本發(fā)明涉及的是一種海上波浪發(fā)電領域的技術,具體是一種帶校流閥組和雙蓄勢器的漂浮式波浪能轉換器。
背景技術:
我國能源消耗巨大,現(xiàn)有的電能70%來自于燃燒煤炭的火力發(fā)電,而鋼鐵、水泥、化工等高能耗行業(yè)每年也需要消耗大量的煤炭。燃煤對我國嚴重超標的PM2.5濃度貢獻率在61%左右,為改善生存環(huán)境,人們越來越多地把目光投向可再生能源的開發(fā)與利用,其中波浪能的開發(fā)利用將改善因燃燒礦物能源對環(huán)境造成的破壞,緩解礦物能源逐漸枯竭的危機。根據(jù)海洋觀測資料統(tǒng)計,中國沿海海域年平均波高在2.0m左右,波浪周期平均6s左右。中國臺灣及福建、浙江、廣東等沿海沿岸波浪能的密度可達5~8kW/m,波浪能資源十分豐富,總量約有5億千瓦,可開發(fā)利用的約1億千瓦。經(jīng)過對現(xiàn)有技術的檢索發(fā)現(xiàn),中國專利文獻號CN102506005A,公開(公告)日2012.06.20,公開了一種基于參數(shù)共振的浮子-液壓波能發(fā)電裝置和方法,包括:一個浮子,浮子與錨固點之間連接的是一個帶有液壓缸的伸縮桿,液壓缸的上下兩個液壓腔的液壓進出口分別與上液壓調(diào)節(jié)閥、下液壓調(diào)節(jié)閥管路連接,上液壓調(diào)節(jié)閥、下液壓調(diào)節(jié)閥與橋型整流閥管路連接,橋型整流閥與液壓馬達管路連接,液壓馬達與發(fā)電機軸連接,伸縮桿上還設置有與液壓缸同步伸縮的氣缸,氣缸帶有氣室,氣缸與氣室之間設有氣閥。液壓缸上設置有位移傳感器,位移傳感器與控制器電連接,控制器與氣閥電連接。但是該技術中發(fā)電機輸出功率不穩(wěn)定,浪高小到一定程度時容易導致電力供應不足,同時發(fā)電機輸出電壓范圍變化太大,不利于電力變換器的設計和研制。
技術實現(xiàn)要素:
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術存在的上述不足,提出了一種漂浮式波浪能轉換器,能夠提高波浪能轉換器發(fā)電機功率輸出的穩(wěn)定性,提高能量轉換效率。本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的,本發(fā)明包括:浮筒、液壓缸、校流閥組、高壓蓄勢器、低壓蓄勢器、液壓馬達、發(fā)電機和穩(wěn)固裝置,其中:液壓缸一端設置有活塞桿,活塞桿伸出端與浮筒固定連接,液壓缸上端口、液壓缸下端口分別與校流閥組管路連接,校流閥組分別與高壓蓄勢器、低壓蓄勢器管路連接,高壓蓄勢器與液壓馬達的液壓進口管路連接,低壓蓄勢器與液壓馬達的液壓出口管路連接,液壓馬達與發(fā)電機軸連接,穩(wěn)固裝置與液壓缸底部固定連接;所述的校流閥組由第一閥門、第二閥門、第三閥門和第四閥門相連成環(huán),其中:第一閥門和第四閥門出口與高壓蓄勢器進口相連,第二閥門出口分別與液壓缸上端口、第一閥門進口相連,第三閥門出口分別與液壓缸下端口、第四閥門進口相連,第二閥門和第三閥門進口與低壓蓄勢器出口相連。技術效果與現(xiàn)有技術相比,本發(fā)明能夠提高波浪能轉換器發(fā)電機功率輸出的穩(wěn)定性,提高能量轉換效率,同時減小發(fā)電機輸出電壓的變化范圍,有利于電力變換器的設計和研制。附圖說明圖1為本發(fā)明的結構示意圖;圖中:浮筒1、液壓缸2、活塞桿21、活塞22、液壓缸上端口23、液壓缸下端口24、校流閥組3、第一閥門31、第二閥門32、第三閥門33、第四閥門34、高壓蓄勢器4、低壓蓄勢器5、液壓馬達6、發(fā)電機7、三角吊架8、穩(wěn)固裝置9、支柱91、壓載水箱92、懸鏈式錨泊纜93。具體實施方式下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明,本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行實施,給出了詳細的實施方式和具體的操作過程,但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。實施例1如圖1所示,本實施例包括:浮筒1、液壓缸2、校流閥組3、高壓蓄勢器4、低壓蓄勢器5、液壓馬達6、發(fā)電機7和穩(wěn)固裝置9,其中:液壓缸2一端設置有活塞桿21,活塞桿21伸出端與浮筒1固定連接,液壓缸上端口23、液壓缸下端口24分別與校流閥組3管路連接,校流閥組3分別與高壓蓄勢器4、低壓蓄勢器5管路連接,高壓蓄勢器4與液壓馬達6的液壓進口管路連接,低壓蓄勢器5與液壓馬達6的液壓出口管路連接,液壓馬達6與發(fā)電機7軸連接,穩(wěn)固裝置9與液壓缸2底部固定連接;所述的校流閥組3由第一閥門31、第二閥門32、第三閥門33和第四閥門34相連成環(huán),其中:第一閥門31和第四閥門34的出口與高壓蓄勢器4的進口相連,第二閥門32的出口分別與液壓缸上端口23、第一閥門31的進口相連,第三閥門33的出口分別與液壓缸下端口24、第四閥門34的出口相連,第二閥門32和第三閥門33的進口與低壓蓄勢器5的出口相連。所述的浮筒1上裝有三角吊架8,便于浮筒1的安裝和吊裝維修。所述的穩(wěn)固裝置9包括:依次固定連接的支柱91、壓載水箱92和懸鏈式錨泊纜93,其中:支柱91起到連接液壓缸2和壓載水箱92的作用,壓載水箱92用于調(diào)整整個系統(tǒng)的吃水和浮態(tài),懸鏈式錨泊纜93將整個系統(tǒng)泊于海底巖土層內(nèi)。本發(fā)明的工作過程如下:當海面上浪高足夠大時,浮筒1將隨著波浪的起伏帶動活塞桿21做垂蕩運動,活塞桿21帶動活塞22在液壓缸2內(nèi)做上下往復運動。當活塞22向上運動時,液壓缸2內(nèi)的上部液壓油承壓,壓力升高,高壓液壓油通過液壓缸上端口23進入油管,后經(jīng)第一閥門31流出并沿油管流進高壓蓄勢器4,高壓蓄勢器4內(nèi)液壓油達到一定壓力后沿油管流進液壓馬達6,液壓馬達6驅動發(fā)電機7發(fā)出電力,所發(fā)出的電力經(jīng)電力變換器變換后被送入當?shù)氐慕涣麟娋W(wǎng);上述過程中,液壓馬達6內(nèi)的液壓油經(jīng)油管流進低壓蓄勢器5,如果低壓蓄勢器5內(nèi)的壓力累積的足夠高,這時低壓蓄勢器5內(nèi)的液壓油先后經(jīng)第二閥門32和第一閥門31流出并沿油管流進高壓蓄勢器4,形成循環(huán),提高了可做功的液壓油的利用率,進而提高了能量轉換的效率;如果低壓蓄勢器5內(nèi)的壓力達不到壓力要求,這時液壓油將經(jīng)第三閥門33流出并沿油管流進液壓缸下端口24。當活塞22向下運動時,液壓缸2內(nèi)的下部液壓油承壓,壓力升高,高壓液壓油通過液壓缸下端口24進入油管,后經(jīng)第四閥門34流出并沿油管流進高壓蓄勢器4,高壓蓄勢器4內(nèi)液壓油達到一定壓力后沿油管流進液壓馬達6,液壓馬達6驅動發(fā)電機17發(fā)出電力,所發(fā)出的電力經(jīng)電力變換器變換后被送入當?shù)亟涣麟娋W(wǎng);上述過程中,液壓馬達6內(nèi)的液壓油經(jīng)油管流進低壓蓄勢器5,如果低壓蓄勢器5內(nèi)的壓力累計的足夠高,這時低壓蓄勢器5內(nèi)的液壓油先后經(jīng)第三閥門33和第四閥門34流出并沿油管流進高壓蓄勢器4,形成循環(huán);如果低壓蓄勢器4內(nèi)的壓力達不到壓力要求,這時液壓油將經(jīng)第二閥門32流出并沿油管流進液壓缸上端口23。由于本發(fā)明中的高壓蓄勢器4內(nèi)經(jīng)常保持有足夠壓力的液壓油,因此在風停浪靜的時段,這部分高壓液壓油仍能夠沿油管流進液壓馬達6并驅動發(fā)電機7發(fā)出電力,不至于造成停發(fā)電現(xiàn)象,保證了波浪能轉換器的發(fā)電機功率輸出的穩(wěn)定性,同時發(fā)電機輸出電壓的變化范圍小,有利于電力變換器的設計和研制;同時本發(fā)明中的低壓蓄勢器5也可提供一部分壓力足夠高的液壓油,為避免停發(fā)電現(xiàn)象提供了額外的保障。本實施例通過以下參數(shù)進行仿真模擬:所述的浮筒1的結構參數(shù)為:直徑×高=20m×15m。所述的液壓缸2的油缸直徑為8m,油缸的本體高度為25m。所述的高壓蓄勢器4的直徑為8m。所述的低壓蓄勢器5的直徑為8m。所述的發(fā)電機7的額定功率為286kW。所述的三角吊架8包括3根圓鋼,每根圓鋼的直徑×長=0.25m×18m。所述的支柱91的結構參數(shù)為:直徑×高=4m×220m。所述的壓載水箱92的結構參數(shù)為:直徑×高=30m×5m。所述的懸鏈式錨泊纜93是直徑為0.45m的鋼纜。本實施例基于上述參數(shù),通過Matlab/Simulink建立本發(fā)明的仿真模型,得到輸出相電壓和輸出功率的變化范圍,其中輸出相電壓僅在130V-220V之間變化,輸出功率僅在280kW附近微幅變化。