

技术领域

本发明涉及一种发电技术领域，特别是海流能发电装置。

背景技术

海流发电是利用海洋中洋流的动能推动涡轮机旋转运动进而推动后续连接的发电机输出电能的一种新能源利用方式。利用海流发电的基本原理与现有的风力发电较为一致，但两者之间的区别仍较大。海水的密度很高，海流流速具有很强的预测性，这也因此使得海流发电相比与常规的风力发电具有明显的优势，尤其是在发电功率与发电装备的体积比之上。目前，现有的海流能发电技术仍处于实验探索阶段，现有的海流能发电机组常采用直驱形式的传动方式，即海流涡轮机与发电机直接连接，并通过海流动能直接驱动发电机变速变频发电。此种布置形式虽然有结构简单、效率较高等优势，但海流能波动的载荷会直接传递到发电机端，长期使用时，容易引起发电机端疲劳失效。此外，直驱形式的发电机通常具有很大的体积和重量，难以安装和操作，成本居高不下。

另一种形式的海流能发电机采用刚性的机械齿轮箱传动，即海流涡轮机的转速先通过齿轮箱增速之后再接入到发电机端。但此种传动形式的齿轮箱只具有固定的传动比，无法根据海水流速的变化，自适应地调节发电机地转速，使得再任何工况下均获得最佳地功率输出。此外，齿轮箱的故障率较高，需定期的维护和保养，这也在某种程度上增加了机组的成本。还有一种采用低速液压直驱形式的海流能发电技术，即首先将海流动能转化成液压能，通过液压系统的储能和滤波作用消除功率的波动，然后再转化成为机械动能和发电机的电功率。低速液压系统可以和低速的海流涡轮机相匹配，液压系统的无级变速作用也可以使得机组的转速随着海流流速自适应地变化。但是，此种形式的海流发电系统的效率要比正常的纯机械的传动的低的多，主要原因是液压系统的效率明显比齿轮箱和传动轴的效率低很多。此外，该种传动方式存在三次不同类型低能量低转化，每次转化均存在较大的功率损失，这也从整体上导致此传动形式的海流能利用率偏低。

综上所述，现有的海流能发电系统存在传动方式单一、效率偏低、维修保养成本偏高等一系列的缺点问题，也较难实现大规模、高效率的商业化应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种效率更高的海流能发电装置。

本发明解决其技术问题的解决方案是：无级变速型海流能发电装置，包括机壳，所述机壳外设有海流涡轮，所述机壳内包括第一行星齿轮机构、第二行星齿轮机构与永磁发电机，所述第一行星齿轮机构位于第二行星齿轮机构的前方，所述海流涡轮与第一行星齿轮机构连接，所述第一行星齿轮机构与第二行星齿轮机构连接，所述第二行星齿轮机构与永磁发电机连接，所述机壳中还包括第一变速控制器，所述第一变速控制器与第一行星齿轮机构连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一行星齿轮机构包括前侧行星架、前侧齿圈、前侧行星轮、前侧太阳轮，所述第二行星齿轮机构包括后侧太阳轮、后侧行星架、后侧齿圈与后侧行星轮，所述海流涡轮与前侧行星架固定连接，所述前侧齿圈与后侧行星架固定连接，所述前侧太阳轮与第一变速控制器驱动连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一变速控制器包括前侧变流器与前侧控制电机，所述前侧变流器与前侧控制电机电连接，所述前侧控制电机的输出轴与前侧太阳轮驱动连接。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括第二变速控制器，所述第二变速控制器包括后侧变流器与后侧控制电机，所述后侧变流器与后侧控制电机电连接，所述后侧控制电机的输出轴与后侧太阳轮驱动连接。