[发明专利]一种双边内置式V型永磁直线发电机、海底式波浪能发电装置及控制方法

说明书

本发明公开了一种双边内置式V型永磁直线发电机，及基于该直线发电机的海底式波浪能发电装置和控制方法，首先，提出把双边内置式V型永磁直线发电机应用到海底式波浪能发电装置之中；其次，根据海底式波浪能发电装置受到的垂直方向波浪力与其运行速度之间的相位关系，进行相位分析和区域划分，并在此基础上采用可变阻尼系数法，实时地调整直线发电机电磁力幅值，使海底式波浪能发电装置受到的合力相位与其运行速度相位，达到同步，从而实现海底式波浪能发电装置运行效率的最大化；最后，在较高的海洋波浪波高情况下，采用最大阻尼系数法，使直线发电机输出最大电磁力，以防止系统装置结构被破坏，进而提高整个系统装置在运行过程中的安全稳定性。

技术领域

本发明涉及一种双边内置式V型永磁直线发电机，及基于该直线发电机的海底式波浪能发电装置和控制方法，属于新能源发电技术。

背景技术

近两年来，随着我国对环境污染治理力度的逐步加大，把清洁可再生能源转换成电能，成为改善我国环境质量和满足国民生产生活对于电能需求的主要途径。其中，海底式波浪能发电技术，作为清洁可再生能源转换成电能的方式之一，在为偏远海岛、海上平台和沿海地区提供电能的同时，也为我国海洋经济的发展，提供了动力支持。

然而，随着海底式波浪能发电技术研究的深入和试验测试工程的陆续建设，逐渐发现两个问题：一是由于波浪能的特殊存在形式，很难提高海底式波浪能发电装置在自然运行状态下的效率；二是由于极端海洋环境(飓风、台风等)，无法保障海底式波浪能发电装置在海洋波浪中的安全稳定性。所以，研究海底式波浪能发电装置的优化控制技术，提高其在海洋波浪中的运行效率和安全稳定性，成为波浪能发电技术发展过程中亟待解决的难题。

针对这一难题，中国专利申请CN201710449351.4公开了一种控制浮筒对海平面进行跟踪的方法，目的是提高波浪能发电装置对波浪能的利用率，以及保障系统装置的稳定性。但是，鉴于海洋中的波浪周期和波幅是时刻变化的，并且波浪的运动速度也是非线性的，则浮筒对海平面进行跟踪的方法不仅增加了系统结构的复杂性，还需要大容量的电源设备和大功率电力电子器件(波浪能发电装置的水平面积越大，受到的波浪力越大，进而需要控制系统输出较大的力，实现波浪能发电装置在运动过程的优化控制)。

此外，中国专利申请CN201710555935.8公开了一种基于分层鲁棒性控制的直驱式波浪发电系统。该发明基于波浪频率、波浪位移和参考电流之间的关系，控制直驱式波浪发电系统的频率，使之与波浪频率达到一致，从而实现系统装置的高效率运行。然而，实际运动过程中的波浪，其波高是非线性的，其周期是非恒定的。因此，除了考虑提高系统装置的运行效率，还要考虑系统装置在海洋波浪中的安全稳定性。

总体来讲，现有的波浪能发电装置主要存在以下弊端：实用性差，没有同时兼顾系统装置的运行效率和安全稳定性；需要额外增加控制系统设备，这就使波浪能发电装置的系统结构变得复杂，不利于系统装置的安装和后期运行维护；没有对波浪能发电装置的运行过程进行细化和分析，距离其运行效率的最大化，还有较大的改进空间。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种双边内置式V型永磁直线发电机，及基于该直线发电机的海底式波浪能发电装置和控制方法，不仅能够提高海底式波浪能发电装置的运行效率，还能够保障发电装置在运行过程中的安全稳定性，有利于波浪能发电技术的规模化和商业化发展。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种双边内置式V型永磁直线发电机，包括双边定子和动子，双边定子包括两个间隔正对的定子铁芯，动子在两个定子铁芯之间的间隔内往复运动；所述定子铁芯内沿动子移动方向设置有一组成对的永磁体，成对的两个永磁体对称布置成V型，开口朝向动子，且成对的两个永磁体的对称轴与动子的移动方向垂直；所述动子内设置有动子铁芯，动子铁芯的齿正对定子铁芯，动子铁芯的槽内缠绕双层绕组。

优选的，所述永磁体之间安装有加强筋和磁桥。