本实用新型专利技术公开了一种振荡浮子式波浪能发电装置的平衡稳定机构。现有振荡浮子式发电装置中未发现能随着风浪环境的变化而调节装置的稳定结构。本实用新型专利技术中壳体的底部开设有多个壳体通水孔，顶部固定有吊环；电源及驱动模块控制伺服电机，伺服电机的输出轴与减速器的输入轴固定；减速器的输出轴与丝杆的一端固定，丝杆的另一端从平衡箱顶部伸至底部；活塞与丝杆螺纹连接，将平衡箱分隔成上、下两个腔室，上腔室为气腔，下腔室为海水腔；海水腔的底部开设有多个平衡箱通水孔；每个平衡箱通水孔与壳体对应的壳体通水孔对齐设置；气腔与多个气囊连通。本实用新型专利技术能调节自身结构以提高发电装置的整体平衡稳定性。
【技术实现步骤摘要】
振荡浮子式波浪能发电装置的平衡稳定机构
本技术属于海洋能源利用
，涉及振荡浮子式波浪能发电装置，具体涉及一种振荡浮子式波浪能发电装置的平衡稳定机构。
技术介绍
随着社会现代化进程的加速，人类对能源的需求与日俱增，能源短缺问题也越来越明显，而解决这一问题的有效途径就是开发利用新型能源。海洋波浪能作为一种环保可再生新能源越来越受到全世界的关注，其研究和利用日益广泛。我国拥有1.8万公里的海岸线、6000多个岛屿及490万平方公里的管辖海域海洋面积，据世界能源委员会的调查显示，我国沿海的波浪能储量约为700万千瓦，有着广阔的开发前景。目前的波浪能发电装置主要有以下三种类型:一、振荡水柱式发电装置，该装置是利用波浪带动气室内的水柱作上下往复运动，从而使水柱上部的空气柱产生振荡运动，再由空气推动发电装置发电。该装置对波浪能密度要求较高，适用于大风浪区域，但建造成本高、波浪能转换效率低；二、聚波蓄能式发电装置，该装置是利用逐渐变窄的波道使波高不断增加，直到波峰高过波道的边墙而溢出至蓄水库中，再利用水轮发电机组进行发电。该装置可靠性好、维护方便，但对地形和波道要求严格；三、振荡浮子式发电装置，该装置是利用波浪推动浮子运动来吸收波浪能，再由浮子带动机械或液压装置结构驱动发电装置来发电。该装置吸收波浪能效率高、结构简单。但是浮子振荡太剧烈会削弱整个发电装置的平衡稳定性，甚至破坏结构可靠性。因此振荡浮子式发电装置仅适用于波浪能密度较低的场合，在恶劣的海洋环境中整个发电装置的稳定性不高、可靠性低。而现实的海洋环境多变，尤其是大风浪及其不可准确预测性，要求振荡浮子式发电装置必须本身具有较高的平衡稳定性来抵抗恶劣的工作环境，而且这种平衡稳定性最好能够与风浪环境相适应，即风浪大时，平衡稳定机构调节到较大的作用阈值，以削弱风浪对发电装置稳定性及结构的破坏，而风浪小时，平衡稳定机构调节到较小的作用阈值，以提高浮子的振动程度而提高发电效率。据已检索的大量文献资料，振荡浮子式发电装置中未发现其本身自带的平衡稳定机构具有自适应性，即能够随着风浪环境的变化而调节装置的稳定结构。目前在振荡浮子发电装置的平衡稳定机构都为不可调节的质量块，通过质量块对浮子的拖拽，以减小大风浪时浮子的振荡程度。例如，申请号为201110337128.3，名称为“多振荡浮子式波浪能液压发电装置”的专利技术专利中，配重体通过传动索与振荡浮子相连，配重体的作用主要有两点:一是配合浮子拉紧传动索；二是提高装置整体的平衡稳定性。申请号为201220616249.1,名称为“漂浮型振荡浮子式液压波浪能发电装置”的技术专利中，配重物也为不可调节的质量块。上述专利中，配重体都是不可调节的质量块，装置的稳定性在安装完成时便完全确定，如遇较大风浪时，无法调整自身结构对风浪做出响应以提高整体装置的稳定性。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种振荡浮子式波浪能发电装置的平衡稳定机构，该平衡稳定机构能够随着风浪环境的变化而调节自身结构以提高发电装置的整体平衡稳定性。本技术包括壳体、伺服电机、减速器、丝杆、活塞、平衡箱、气囊和电源及驱动模块。所述壳体的底部开设有多个壳体通水孔，顶部固定有吊环；伺服电机、减速器、丝杆、活塞、平衡箱、气囊和电源及驱动模块均设置在壳体内；所述的电源及驱动模块控制伺服电机，伺服电机的输出轴与减速器的输入轴固定；所述减速器的输出轴与丝杆的一端固定，丝杆的另一端从平衡箱的顶部伸入，并伸至底部；所述的活塞与丝杆螺纹连接，将平衡箱分隔成上、下两个腔室，上腔室为气腔，下腔室为海水腔；所述海水腔的底部开设有多个平衡箱通水孔，平衡箱通水孔的数量与壳体通水孔的数量相等；每个平衡箱通水孔与壳体对应的壳体通水孔对齐设置；所述的气腔与多个气囊连通。所述的电源及驱动模块包括供电系统、平衡稳定控制器、传感器和伺服驱动器；所述的供电系统包括蓄电池、逆变器、DC/DC电源转换模块、平衡稳定控制器稳压芯片和传感器稳压芯片。所述蓄电池的输出端与逆变器的输入端及DC/DC电源转换模块的输入端连接；逆变器的输出端与伺服驱动器的电源输入端连接；DC/DC电源转换模块的输出端与平衡稳定控制器稳压芯片的输入端、平衡稳定控制器的第一电源输入端连接；平衡稳定控制器稳压芯片的输出端与传感器稳压芯片的输入端、平衡稳定控制器的第二电源输入端连接；传感器稳压芯片为传感器供电；所述平衡稳定控制器的传感器输入端与传感器的输出端连接，控制信号输出端与伺服驱动器的转速控制信号输入端和转向控制信号输入端连接；所述伺服驱动器的交流电输出端与伺服电机的电源输入端连接，伺服电机的编码器输出端与伺服驱动器的编码信号输入端连接。所述的传感器为加速度传感器，也可为速度传感器或振动传感器。所述的平衡稳定控制器包括单片机IC1、第一光电耦合器IC2、第二光电耦合器IC3、JTAG端子U、复位按键K、二极管D、电容C、第一限流电阻R1、第二限流电阻R2、第三限流电阻R3、第四限流电阻R4、第五限流电阻R5、第六限流电阻R6、第七限流电阻R7、第八限流电阻R8和第九限流电阻R9 ;所述的单片机ICl采用单片机ATmegal28，第一光电耦合器IC2和第二光电耦合器IC3的型号均为TLP521-1。所述平衡稳定控制器稳压芯片的输出端输出+5V电压与单片机ICl的21脚、52脚、64脚，JTAG端子U的4脚、7脚，二极管D的负极，第一限流电阻Rl的一端、第六限流电阻R6的一端、第七限流电阻R7的一端、第八限流电阻R8的一端及第九限流电阻R9的一端连接。所述第一限流电阻Rl的另一端与复位按键K的一端、二极管D的正极、电容C的一端及单片机ICl的20脚连接；复位按键K的另一端和电容C的另一端连接并接地。所述JTAG端子U的I脚与单片机ICl的57脚、第九限流电阻R9的另一端连接，3脚与单片机ICl的55脚、第七限流电阻R7的另一端连接，5脚与单片机ICl的56脚、第八限流电阻R8的另一端连接，9脚与单片机ICl的54脚、第六限流电阻R6的另一端连接，2脚、10脚均接地，6脚、8脚均悬空。所述单片机ICl的22脚、53脚、63脚均接地。所述的传感器稳压芯片输出+3.3V电压与传感器的I脚、6脚连接；传感器的7脚与单片机ICl的10脚连接，14脚与单片机ICl的11脚连接，13脚与单片机ICl的12脚连接，12脚与单片机ICl的13脚连接，2脚、5脚均接地。所述的传感器采用三轴加速度计MMA7455。所述DC/DC电源转换模块的输出端输出+24V电压与第三限流电阻R3的一端及第五限流电阻R5的一端连接；第三限流电阻R3的另一端与第一光电耦合器IC2的4脚及伺服驱动器的转速控制信号输入端连接，第五限流电阻R5的另一端与第二光电耦合器IC3的4脚及伺服驱动器的转向控制信号输入端连接；所述第一光电耦合器IC2的I脚与第二限流电阻R2的一端连接，第二限流电阻R2的另一端与单片机ICl的14脚连接；所述第二光电耦合器IC3的I脚与第四限流电阻R4的一端连接；第四限流电阻R4的另一端与单片机ICl的51脚连接；第一光电耦合器IC2的2脚、3脚及第二光电耦合器IC3的2脚、3脚均接地。本技术的有益效果:1、当本文档来自技高网...
【技术保护点】
振荡浮子式波浪能发电装置的平衡稳定机构，包括壳体、伺服电机、减速器、丝杆、活塞、平衡箱、气囊和电源及驱动模块，其特征在于：所述壳体的底部开设有多个壳体通水孔，顶部固定有吊环；伺服电机、减速器、丝杆、活塞、平衡箱、气囊和电源及驱动模块均设置在壳体内；所述的电源及驱动模块控制伺服电机，伺服电机的输出轴与减速器的输入轴固定；所述减速器的输出轴与丝杆的一端固定，丝杆的另一端从平衡箱的顶部伸入，并伸至底部；所述的活塞与丝杆螺纹连接，将平衡箱分隔成上、下两个腔室，上腔室为气腔，下腔室为海水腔；所述海水腔的底部开设有多个平衡箱通水孔，平衡箱通水孔的数量与壳体通水孔的数量相等；每个平衡箱通水孔与壳体对应的壳体通水孔对齐设置；所述的气腔与多个气囊连通。
【技术特征摘要】
1.振荡浮子式波浪能发电装置的平衡稳定机构，包括壳体、伺服电机、减速器、丝杆、活塞、平衡箱、气囊和电源及驱动模块，其特征在于: 所述壳体的底部开设有多个壳体通水孔，顶部固定有吊环；伺服电机、减速器、丝杆、活塞、平衡箱、气囊和电源及驱动模块均设置在壳体内；所述的电源及驱动模块控制伺服电机，伺服电机的输出轴与减速器的输入轴固定；所述减速器的输出轴与丝杆的一端固定，丝杆的另一端从平衡箱的顶部伸入，并伸至底部；所述的活塞与丝杆螺纹连接，将平衡箱分隔成上、下两个腔室，上腔室为气腔，下腔室为海水腔；所述海水腔的底部开设有多个平衡箱通水孔，平衡箱通水孔的数量与壳体通水孔的数量相等；每个平衡箱通水孔与壳体对应的壳体通水孔对齐设置；所述的气腔与多个气囊连通。2.根据权利要求1所述的振荡浮子式波浪能发电装置的平衡稳定机构，其特征在于:所述的电源及驱动模块包括供电系统、平衡稳定控制器、传感器和伺服驱动器；所述的供电系统包括蓄电池、逆变器、DC/DC电源转换模块、平衡稳定控制器稳压芯片和传感器稳压芯片；所述蓄电池的输出端与逆变器的输入端及DC/DC电源转换模块的输入端连接；逆变器的输出端与伺服驱动器的电源输入端连接；DC/DC电源转换模块的输出端与平衡稳定控制器稳压芯片的输入端、平衡稳定控制器的第一电源输入端连接；平衡稳定控制器稳压芯片的输出端与传感器稳压芯片的输入端、平衡稳定控制器的第二电源输入端连接；传感器稳压芯片为传感 器供电；所述平衡稳定控制器的传感器输入端与传感器的输出端连接，控制信号输出端与伺服驱动器的转速控制信号输入端和转向控制信号输入端连接；所述伺服驱动器的交流电输出端与伺服电机的电源输入端连接，伺服电机的编码器输出端与伺服驱动器的编码信号输入端连接。3.根据权利要求2所述的振荡浮子式波浪能发电装置的平衡稳定机构，其特征在于:所述的传感器为加速度传感器，也可为速度传感器或振动传感器。4.根据权利要求2所述的振荡浮子式波浪能发电装置的平衡稳定机构，其特征在于:所述的平衡稳定控制器包括单片机ICl、第一光电稱合器IC2、第二光电稱合器IC3、JTAG端子U、复位按键K、二极管D、电容C、第一限流电阻R1、第二限流电阻R2、第三...
【专利技术属性】
技术研发人员：许明，刘彦辉，陈国金，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33
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