[发明专利]自适应型双稳态浮子式波浪能发电装置及发电方法

说明书

本发明提供了一种自适应型双稳态浮子式波浪能发电装置及发电方法，波浪能发电装置由机架、浮子、刚性杆、拉线式发电机、自适应双稳态机构、滑块构成；机架设置有一水平板并开设有条状孔，在条状孔一侧设置有滑轨；刚性杆一端铰接在浮子的顶部，另一端与拉线式发电机连接，该刚性杆穿过条状孔且两侧均设置有一组自适应双稳态机构；自适应双稳态机构包括弹性装置和辅助伸缩装置，弹性装置一端与刚性杆相连，另一端通过滑块与辅助伸缩装置相连，辅助伸缩装置的另一端固定在水平板上，滑块滑动安装在滑轨上。本发明引入双稳态机制，明显提升装置的能量效率和捕获频率带宽，增强装置对持续变化海况的适应性，保持一个较好的能量捕获状态。

技术领域

本发明涉及洋流发电领域，具体涉及到一种自适应型双稳态浮子式波浪能发电装置及发电方法。

背景技术

传统浮子式波浪能发电装置的能量效率较低，针对此问题，目前有人提出通过主动控制提高效率的方法。比如运用传感器数据和智能算法预测波浪，在此基础上对线性发电装置施加主动控制，但由于传感器在海浪中的低可靠性和较高的维护成本以及波浪预测耗时长和偏差等原因，短期内很难在工程中得到应用并产生有益效果；另外有一种利用弹簧或磁铁等其他工具实现的双稳态能量捕获机制，一定程度上解决了传统线性波浪能发电装置的缺陷，增加在低频入射波时的能量捕获效率。但是当激励振幅较小时，这种双稳态机制会由于不能跨过势垒而进行井内运动，其效率相对线性装置反而降低。

现有技术的缺点总结如下：针对装置的主动控制，由于对波浪进行预测需要额外的传感器，测量和分析仪器，对这些关键原件的可靠性依赖性比较大，对波浪时历预测的准确性比较敏感，在实际运用中会有很大的挑战；同时主动控制需要消耗大量电能，降低了装置的经济性。针对传统双稳态能量捕获机制，由于其势垒不变，在小幅值波浪下因发生势能井内运动而降低效率。

发明内容

本发明要解决的问题主要如下：传统浮子式波浪能装置的能量捕获效率整体而言比较低：因为传统浮子式波浪能装置作为一种振动系统，有特定固有频率，而外界海浪持续变化，一旦外界波浪频率偏离装置固有频率，其效率显著降低。简单的来讲就是传统装置的能量捕获的频率带宽比较窄，对于外界持续变化的海况适应性差。本发明主要解决传统装置能量捕获频率带宽窄的问题，通过增加捕获频率带宽来改善装置对多种海况的适应性，并提高能量捕获效率。具体方案如下：

一种自适应型双稳态浮子式波浪能发电装置，所述波浪能发电装置由机架、浮子、刚性杆、拉线式发电机、自适应双稳态机构、滑块构成；

所述机架设置有一水平板并开设有条状孔，在条状孔一侧设置有滑轨；

所述刚性杆一端铰接在所述浮子的顶部，另一端与拉线式发电机连接，该刚性杆穿过条状孔且两侧均设置有一组自适应双稳态机构；

所述自适应双稳态机构包括弹性装置和辅助伸缩装置，所述弹性装置一端与所述刚性杆相连，另一端通过滑块与辅助伸缩装置相连，所述辅助伸缩装置的另一端固定在水平板上，所述滑块滑动安装在所述滑轨上。

进一步的，在水平板两端均设置有固定块，刚性杆两侧的自适应双稳态机构的一端固定在所述固定块上。

进一步的，弹性装置为主弹簧，辅助伸缩装置为辅助弹簧或气缸。

进一步的，拉线式发电机还配备有灯泡，所述灯泡为亮度可调的灯泡。

进一步的，所述水平板两端还设置有竖直向下的稳定柱。

进一步的，浮子的半球形浮子，且平坦的一面与刚性杆铰接连接。

一种采用上述自适应型双稳态浮子式波浪能发电装置进行发电的方法，浮子带动刚性杆运动并通过拉线式发电机进行发电；