一種靜液驅動式波浪能發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種靜液驅動式波浪能發(fā)電裝置?，F有的振蕩浮子式波浪能發(fā)電裝置吸收效率低，發(fā)電穩(wěn)定性差。本發(fā)明的同步帶穿過機艙，上部與波浪能捕獲浮子固定，下部與平衡穩(wěn)定機構連接，中部與同步帶輪嚙合；同步帶輪固定在變速箱的輸入軸上，變速箱的輸出軸與波浪能發(fā)電裝置連接；平衡穩(wěn)定機構的殼體底部開設有多個殼體通水孔，同步帶穿過殼體頂部的吊環(huán)；伺服電機的輸出軸通過減速器與絲桿的一端固定，絲桿的另一端與活塞螺紋連接；活塞將水箱分隔成上、下兩個腔室，上腔室為氣腔，下腔室為海水腔；海水腔的底部開設有多個平衡箱通水孔；氣腔與多個氣囊連通。本發(fā)明可在整個波浪周期中吸收能量，且穩(wěn)定性好。
【專利說明】一種靜液驅動式波浪能發(fā)電裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于海洋能源【技術領域】，涉及發(fā)電裝置，具體涉及一種靜液驅動式波浪能發(fā)電裝置。
【背景技術】
[0002]地球表面約70%的面積被海洋所覆蓋，而海洋中除了擁有已被人類所熟知的水產、礦產資源外，更貯藏了大量的以潮汐、波浪、海水溫差、海流等形式存在的能源資源。其中波浪能具有能量密度大、分布區(qū)域廣等優(yōu)點，如果開發(fā)得當，將有效減緩當前能源危機的壓力。目前的波浪能利用技術主要有以下三種:振蕩水柱技術、振蕩浮子技術和越浪技術。振蕩浮子技術是利用波浪推動振蕩浮子上下運動來吸收波浪能的，但是發(fā)電裝置只能在振蕩浮子上升或下降時單方向吸收波浪能，也就是在每個波浪周期中，有二分之一的波浪能沒有被轉換吸收。因此，使得波浪能吸收效率低，發(fā)電穩(wěn)定性差。除此之外，發(fā)電裝置長期在海洋中工作，海洋多變的環(huán)境使其時刻面臨著被破壞的威脅，這就要求發(fā)電裝置必須具有較高的穩(wěn)定性來抵抗惡劣的工作環(huán)境。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對現有技術的不足，提供一種高效率、高穩(wěn)定性的靜液驅動式波浪能發(fā)電裝置，不僅可以在整個波浪周期中進行能量吸收，而且可以通過調整自身結構來提高裝置的穩(wěn)定性。
[0004]本發(fā)明包括波浪能捕獲浮子、同步帶傳動裝置、波浪能發(fā)電裝置、機艙、平衡穩(wěn)定機構和底座；所述的機艙通過支柱固定安裝在底座上，同步帶傳動裝置和波浪能發(fā)電裝置均設置在機艙內。所述的同步帶傳動裝置包括同步帶輪、同步帶、變速箱和同步帶張緊機構。所述的同步帶穿過機艙，上部與波浪能捕獲浮子固定，下部與平衡穩(wěn)定機構連接，中部與同步帶輪嚙合；所述的同步帶輪固定在變速箱的輸入軸上。所述的同步帶張緊機構張緊同步帶。
[0005]所述的波浪能發(fā)電裝置包括油箱、第一單向閥、單向液壓馬達、蓄電池、整流器、交流發(fā)電機、第二單向閥、梭閥和雙向變量泵。變速箱的輸出軸與雙向變量泵的輸入軸固定，雙向變量泵的第一進出油口與第一單向閥的出油口及梭閥的第一進油口連接，雙向變量泵的第二進出油口與第二單向閥的出油口及梭閥的第二進油口連接；所述第一單向閥的進油口及第二單向閥的進油口均與油箱連接；所述梭閥的出油口與單向液壓馬達的進油口連接，單向液壓馬達的出油口與油箱連接；所述單向液壓馬達的輸出軸與交流發(fā)電機連接；交流發(fā)電機輸出的交流電經過整流器轉換為直流電為蓄電池充電。
[0006]所述的平衡穩(wěn)定機構包括殼體、伺服電機、減速器、絲桿、活塞、平衡箱、氣囊和電源及驅動模塊。所述殼體的底部開設有多個殼體通水孔，頂部固定有吊環(huán)，同步帶傳動裝置的同步帶穿過吊環(huán)；伺服電機、減速器、絲桿、平衡箱、活塞、氣囊和電源及驅動模塊均設置在殼體內；所述的電源及驅動模塊控制伺服電機；所述伺服電機的輸出軸與減速器的輸入軸連接；減速器的輸出軸與絲桿的一端連接，絲桿的另一端從平衡箱的頂部伸入，并伸至底部；所述的活塞與絲桿螺紋連接，將平衡箱分隔成上、下兩個腔室，上腔室為氣腔，下腔室為海水腔；所述海水腔的底部開設有多個平衡箱通水孔，平衡箱通水孔的數量與殼體通水孔的數量相等；每個平衡箱通水孔與殼體對應的殼體通水孔對齊設置；所述的氣腔與多個氣囊連通。
[0007]所述的同步帶張緊機構包括第一固定張緊輪、壓縮彈簧、滑塊、活動張緊輪、第二固定張緊輪和液壓阻尼器。所述的活動張緊輪支架及液壓阻尼器的缸體均固定在機艙的內壁上；所述液壓阻尼器的活塞桿頭部與滑塊固定，滑塊與活動張緊輪固定；所述的壓縮彈簧套置在液壓阻尼器的活塞桿上；所述的滑塊開設有滑槽，滑塊與活動張緊輪支架滑動連接；滑槽的軸線與液壓阻尼器的活塞桿軸線平行。所述的第一固定張緊輪和第二固定張緊輪對稱設置在活動張緊輪兩側；同步帶依次纏繞在第一固定張緊輪、活動張緊輪及第二固定張緊輪上。
[0008]所述的單向液壓馬達為定量馬達或變量馬達。
[0009]所述的電源及驅動模塊包括供電系統、平衡穩(wěn)定控制器、傳感器和伺服驅動器；所述的供電系統包括蓄電池、逆變器、DC/DC電源轉換模塊、平衡穩(wěn)定控制器穩(wěn)壓芯片和傳感器穩(wěn)壓芯片。所述蓄電池的輸出端與逆變器的輸入端及DC/DC電源轉換模塊的輸入端連接；逆變器的輸出端與伺服驅動器的電源輸入端連接；DC/DC電源轉換模塊的輸出端與平衡穩(wěn)定控制器穩(wěn)壓芯片的輸入端、平衡穩(wěn)定控制器的第一電源輸入端連接；平衡穩(wěn)定控制器穩(wěn)壓芯片的輸出端與傳感器穩(wěn)壓芯片的輸入端、平衡穩(wěn)定控制器的第二電源輸入端連接；傳感器穩(wěn)壓芯片為傳感器供電；所述平衡穩(wěn)定控制器的傳感器輸入端與傳感器的輸出端連接，控制信號輸出端與伺服驅動器的轉速控制信號輸入端和轉向控制信號輸入端連接；所述伺服驅動器的交流電輸出端與伺服電機的電源輸入端連接，伺服電機的編碼器輸出端與伺服驅動器的編碼信號輸入端連接。
[0010]所述的傳感器為加速度傳感器，也可為速度傳感器或振動傳感器。
[0011]所述的平衡穩(wěn)定控制器包括單片機IC1、第一光電耦合器IC2、第二光電耦合器IC3、JTAG端子U、復位按鍵K、二極管D、電容C、第一限流電阻R1、第二限流電阻R2、第三限流電阻R3、第四限流電阻R4、第五限流電阻R5、第六限流電阻R6、第七限流電阻R7、第八限流電阻R8和第九限流電阻R9 ;所述的單片機ICl采用單片機ATmegal28，第一光電耦合器IC2和第二光電耦合器IC3的型號均為TLP521-1。
[0012]所述平衡穩(wěn)定控制器穩(wěn)壓芯片的輸出端輸出+5V電壓與單片機ICl的21腳、52腳、64腳，JTAG端子U的4腳、7腳，二極管D的負極，第一限流電阻Rl的一端、第六限流電阻R6的一端、第七限流電阻R7的一端、第八限流電阻R8的一端及第九限流電阻R9的一端連接。所述第一限流電阻Rl的另一端與復位按鍵K的一端、二極管D的正極、電容C的一端及單片機ICl的20腳連接；復位按鍵K的另一端和電容C的另一端連接并接地。所述JTAG端子U的I腳與單片機ICl的57腳、第九限流電阻R9的另一端連接，3腳與單片機ICl的55腳、第七限流電阻R7的另一端連接，5腳與單片機ICl的56腳、第八限流電阻R8的另一端連接，9腳與單片機ICl的54腳、第六限流電阻R6的另一端連接，2腳、10腳均接地，6腳、8腳均懸空。所述單片機ICl的22腳、53腳、63腳均接地。
[0013]所述的傳感器穩(wěn)壓芯片輸出+3.3V電壓與傳感器的I腳、6腳連接；傳感器的7腳與單片機ICl的10腳連接，14腳與單片機ICl的11腳連接，13腳與單片機ICl的12腳連接，12腳與單片機ICl的13腳連接，2腳、5腳均接地。所述的傳感器采用三軸加速度計MMA7455。
[0014]所述DC/DC電源轉換模塊的輸出端輸出+24V電壓與第三限流電阻R3的一端及第五限流電阻R5的一端連接；第三限流電阻R3的另一端與第一光電耦合器IC2的4腳及伺服驅動器的轉速控制信號輸入端連接，第五限流電阻R5的另一端與第二光電耦合器IC3的4腳及伺服驅動器的轉向控制信號輸入端連接；所述第一光電耦合器IC2的I腳與第二限流電阻R2的一端連接，第二限流電阻R2的另一端與單片機ICl的14腳連接；所述第二光電耦合器IC3的I腳與第四限流電阻R4的一端連接，第四限流電阻R4的另一端與單片機ICl的51腳連接；第一光電耦合器IC2的2腳、3腳及第二光電耦合器IC3的2腳、3腳均接地。
[0015]本發(fā)明的有益效果:
1、本發(fā)明中雙向變量泵的兩個進出油口與梭閥的兩個進油口并聯，無論雙向變量泵正轉或反轉，輸出的高壓油都可以經過梭閥被送至單向液壓馬達。即波浪能捕獲浮子上升或下降時，所捕獲的波浪能都可以被轉化吸收，與普通的振蕩浮子波浪能發(fā)電裝置相比，本發(fā)明波浪能吸收效率高，發(fā)電穩(wěn)定性好。
[0016]2、本發(fā)明采用同步帶傳動裝置將機械能傳遞給波浪能發(fā)電裝置，同步帶傳動裝置結構簡單有效，便于維護。
[0017]3、當本發(fā)明所處的工作環(huán)境惡劣時，通過控制平衡穩(wěn)定機構中的伺服電機，使活塞向上移動，可以增大海水腔的體積，海水進入海水腔，提高整體裝置的穩(wěn)定性；當工作環(huán)境穩(wěn)定時，使活塞向下移動，可以增大氣腔的體積，海水排出海水腔，有利于波浪能捕獲浮子捕獲更多的波浪能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的整體結構立體圖；
圖2為本發(fā)明的結構原理示意圖；
圖3為本發(fā)明中平衡穩(wěn)定機構的示意圖；
圖4為本發(fā)明中同步帶張緊機構的示意圖；
圖5為本發(fā)明中電源及驅動模塊的示意圖；
圖6為圖5中平衡穩(wěn)定控制器的電路圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0020]如圖1和2所示，一種靜液驅動式波浪能發(fā)電裝置包括波浪能捕獲浮子1、同步帶傳動裝置2、波浪能發(fā)電裝置、機艙3、平衡穩(wěn)定機構4和底座5 ;機艙3通過支柱固定安裝在底座5上，同步帶傳動裝置2和波浪能發(fā)電裝置均設置在機艙3內。同步帶傳動裝置2包括同步帶輪2-1、同步帶2-2、變速箱2-3和同步帶張緊機構。同步帶2-2穿過機艙3，上部與波浪能捕獲浮子I固定，下部與平衡穩(wěn)定機構4連接，中部與同步帶輪2-1嚙合；同步帶輪2-1固定在變速箱2-3的輸入軸上。同步帶張緊機構張緊同步帶2-2。波浪能捕獲浮子I可將波浪能轉換為動能和勢能，同步帶傳動裝置2將波浪能捕獲浮子I捕獲的波浪能傳遞給波浪能發(fā)電裝置。
[0021]波浪能發(fā)電裝置包括油箱3-1、第一單向閥3-2、單向液壓馬達3-3、蓄電池3-4、整流器3-5、交流發(fā)電機3-6、第二單向閥3-7、梭閥3-8和雙向變量泵3_9 ;單向液壓馬達3_3為定量馬達。變速箱2-3的輸出軸與雙向變量泵3-9的輸入軸固定，雙向變量泵3-9的第一進出油口 a與第一單向閥3-2的出油口及梭閥3-8的第一進油口 c連接，雙向變量泵3_9的第二進出油口 b與第二單向閥3-7的出油口及梭閥3-8的第二進油口 d連接；第一單向閥3-2的進油口及第二單向閥3-7的進油口均與油箱3-1連接；梭閥3-8的出油口與單向液壓馬達3-3的進油口連接，單向液壓馬達3-3的出油口與油箱3-1連接；單向液壓馬達3-3的輸出軸與交流發(fā)電機3-6連接；交流發(fā)電機3-6輸出的交流電經過整流器3-5轉換為直流電為蓄電池3-4充電。波浪能發(fā)電裝置的功能是將同步帶傳動裝置2輸出的機械能通過靜液壓傳動回路傳遞給交流發(fā)電機3-6，再將交流發(fā)電機輸出的交流電經過整流器3-5轉換為直流電存儲在蓄電池3-4中。
[0022]如圖3所示，平衡穩(wěn)定機構4包括殼體4-1、伺服電機4-2、減速器4_3、絲桿4_4、活塞4-5、平衡箱4-6、氣囊4-7和電源及驅動模塊4-8。殼體4_1的底部對稱開設有兩個殼體通水孔4-1-1，頂部固定有吊環(huán)4-9，同步帶傳動裝置的同步帶2-2穿過吊環(huán)4-9 ;伺服電機4-2、減速器4-3、絲桿4-4、活塞4-5、平衡箱4-6、氣囊4_7和電源及驅動模塊4_8均設置在殼體4-1內；電源及驅動模塊4-8控制伺服電機4-2，伺服電機4-2的輸出軸與減速器4-3的輸入軸連接；減速器4-3的輸出軸與絲桿4-4的一端連接，絲桿4-3的另一端從平衡箱4-6的頂部伸入，并伸至底部；活塞4-5與絲桿4-3螺紋連接，將平衡箱4-6分隔成上、下兩個腔室，上腔室為氣腔4-6-1，下腔室為海水腔4-6-2 ;海水腔4-6-2的底部開設有兩個平衡箱通水孔4-6-3，每個平衡箱通水孔4-6-3與殼體對應的殼體通水孔4-1-1對齊設置；氣腔4-6-1的兩側分別與一個氣囊4-7連通。平衡穩(wěn)定機構4的功能:首先是輔助波浪能捕獲浮子I進行能量捕獲，其次是工作環(huán)境惡劣時，提高整體裝置的穩(wěn)定性。
[0023]如圖4所示，同步帶張緊機構包括第一固定張緊輪2-4、壓縮彈簧2-5、滑塊2-6、活動張緊輪2-8、第二固定張緊輪2-9和液壓阻尼器2-10。活動張緊輪支架2-7及液壓阻尼器2-10的缸體均固定在機艙3的內壁上；液壓阻尼器2-10的活塞桿頭部與滑塊2-6固定，滑塊2-6與活動張緊輪2-8固定；壓縮彈簧2-5套置在液壓阻尼器的活塞桿上；滑塊2-6開設有滑槽，滑塊2-6與活動張緊輪支架2-7滑動連接；滑槽的軸線與液壓阻尼器2-10的活塞桿軸線平行。第一固定張緊輪2-4和第二固定張緊輪2-9對稱設置在活動張緊輪2-8兩側；同步帶2-2依次纏繞在第一固定張緊輪2-4、活動張緊輪2-8及第二固定張緊輪2-9上；滑塊2-6的位置在壓縮彈簧2-5、液壓阻尼器2-10的活塞桿和活動張緊輪2-8的共同作用下自動調整。
[0024]如圖5所示，電源及驅動模塊4-8包括供電系統、平衡穩(wěn)定控制器4-8-6、傳感器4-8-7和伺服驅動器4-8-8 ;傳感器4-8-7采用飛思卡爾公司的三軸加速度計MMA7455。供電系統包括蓄電池4-8-1、逆變器4-8-2、DC/DC電源轉換模塊4_8_3、平衡穩(wěn)定控制器穩(wěn)壓芯片4-8-4和傳感器穩(wěn)壓芯片4-8-5。蓄電池4-8-1的輸出端與逆變器4_8_2的輸入端及DC/DC電源轉換模塊4-8-3的輸入端連接；逆變器4-8-2的輸出端與伺服驅動器4_8_8的電源輸入端連接；DC/DC電源轉換模塊4-8-3的輸出端與平衡穩(wěn)定控制器穩(wěn)壓芯片4-8-4的輸入端、平衡穩(wěn)定控制器4-8-6的第一電源輸入端連接；平衡穩(wěn)定控制器穩(wěn)壓芯片4-8-4的輸出端與傳感器穩(wěn)壓芯片4-8-5的輸入端、平衡穩(wěn)定控制器4-8-6的第二電源輸入端連接；傳感器穩(wěn)壓芯片4-8-5為傳感器4-8-7供電；平衡穩(wěn)定控制器4-8-6的傳感器輸入端與傳感器4-8-7的輸出端連接，控制信號輸出端與伺服驅動器4-8-8的轉速控制信號輸入端和轉向控制信號輸入端連接；伺服驅動器4-8-8的交流電輸出端與伺服電機的電源輸入端連接，伺服電機4-2的編碼器輸出端與伺服驅動器4-8-8的編碼信號輸入端連接。
[0025]如圖6所不,平衡穩(wěn)定控制器4-8-6包括單片機IC1、第一光電稱合器IC2、第二光電耦合器IC3、JTAG端子U、復位按鍵K、二極管D、電容C、第一限流電阻R1、第二限流電阻R2、第三限流電阻R3、第四限流電阻R4、第五限流電阻R5、第六限流電阻R6、第七限流電阻R7、第八限流電阻R8和第九限流電阻R9 ;單片機ICl采用ATMEL公司的八位單片機ATmegal28，第一光電耦合器IC2和第二光電耦合器IC3的型號均為TLP521-1。
[0026]平衡穩(wěn)定控制器穩(wěn)壓芯片4-8-4的輸出端輸出+5V電壓與單片機ICl的21腳、52腳、64腳，JTAG端子U的4腳、7腳，二極管D的負極，第一限流電阻Rl的一端、第六限流電阻R6的一端、第七限流電阻R7的一端、第八限流電阻R8的一端及第九限流電阻R9的一端連接。第一限流電阻Rl的另一端與復位按鍵K的一端、二極管D的正極、電容C的一端及單片機ICl的20腳連接；復位按鍵K的另一端和電容C的另一端連接并接地。JTAG端子U的I腳與單片機ICl的57腳、第九限流電阻R9的另一端連接，3腳與單片機ICl的55腳、第七限流電阻R7的另一端連接，5腳與單片機ICl的56腳、第八限流電阻R8的另一端連接，9腳與單片機ICl的54腳、第六限流電阻R6的另一端連接，2腳、10腳均接地，6腳、8腳均懸空。單片機ICl的22腳、53腳、63腳均接地。
[0027]傳感器穩(wěn)壓芯片4-8-5輸出+3.3V電壓與傳感器4_8_7的I腳、6腳連接；傳感器4-8-7的7腳與單片機ICl的10腳連接，14腳與單片機ICl的11腳連接，13腳與單片機ICl的12腳連接，12腳與單片機ICl的13腳連接，2腳、5腳均接地。
[0028]DC/DC電源轉換模塊4-8-3的輸出端輸出+24V電壓與第三限流電阻R3的一端及第五限流電阻R5的一端連接；第三限流電阻R3的另一端與第一光電耦合器IC2的4腳及伺服驅動器4-8-8的轉速控制信號輸入端連接，第五限流電阻R5的另一端與第二光電耦合器IC3的4腳及伺服驅動器4-8-8的轉向控制信號輸入端連接；第一光電稱合器IC2的I腳與第二限流電阻R2的一端連接，第二限流電阻R2的另一端與單片機ICl的14腳連接；第二光電耦合器IC3的I腳與第四限流電阻R4的一端連接；第四限流電阻R4的另一端與單片機ICl的51腳連接；第一光電耦合器IC2的2腳、3腳及第二光電耦合器IC3的2腳、3腳均接地。
[0029]該靜液驅動式波浪能發(fā)電裝置可以吸收整個波浪周期的波浪能進行發(fā)電，其工作原理:
機艙3的安裝高度低于海水退潮時的最低海平面。當波浪帶動波浪能捕獲浮子I向上運動時，同步帶2-2在波浪能捕獲浮子I的牽引作用下向上移動，此時，同步帶輪2-1正轉。同步帶輪2-1的轉速很慢，如果直接與雙向變量泵3-9相連，輸出流量會很小，故通過變速箱2-3對同步帶輪2-1的轉速進行加速后傳遞給雙向變量泵3-9。此時，液壓油從油箱3-1經過第二單向閥3-7進入雙向變量泵3-9的第二進出油口 b，從雙向變量泵3-9的第一進出油口 a輸出的高壓油進入梭閥3-8的第一進油口 C，高壓油使梭閥3-8的第一進油口 c打開、第二進油口 d關閉。最后，高壓油從梭閥的出油口進入單向液壓馬達3-3，單向液壓馬達3-3帶動交流發(fā)電機3-6進行發(fā)電，再將電能經過整流器3-5轉換為直流電存儲在蓄電池3-4中。至此，完成波浪前半周期的波浪能吸收轉換。
[0030]同步帶2-2在波浪能捕獲浮子I和平衡穩(wěn)定機構4的共同作用下向下移動時，同步帶輪2-1反轉。變速箱2-3對同步帶輪2-1的轉速進行加速后傳遞給雙向變量泵3-9。此時，液壓油從油箱3-1經過第一單向閥3-2進入雙向變量泵3-9的第一進出油口 a，高壓油從雙向變量泵的第二進出油口 b輸出，進入梭閥3-8的第二進油口 d，高壓油使梭閥3-8的第二進油口 d打開、第一進油口 c關閉。最后，高壓油從梭閥的出油口進入單向液壓馬達
3-3，單向液壓馬達3-3帶動交流發(fā)電機3-6進行發(fā)電，再將電能進行整流、存儲。至此，完成波浪后半周期的波浪能吸收轉換。
[0031]下面結合圖3說明平衡穩(wěn)定機構4的工作原理:
當風浪較大時，電源及驅動模塊4-8得到緊急信號，通過控制伺服電機4-2轉動，使活塞4-5向上移動，將氣腔4-6-1中的氣體壓縮至氣囊4-7中，海水通過殼體通水孔4-1-1及平衡箱通水孔4-6-3進入海水腔4-6-2，平衡穩(wěn)定機構4的質量增大，裝置整體穩(wěn)定性增強。當工作環(huán)境穩(wěn)定時，控制伺服電機4-2轉動，使活塞4-5向下移動，將海水腔中的海水排入海洋，此時，波浪能捕獲浮子I捕獲波浪能。
[0032]下面結合圖4說明同步帶張緊機構的工作原理:
活動張緊輪2-8及滑塊2-6可在導軌上自由滑動。當同步帶2-2處于松弛狀態(tài)時，滑塊2-6受到液壓阻尼器2-10的活塞桿及壓縮彈簧2-5的作用力大于同步帶2-2作用于活動張緊輪2-8的作用力，此時，滑塊2-6向支架2-7方向滑動，使同步帶2-2張緊。同理，當同步帶2-2處于過緊狀態(tài)時，滑塊向液壓阻尼器2-10方向滑動，使同步帶2-2松緩。
[0033]下面結合圖5和6說明電源及驅動模塊4-8的工作原理:
如圖5和6所示，蓄電池4-8-1的輸出電壓為48V;逆變器4-8-2將蓄電池4-8-1的直流48V轉換為交流220V，為伺服驅動器4-8-8供電；DC/DC電源轉換模塊4_8_3將蓄電池4-8-1的直流48V轉換為直流24V，用來驅動第一光電耦合器IC2和第二光電耦合器IC3放大單片機ICl的脈沖信號；使用平衡穩(wěn)定控制器穩(wěn)壓芯片4-8-4將DC/DC電源轉換模塊
4-8-3輸出的直流24V轉換為5V，為單片機ICl供電；傳感器穩(wěn)壓芯片4_8_5將平衡穩(wěn)定控制器穩(wěn)壓芯片4-8-4輸出的直流5V轉換為3.3V為傳感器4_8_7供電。
[0034]平衡穩(wěn)定控制器4-8-6的MCU采用型號為ATmegal28的單片機IC1，由于單片機ICl的I/O 口只能輸出低電平為0V、高電平為5V的脈沖信號，而伺服驅動器4-8-8的控制輸入要求為低電平0V、高電平24V的脈沖信號,第一光電稱合器IC2和第二光電稱合器IC3的作用一方面是將單片機ICl的脈沖信號進行放大以與伺服驅動器4-8-8的控制輸入相匹配，另一方面是信號隔離，提高平衡穩(wěn)定控制器4-8-6的抗干擾性。當單片機ICl的14腳輸出低電平為0V、高電平為5V的脈沖信號時,第一光電I禹合器IC2的4腳輸出低電平為0V、高電平為24V的脈沖信號，通過第一光電耦合器IC2的4腳將轉速控制信號進行隔離放大后輸入到伺服驅動器的轉速控制信號輸入端，從而控制伺服電機4-2的轉速；同理，通過第二光電耦合器IC3，單片機ICl的51腳可以控制伺服電機4-2的轉向。
[0035]傳感器4-8-7采用飛思卡爾公司的三軸加速度計MMA7455，通過SPI通信方式與單片機ICl進行數據交換；JTAG端子U采用JTAG接口技術，可為單片機ICl下載、調試程序。
【權利要求】
1.一種靜液驅動式波浪能發(fā)電裝置，包括波浪能捕獲浮子、同步帶傳動裝置、波浪能發(fā)電裝置、機艙、平衡穩(wěn)定機構和底座，其特征在于:
所述的機艙通過支柱固定安裝在底座上，同步帶傳動裝置和波浪能發(fā)電裝置均設置在機艙內；所述的同步帶傳動裝置包括同步帶輪、同步帶、變速箱和同步帶張緊機構；所述的同步帶穿過機艙，上部與波浪能捕獲浮子固定，下部與平衡穩(wěn)定機構連接，中部與同步帶輪嚙合；所述的同步帶輪固定在變速箱的輸入軸上；所述的同步帶張緊機構張緊同步帶； 所述的波浪能發(fā)電裝置包括油箱、第一單向閥、單向液壓馬達、蓄電池、整流器、交流發(fā)電機、第二單向閥、梭閥和雙向變量泵；變速箱的輸出軸與雙向變量泵的輸入軸固定，雙向變量泵的第一進出油口與第一單向閥的出油口及梭閥的第一進油口連接，雙向變量泵的第二進出油口與第二單向閥的出油口及梭閥的第二進油口連接；所述第一單向閥的進油口及第二單向閥的進油口均與油箱連接；所述梭閥的出油口與單向液壓馬達的進油口連接，單向液壓馬達的出油口與油箱連接；所述單向液壓馬達的輸出軸與交流發(fā)電機連接；交流發(fā)電機輸出的交流電經過整流器轉換為直流電為蓄電池充電； 所述的平衡穩(wěn)定機構包括殼體、伺服電機、減速器、絲桿、活塞、平衡箱、氣囊和電源及驅動模塊；所述殼體的底部開設有多個殼體通水孔，頂部固定有吊環(huán)，同步帶傳動裝置的同步帶穿過吊環(huán)；伺服電機、減速器、絲桿、平衡箱、活塞、氣囊和電源及驅動模塊均設置在殼體內；所述的電源及驅動模塊控制伺服電機；所述伺服電機的輸出軸與減速器的輸入軸連接；減速器的輸出軸與絲桿的一端連接，絲桿的另一端從平衡箱的頂部伸入，并伸至底部；所述的活塞與絲桿螺紋連接，將平衡箱分隔成上、下兩個腔室，上腔室為氣腔，下腔室為海水腔；所述海水腔的底部開設有多個平衡箱通水孔，平衡箱通水孔的數量與殼體通水孔的數量相等；每個平衡箱通水孔與殼體對應的殼體通水孔對齊設置；所述的氣腔與多個氣囊連通。
2.根據權利要求1所述的一種靜液驅動式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:所述的同步帶張緊機構包括第一固定張緊輪、壓縮彈簧、滑塊、活動張緊輪、第二固定張緊輪和液壓阻尼器；所述的活動張緊輪支架及液壓阻尼器的缸體均固定在機艙的內壁上；所述液壓阻尼器的活塞桿頭部與滑塊固定，滑塊與活動張緊輪固定；所述的壓縮彈簧套置在液壓阻尼器的活塞桿上；所述的滑塊開設有滑槽，滑塊與活動張緊輪支架滑動連接；滑槽的軸線與液壓阻尼器的活塞桿軸線平行；所述的第一固定張緊輪和第二固定張緊輪對稱設置在活動張緊輪兩側；同步帶依次纏繞在第一固定張緊輪、活動張緊輪及第二固定張緊輪上。
3.根據權利要求1所述的一種靜液驅動式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:所述的單向液壓馬達為定量馬達或變量馬達。
4.根據權利要求1所述的一種靜液驅動式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:所述的電源及驅動模塊包括供電系統、平衡穩(wěn)定控制器、傳感器和伺服驅動器；所述的供電系統包括蓄電池、逆變器、DC/DC電源轉換模塊、平衡穩(wěn)定控制器穩(wěn)壓芯片和傳感器穩(wěn)壓芯片；所述蓄電池的輸出端與逆變器的輸入端及DC/DC電源轉換模塊的輸入端連接；逆變器的輸出端與伺服驅動器的電源輸入端連接；DC/DC電源轉換模塊的輸出端與平衡穩(wěn)定控制器穩(wěn)壓芯片的輸入端、平衡穩(wěn)定控制器的第一電源輸入端連接；平衡穩(wěn)定控制器穩(wěn)壓芯片的輸出端與傳感器穩(wěn)壓芯片的輸入端、平衡穩(wěn)定控制器的第二電源輸入端連接；傳感器穩(wěn)壓芯片為傳感器供電；所述平衡穩(wěn)定控制器的傳感器輸入端與傳感器的輸出端連接，控制信號輸出端與伺服驅動器的轉速控制信號輸入端和轉向控制信號輸入端連接；所述伺服驅動器的交流電輸出端與伺服電機的電源輸入端連接，伺服電機的編碼器輸出端與伺服驅動器的編碼信號輸入端連接。
5.根據權利要求4所述的一種靜液驅動式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:所述的傳感器為加速度傳感器，也可為速度傳感器或振動傳感器。
6.根據權利要求4所述的一種靜液驅動式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:所述的平衡穩(wěn)定控制器包括單片機ICl、第一光電耦合器IC2、第二光電耦合器IC3、JTAG端子U、復位按鍵K、二極管D、電容C、第一限流電阻R1、第二限流電阻R2、第三限流電阻R3、第四限流電阻R4、第五限流電阻R5、第六限流電阻R6、第七限流電阻R7、第八限流電阻R8和第九限流電阻R9 ;所述的單片機ICl米用單片機ATmegal28,第一光電稱合器IC2和第二光電稱合器IC3的型號均為TLP521-1 ； 所述平衡穩(wěn)定控制器穩(wěn)壓芯片的輸出端輸出+5V電壓與單片機ICl的21腳、52腳、64腳，JTAG端子U的4腳、7腳，二極管D的負極，第一限流電阻Rl的一端、第六限流電阻R6的一端、第七限流電阻R7的一端、第八限流電阻R8的一端及第九限流電阻R9的一端連接；所述第一限流電阻Rl的另一端與復位按鍵K的一端、二極管D的正極、電容C的一端及單片機ICl的20腳連接；復位按鍵K的另一端和電容C的另一端連接并接地；所述JTAG端子U的I腳與單片機ICl的57腳、第九限流電阻R9的另一端連接，3腳與單片機ICl的55腳、第七限流電阻R7的另一端連接 ，5腳與單片機ICl的56腳、第八限流電阻R8的另一端連接，9腳與單片機ICl的54腳、第六限流電阻R6的另一端連接，2腳、10腳均接地，6腳、8腳均懸空；所述單片機ICl的22腳、53腳、63腳均接地； 所述的傳感器穩(wěn)壓芯片輸出+3.3V電壓與傳感器的I腳、6腳連接；傳感器的7腳與單片機ICl的10腳連接，14腳與單片機ICl的11腳連接，13腳與單片機ICl的12腳連接，12腳與單片機ICl的13腳連接，2腳、5腳均接地；所述的傳感器采用三軸加速度計MMA7455 ； 所述DC/DC電源轉換模塊的輸出端輸出+24V電壓與第三限流電阻R3的一端及第五限流電阻R5的一端連接；第三限流電阻R3的另一端與第一光電耦合器IC2的4腳及伺服驅動器的轉速控制信號輸入端連接，第五限流電阻R5的另一端與第二光電耦合器IC3的4腳及伺服驅動器的轉向控制信號輸入端連接；所述第一光電耦合器IC2的I腳與第二限流電阻R2的一端連接，第二限流電阻R2的另一端與單片機ICl的14腳連接；所述第二光電耦合器IC3的I腳與第四限流電阻R4的一端連接；第四限流電阻R4的另一端與單片機ICl的51腳連接；第一光電耦合器IC2的2腳、3腳及第二光電耦合器IC3的2腳、3腳均接地。
【文檔編號】F03B13/14GK103758684SQ201410016674
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月14日 優(yōu)先權日:2014年1月14日
【發(fā)明者】許明, 劉彥輝, 陳國金 申請人:杭州電子科技大學