一種槳式波浪能發(fā)電裝置及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及可再生能源發(fā)電技術(shù)和海洋裝備領(lǐng)域，具體涉及一種槳式波浪能發(fā)電
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]隨著世界經(jīng)濟(jì)不斷地高速發(fā)展，世界各國(guó)對(duì)能源的需求量急劇增長(zhǎng)。當(dāng)前出現(xiàn)的全球石油危機(jī)，使人們更加清醒地認(rèn)識(shí)到能源在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中所起到的重要作用。
[0003]根據(jù)波浪能裝置放置的位置，可將其分為三類:離岸式、近岸式、沿岸式。近岸式波浪能裝置由于離岸近，維護(hù)方便，成本低等一系列有點(diǎn)受到了社會(huì)的廣泛關(guān)注。但是，沿海地區(qū)特殊的氣候條件，容易受到臺(tái)風(fēng)等惡劣氣候的干擾，加上海水對(duì)金屬材料的腐蝕性，容易造成電子元器件的損壞，這就造成了裝置的穩(wěn)定性和安全性下降，尤其是波浪能轉(zhuǎn)換裝置的穩(wěn)定性和安全性的下降，且大多數(shù)情況下對(duì)波浪能發(fā)電裝置并沒(méi)有進(jìn)行有效控制，普遍造成發(fā)電效率低下的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:克服上述現(xiàn)有波浪能技術(shù)的穩(wěn)定性和安全性差，效率低等不足，提供一種槳式波浪能發(fā)電裝置及其控制方法，它能將波浪橫向移動(dòng)的能量高效地轉(zhuǎn)化為電能，同時(shí)機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單便于拆卸和安裝。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:一種槳式波浪能發(fā)電裝置，包括發(fā)電艙、槳、立柱、彈簧、傳動(dòng)桿、T型桿、控制電路；傳動(dòng)桿包括傳動(dòng)桿a、傳動(dòng)桿b、傳動(dòng)桿c，傳動(dòng)桿d，T型桿包括T型桿a、T型桿b。其特征是:裝置整體通過(guò)立柱安放在海底基礎(chǔ)上；立柱上方安裝發(fā)電艙，發(fā)電艙內(nèi)安裝電磁發(fā)電裝置；槳的一端通過(guò)彈簧固定于發(fā)電艙側(cè)壁，槳的中部通過(guò)與T型桿a的一端相連，T型桿a的另一端與發(fā)電艙底部連接；所述控制電路包括速度傳感器、水位傳感器、電壓傳感器、電流傳感器、η個(gè)繼電器、整流器、MCU、DC-DC變換器、驅(qū)動(dòng)模塊、第一電容、第二電容、負(fù)載。
[0006]所述的一種槳式波浪能發(fā)電裝置，其特征是:槳通過(guò)傳動(dòng)桿a、傳動(dòng)桿b、傳動(dòng)桿C，傳動(dòng)桿d與電磁發(fā)電裝置連接，傳動(dòng)桿a與傳動(dòng)桿b的一端與槳的中間部位相連，傳動(dòng)桿a與傳動(dòng)桿b的另一端與傳動(dòng)桿c相連，傳動(dòng)桿c的中部與T型桿b的一端相連，T型桿b的另一端與發(fā)電艙底部連接，傳動(dòng)桿c的另一端與傳動(dòng)桿d的一端相連。
[0007]所述的一種槳式波浪能發(fā)電裝置，其特征是:電磁發(fā)電裝置中放有一個(gè)圓柱形電磁鐵。
[0008]所述的一種槳式波浪能發(fā)電裝置，其特征是:電磁發(fā)電裝置中的電磁鐵的一側(cè)焊接有傳動(dòng)桿d的另一端。
[0009]所述的一種槳式波浪能發(fā)電裝置，其特征是:電磁發(fā)電裝置中的電磁鐵與槳柄、傳動(dòng)桿a、傳動(dòng)桿b、傳動(dòng)桿C，傳動(dòng)桿d都在一個(gè)平面內(nèi)。
[0010]所述的一種槳式波浪能發(fā)電裝置，其特征是:電磁發(fā)電裝置中的電磁鐵周圍繞有η段線圈，形成一個(gè)內(nèi)部空的圓柱形通道。
[0011]所述的一種槳式波浪能發(fā)電裝置，其特征是:所述整流器的兩相輸入端與線圈的兩相輸出端連接，整流器的單相輸出正端與第一電容的正極連接，整流器的單相輸出負(fù)端接地，第一電容負(fù)極接地；所述電壓傳感器的待測(cè)電壓輸入端與第一電容正極連接，電壓傳感器待測(cè)電壓輸出端接地，電壓傳感器的測(cè)量信號(hào)輸出端與MCU連接；所述電流傳感器的待測(cè)電流輸入端與電壓傳感器正極連接，電流傳感器的待測(cè)電流輸出端與DC-DC變換器的輸入端連接，電流傳感器的測(cè)量信號(hào)輸出端與MCU連接；所述DC-DC變換器的脈寬調(diào)制信號(hào)輸入端與驅(qū)動(dòng)模塊一端連接、驅(qū)動(dòng)模塊另外一端與MCU連接；DC-DC變換器的輸出端與第二電容正極連接；第二電容負(fù)極接地；所述水位傳感器的測(cè)量信號(hào)輸出端與MCU連接；所述速度傳感器的測(cè)量信號(hào)輸出端與MCU連接；所述負(fù)載一端與第二電容正極連接，負(fù)載另外一端接地；所述繼電器的信號(hào)輸入端與MCU連接，所述第k個(gè)繼電器正接線端與第k-Ι個(gè)線圈的一端連接，第k個(gè)繼電器負(fù)接線端與第k個(gè)線圈的一端連接。
[0012]所述速度傳感器和水位傳感器固定于立柱上。
[0013]:所述水位傳感器采用LC-SWl。
[0014]所述速度傳感器采用ZLS-PX。
[0015]—種槳式波浪能發(fā)電裝置控制方法，其特征在于，所述方法具體包括步驟:
[0016]步驟1:采集槳式波浪能發(fā)電所在水域的波浪速度Sw和波浪高度Hw;
[0017]步驟2:在步驟I上，通過(guò)MCU控制繼電器的閉合個(gè)數(shù)，改變線圈有效被磁場(chǎng)切割的個(gè)數(shù)，得到該裝置最大功率對(duì)應(yīng)的線圈閉合個(gè)數(shù)；
[0018]步驟3:在步驟2上，控制MCU控制繼電器閉合個(gè)數(shù)，采用擾動(dòng)觀察法以設(shè)定步長(zhǎng)調(diào)節(jié)DC-DC變換器跟蹤最大功率；
[0019]步驟4:當(dāng)擾動(dòng)觀察法求得的擾動(dòng)前后的功率差值大于等于設(shè)定閾值I；時(shí)，說(shuō)明波浪能量發(fā)生變化，重復(fù)步驟I至步驟4。
[0020]本發(fā)明的工作原理是通過(guò)設(shè)置槳，波浪的橫向運(yùn)動(dòng)能夠推動(dòng)槳，槳被推動(dòng)后能帶動(dòng)傳動(dòng)桿，進(jìn)而帶動(dòng)電磁鐵的往返運(yùn)動(dòng)，電磁鐵的不斷運(yùn)動(dòng)使線圈內(nèi)的磁通量改變，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，線圈就會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所產(chǎn)生的有益效果是:通過(guò)設(shè)置槳，利用波浪的橫向運(yùn)動(dòng)將波浪能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而使線圈內(nèi)的磁通量發(fā)生改變，進(jìn)而產(chǎn)生電能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性尚，米用以上控制方法能夠有效提尚波浪能發(fā)電效率。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明的控制電路圖；
[0024]圖3為本發(fā)明提供的一種槳式波浪能發(fā)電裝置控制方法的流程圖；
[0025]圖中:1_發(fā)電艙、2-槳、3-立柱、4-彈簧、5-傳動(dòng)桿a、6_傳動(dòng)桿b、7_傳動(dòng)桿C、8-傳動(dòng)桿d、9-T型桿a、1-T型桿b、11-電磁發(fā)電裝置、12-水面、111-電磁鐵、112-線圈、13-水位傳感器、14-速度傳感器、15-整流器、16-第一電容、17-電壓傳感器、18-電流傳感器、19-第二電容。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0027]請(qǐng)參閱圖1-2:—種槳式波浪能發(fā)電裝置，包括發(fā)電艙1、槳2、立柱3、彈簧4、傳動(dòng)桿、T型桿、控制電路；傳動(dòng)桿包括傳動(dòng)桿a5、傳動(dòng)桿b6、傳動(dòng)桿c7，傳動(dòng)桿d8，T型桿包括T型桿a9、T型桿blO。其特征是:裝置整體通過(guò)立柱3安放在海底基礎(chǔ)上；立柱3上方安裝發(fā)電艙1，發(fā)電艙I內(nèi)安裝電磁發(fā)電裝置11 ;槳2的一端通過(guò)彈簧4固定于發(fā)電艙側(cè)壁，槳2的中部通過(guò)與T型桿a9的一端相連，T型桿a9的另一端與發(fā)電艙I底部連接；控制電路包括速度傳感器14、水位傳感器13、電壓傳感器17、電流傳感器18、η個(gè)繼電器、整流器15、MCU, DC-DC變換器、驅(qū)動(dòng)模塊、第一電容16、第二電容19、負(fù)載。
[0028]所述的一種槳式波浪能發(fā)電裝置，其特征是:槳通過(guò)傳動(dòng)桿a5、傳動(dòng)桿b6、傳動(dòng)桿c7，傳動(dòng)桿d8與電磁發(fā)電裝置11連接，傳動(dòng)桿a5與傳動(dòng)桿b6的一端與槳的中間部位相連，傳動(dòng)桿a5與傳動(dòng)桿blO的另一端與傳動(dòng)桿c7相連，傳動(dòng)桿c7的中部與T型桿blO的一端相連，T