帆斗式波浪发电系统技术方案

帆斗式波浪发电系统，属于发电设备领域，具体为一种波浪发电系统。本实用新型专利技术针对现有的缺陷，提供了一种结构简单、可靠性高、利用率和安全性高、功率调节能力和冗余性高的帆斗式波浪发电系统。本实用新型专利技术所涉及的帆斗式波浪发电系统，复合帆斗机构的输出端机械连接子母传动机构的输入端，双馈电机和直线电机的输入端均与子母传动机构的输出端机械连接，集中控制系统的输出端电气连接双桨调姿机构，双桨调姿机构和集中控制系统同时连接蓄电池；直线电机包括直线电机动子和直线电机定子。本实用新型专利技术所涉及的帆斗式波浪发电系统兼具冗余性与智能化，主要应用于在恶劣的海况下的发电。

【技术实现步骤摘要】
帆斗式波浪发电系统
本技术属于发电设备领域，具体为一种波浪发电系统。
技术介绍
随着化石能源危机加剧、环境污染日益严重，波浪能源因其严格无污染而又蕴藏量巨大，已成为各国科研人员的研究热点。研制智能化的高可靠性波浪发电系统，对波浪能的大范围开发利用、解决能源问题将有重大意义。目前的波浪发电设备多种多样，但因其可靠性和冗余性较差，且波浪能利用率低、综合实用性不强，严重制约波浪能发电的普及推广。虽然有关文献提出采用不同能量转换器解决波浪能利用率低的问题，即使在一定程度上有所改善，但由于发电设备体积庞大、结构复杂，资本性支出多，而且在深海区域施工难度大，后期运行维护成本高。同时，由于整个发电系统只能固定于某一海域，不具备主动迁移能力，当海浪较小甚至没有海浪时，只能被迫停滞于当前机位，对海洋中需要持续供电设备极为不利。不仅如此，传统的机械传动机构一般是基于齿轮啮合换向，由于波浪存在波动性、间歇性特点，摩擦损耗较大，对传动机构材质和机械加工工艺提出了更高的要求。另外，海洋工况十分恶劣，由于波浪发电系统冗余性较差和安全保护机制不严密导致的故障停机频繁，大幅降低了平均利用小时数，经济指标不乐观。因此，就需要一种结构简单、可靠性高、利用率高、安全性强、功率调节能力强和冗余性高的帆斗式波浪发电系统。
技术实现思路
本技术针对现有的发电系统的结构复杂、可靠性差、利用率低、安全性差、功率调节能力弱和冗余性低的缺陷，提供了一种结构简单、可靠性高、利用率高、安全性强、功率调节能力强和冗余性高的帆斗式波浪发电系统。本技术所涉及的帆斗式波浪发电系统的技术方案如下：本技术所涉及的帆斗式波浪发电系统，它包括复合帆斗机构、子母传动机构、双桨调姿机构、集中控制系统、双馈电机、直线电机和蓄电池，所述的复合帆斗机构的输出端连接子母传动机构的输入端，所述的双馈电机和直线电机的输入端均与子母传动机构的输出端机械连接，所述的集中控制系统的输出端电气连接双桨调姿机构、双馈电机和直线电机，所述的双桨调姿机构和集中控制系统同时连接蓄电池；所述的直线电机包括直线电机动子和直线电机定子，所述的直线电机动子安装于直线电机定子上侧；进一步地：所述的复合帆斗机构包括波浪测试仪、迎浪帆体、弧形滑轨、浮筒、固定杆、封闭壳体、锚、进出水阀和高压水泵；所述的波浪测试仪与浮筒刚性连接，所述的迎浪帆体为横向放置的两端半封闭的弧形帆体，迎浪帆体底部与浮筒中轴线非刚性连接，所述的迎浪帆体的长度与浮筒的长度相同，所述的弧形滑轨安装在迎浪帆体外侧，所述的弧形滑轨设有工形槽且内置附着于两侧的滚珠，万向球卡在滚珠中，且当迎浪帆体作俯仰运动时万向球在弧形滑轨内往复滑行运动；所述的固定杆对称分布于封闭壳体两侧，每条固定杆的一端均与浮筒刚性连接、另一端与封闭壳体刚性连接，所述的锚通过绳索与浮筒连接，所述的浮筒下端设有进出水阀，所述的高压水泵与浮筒连接，且高压水泵与进出水阀耦合用于控制浮筒排水量。进一步地：所述的复合帆斗机构还包括卸荷扣和侧耳，所述的侧耳是位于迎浪帆体两端的半封闭式弧形挡板，所述卸荷扣是内置压力传感器的勾形卡扣，卸荷扣设于迎浪帆体弧顶处，常态下，侧耳与迎浪帆体紧密连接形成半封闭体；过负荷或者巨浪时，卸荷扣释放，侧耳打开，用于主动释放接收的多余波浪能以及保护迎浪帆体的安全。进一步地：所述的子母传动机构包括一级主轴、主轴定位器、二级主轴、主拉杆、增速齿轮箱、换向单元、复合锥筒、滑轨、连机轴、电磁锁和离合器；所述的主轴定位器固定在封闭壳体上，所述的一级主轴通过万向球与迎浪帆体连接，且一级主轴位于主轴定位器内做往复直线滑动，所述的二级主轴是连接一级主轴与主拉杆的实体轴，且二级主轴的两端均装设万向球，所述的主拉杆的顶部通过万向球与复合锥筒的锥尾柔性连接、中上部通过万向球与二级主轴柔性连接、下部万向球与换向单元柔性连接；所述的换向单元依次经过离合器和增速齿轮箱与双馈电机连接；所述复合锥筒是由内置滑轨和卡槽组合而成的锥筒，所述的连机轴的主动端安装有电磁锁，所述的电磁锁的顶点均装设伸缩的电磁抽头，连机轴的被动端通过万向球与直线电机动子柔性连接；所述的换向单元包括主动盘、连盘器、左从动转盘、右从动转盘、左轴承筒和右轴承筒；所述的左从动转盘和右从动转盘通过连盘器与主动盘刚性连接，所述的左从动转盘深入左轴承筒内，右从动转盘深入右轴承筒内，所述的左轴承筒和右轴承筒均用于稳固左从动转盘和右从动转盘的旋转体，实现将一级主轴的直线运动转换为右从动转盘的旋转运动，所述的左轴承筒固定在封闭壳体上，所述的右轴承筒连接增速齿轮箱，所述的离合器设于右轴承筒内且靠近增速齿轮箱的一侧。进一步地：所述的弹簧对称设置且一端内嵌于主轴定位器、另一端连接弧形滑轨。进一步地：所述的双桨调姿机构包括上臂齿轮、上臂、下臂、光电编码器、液压伸缩杆、液压站、步进电机和螺旋桨；所述的上臂的一端与上臂齿轮连接、另一端通过销柱与下臂的一端铰接，销柱中心嵌入光电编码器、用于检测两臂夹角，所述的上臂的中部与下臂的中部通过液压伸缩杆连接，所述的液压伸缩杆与液压站连接，所述的上臂齿轮设在封闭壳体上，所述的步进电机固定在封闭壳体上且靠近上臂的一侧，所述的步进电机的齿轮与上臂齿轮的齿轮啮合，所述的螺旋桨固定在下臂的另一端。进一步地：所述的双桨调姿机构还包括三轴重力加速度传感器；所述的三轴重力加速度传感器固定在封闭壳体内壁上，所述的三轴重力加速度传感器用于检测机组整体的倾覆角。进一步地：所述的集中控制系统包括直线电机变流器、双馈电机变流器和中央控制单元；所述的直线电机变流器、双馈电机变流器、螺旋桨、步进电机、高压水泵和液压站的输入端均与中央控制单元的输出端连接，所述的直线电机变流器和双馈电机变流器的输出端交汇接入电网。进一步地：所述的集中控制系统还包括温度传感器、烟雾传感器、位置传感器和转速传感器；所述的温度传感器固定在双馈电机上，所述的烟雾传感器固定在封闭壳体内壁上，用于监测机组内的烟雾浓度；所述的位置传感器用于监测迎浪帆体的位置，所述的转速传感器用于监测双馈电机的转速，且位置传感器和转速传感器均与中央控制单元连接。本技术所涉及的帆斗式波浪发电系统的有益效果是：1)本技术将复合帆斗机构、子母传动机构及双桨调姿机构纳为一个有机的整体，采用多种措施解决一个问题的模式，在集中控制系统的协同优化控制下实现了整个系统的高效运行，解决了处理方案单一化的问题，有效提高了发电系统的可靠性。2)本技术是将具备多功能的复合帆斗机构作为波浪能捕获装置，解决了被动接受波浪能、过负荷以及机械运动方向转化的问题，有效提高了波浪能利用率和安全性。3)本技术的子母传动机构不仅将机械能有效的传输，而且与直线电机、双馈电机天然的耦合一起，同时可实现两电机选择性柔性互切，解决了单一故障导致系统停机的问题，极大的提高了系统的功率调节能力与冗余性。4)本技术的双桨调姿机构根据不同工况调取对应的运行状态，兼具发电系统柔性偏航、主动追寻优质波浪区、辅助发电以及安全保护四种功能，有效精简了发电系统的复杂程度，实现了单一组件的多功能综合利用。附图说明图1为帆斗式波浪能发电系统基本结构剖面图；图2为帆斗式波浪能发电系统电路连接示意图；图3为帆斗式波浪能发电系统基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种帆斗式波浪发电系统，其特征在于，它包括复合帆斗机构、子母传动机构、双桨调姿机构、集中控制系统、双馈电机(20)、直线电机和蓄电池，所述的复合帆斗机构的输出端连接子母传动机构的输入端，所述的双馈电机(20)和直线电机的输入端均与子母传动机构的输出端机械连接，所述的集中控制系统的输出端电气连接双桨调姿机构、双馈电机(20)和直线电机，所述的双桨调姿机构和集中控制系统同时连接蓄电池；所述的直线电机包括直线电机动子(26)和直线电机定子(27)，所述的直线电机动子(26)安装于直线电机定子(27)上侧。

【技术特征摘要】
2018.05.29 CN 20182081466641.一种帆斗式波浪发电系统，其特征在于，它包括复合帆斗机构、子母传动机构、双桨调姿机构、集中控制系统、双馈电机(20)、直线电机和蓄电池，所述的复合帆斗机构的输出端连接子母传动机构的输入端，所述的双馈电机(20)和直线电机的输入端均与子母传动机构的输出端机械连接，所述的集中控制系统的输出端电气连接双桨调姿机构、双馈电机(20)和直线电机，所述的双桨调姿机构和集中控制系统同时连接蓄电池；所述的直线电机包括直线电机动子(26)和直线电机定子(27)，所述的直线电机动子(26)安装于直线电机定子(27)上侧。2.根据权利要求1所述的帆斗式波浪发电系统，其特征在于，所述的复合帆斗机构包括波浪测试仪(1)、迎浪帆体(2)、弧形滑轨(3)、浮筒(5)、固定杆(8)、封闭壳体(10)、锚(29)、进出水阀(44)和高压水泵(45)；所述的波浪测试仪(1)与浮筒(5)刚性连接，所述的迎浪帆体(2)为横向放置的两端半封闭的弧形帆体，迎浪帆体(2)底部与浮筒(5)中轴线非刚性连接，所述的迎浪帆体(2)的长度与浮筒(5)的长度相同，所述的弧形滑轨(3)安装在迎浪帆体(2)外侧，所述的弧形滑轨(3)设有工形槽且内置附着于两侧的滚珠，万向球卡在滚珠中，且当迎浪帆体(2)作俯仰运动时万向球在弧形滑轨(3)内往复滑行运动；所述的固定杆(8)对称分布于封闭壳体(10)两侧，每条固定杆(8)的一端均与浮筒(5)刚性连接、另一端与封闭壳体(10)刚性连接，所述的锚(29)通过绳索与浮筒(5)连接，所述的浮筒(5)下端设有进出水阀(44)，所述的高压水泵(45)与浮筒(5)连接，且高压水泵(45)与进出水阀(44)耦合用于控制浮筒(5)排水量。3.根据权利要求2所述的帆斗式波浪发电系统，其特征在于，所述的复合帆斗机构还包括卸荷扣(41)和侧耳(42)，所述的侧耳(42)是位于迎浪帆体(2)两端的半封闭式弧形挡板，所述卸荷扣(41)是内置压力传感器的勾形卡扣，卸荷扣(41)设于迎浪帆体(2)弧顶处，常态下，侧耳(42)与迎浪帆体(2)紧密连接形成半封闭体；过负荷或者巨浪时，卸荷扣(41)释放，侧耳(42)打开，用于主动释放接收的多余波浪能以及保护迎浪帆体(2)的安全。4.根据权利要求2所述的帆斗式波浪发电系统，其特征在于，所述的子母传动机构包括一级主轴(7)、主轴定位器(9)、二级主轴(11)、主拉杆(12)、增速齿轮箱(19)、换向单元、复合锥筒(21)、滑轨、连机轴(22)、电磁锁(24)和离合器(43)；所述的主轴定位器(9)固定在封闭壳体(10)上，所述的一级主轴(7)通过万向球与迎浪帆体(2)连接，且一级主轴(7)位于主轴定位器(9)内做往复直线滑动，所述的二级主轴(11)是连接一级主轴(7)与主拉杆(12)的实体轴，且二级主轴(11)的两端均装设万向球，所述的主拉杆(12)的顶部通过万向球与复合锥筒(21)的锥尾柔性连接、中上部通过万向球与二级主轴(11)柔性连接、下部万向球与换向单元柔性连接；所述的换向单元依次经过离合器(43)和增速齿轮箱(19)与双馈电机(20)连接；所述复合锥筒(21...

【专利技术属性】
技术研发人员：王乃哲，
申请(专利权)人：王乃哲，
类型：新型
国别省市：河北,13