一种波浪能最大输出功率的确定方法技术

本发明专利技术公开了一种波浪能最大输出功率的确定方法

【技术实现步骤摘要】
一种波浪能最大输出功率的确定方法、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及波浪能源
，特别涉及一种波浪能最大输出功率的确定方法
、
设备及存储介质
。

技术介绍

[0002]随着经济和社会的发展，人类面临能源需求和环境污染的双重挑战，发展可再生能源产业已成为世界各国的共识
。
波浪能为利用波浪的运动来产生电力或其他形式的能量
。
由于波浪能较难直接收集，大多数使用自动化的波浪能装置以实现能量转化
。
[0003]在现有技术中，液体的粘性和液体的流动性质会影响波浪能装置中阻尼力的大小，且研究波浪能的过程中存在：仅考虑力学方面计算最大功率，忽略装置性能其他方面的影响因素的情况；研究计算过程复杂
、
计算量大的情况；以及忽略了装置本身阻尼的运动和内能损耗，模型构建复杂的情况
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种波浪能最大输出功率的确定方法
、
设备及存储介质，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件
。
[0005]本专利技术解决其技术问题的解决方案是：提供一种波浪能最大输出功率的确定方法
、
设备及存储介质
。
[0006]根据本专利技术的第一方面的实施例，提供了一种波浪能最大输出功率的确定方法，应用于振荡浮子体式波浪能装置，所述装置包括浮子
、
振子
、/>弹簧和阻尼器，所述确定方法包括
:
[0007]根据所述振荡浮子体式波浪能装置，构建质量
—
弹簧
—
阻尼的机械模型，并得到所述机械模型的微分方程；
[0008]构建
RLC
串联电路模型，获取所述
RLC
串联电路模型的微分方程，根据机械模型的微分方程和
RLC
串联电路模型的微分方程，构建等效电路模型；
[0009]引入摩擦力参数，设置与摩擦力参数等效的模拟电路，利用所述模拟电路，优化所述等效电路模型，得到实际等效电路模型；
[0010]获取浮子与振子的相对速度，并确定阻尼器的类型，根据所述浮子与振子的相对速度和阻尼器的类型，优化阻尼器的阻尼系数，构建阻尼系数的优化函数；
[0011]利用所述阻尼系数的优化函数作为约束条件，更新所述实际等效电路模型，确定在所述约束条件下的最大输出功率
。
[0012]进一步，所述机械模型的微分方程的获得过程具体包括：
[0013]简化所述振荡浮子体式波浪能装置，通过振子
、
浮子
、
弹簧和阻尼器，构建出质量
—
弹簧
—
阻尼的机械模型；
[0014]根据所述机械模型，得到机械模型的微分方程
[0015][0016]，其中，
x(t)
为振子与浮子的相对位移，
m2为振子质量，
C
为阻尼器的阻尼系数，
K
为弹簧的弹性系数
、F(t)
为波浪激励力
。
[0017]进一步，所述等效电路模型的构建过程具体包括：
[0018]根据所述
RLC
串联电路模型和机械模型的微分方程，调整得到
RLC
串联电路模型的微分方程
[0019][0020]，其中，
u
c
(t)
为电容电压，
L
为电感，
C
e
为电容，
R
为电阻，
u
r
(t)
为输入电压；
[0021]根据所述
RLC
串联电路模型，推导得到电阻功率表达式，根据所述机械模型，推导得到阻尼器功率表达式；
[0022]根据对应的功率表达式和对应的微分方程，构建出等效电路模型
。
[0023]进一步，当所述阻尼器为常数阻尼器时，所述阻尼系数的优化函数的构建过程具体包括：
[0024]根据浮子与振子的相对速度
v
e
，构建阻尼系数的优化函数
[0025]F
C
＝
‑
k1·
|v
e
|
a
·
v
e
[0026]C
＝
‑
k1|v
e
|
a
[0027]C
＝
R∈[0,100000][0028]，其中，
F
C
为阻尼力，比例系数
k1的取值范围为
[0,1000000]，幂指数
a
取值范围为
[0,1]。
[0029]进一步，当所述阻尼器为非线性阻尼器时，所述阻尼系数的优化函数的构建过程具体包括：
[0030]根据浮子与振子的相对速度
v
e
，构建优化函数
[0031][0032]C
＝
R∈[0,100000][0033]，其中，比例系数
k2的取值范围为
[0,100000]，幂指数
a
取值范围为
[0,1]。
[0034]进一步，所述实际等效电路模型的获得过程具体包括：
[0035]采用两个稳压二极管进行反向并联，形成二极管并联电路，将二极管并联电路作为摩擦力参数的模拟电路；
[0036]将所述二极管并联电路引入等效电路模型中，得到实际等效电路模型
。
[0037]进一步，所述最大输出功率的确定过程具体包括：
[0038]根据所述实际等效电路模型，确定输出功率的计算式，利用所述阻尼系数的优化函数作为约束条件，更新输出功率的计算式；
[0039]根据更新的输出功率的计算式，计算出输出功率的最大值，确定最大输出功率
。
[0040]进一步，所述电阻功率表达式为：
[0041][0042]，所述阻尼器功率表达式为：
[0043][0044]根据本专利技术的第二方面的实施例，提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现如本专利技术第一方面的实施例的一种波浪能最大输出功率的确定方法
。
[0045]根据本专利技术的第三方面的实施例，提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如本专利技术第一方面的实施例的一种波浪能最大输出功率的确定方法
。
[0046]本专利技术的有益效果是：利用微分方程实现机械模型和电路模型的互相转换，更容易直观地使得双方参数能够相互对应，构建出等效电路模型后，针对等效电路模型进行摩擦力参数优化，考虑波浪能装置使用环境下的流体性质对阻尼本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种波浪能最大输出功率的确定方法，其特征在于，应用于振荡浮子体式波浪能装置，所述装置包括浮子
、
振子
、
弹簧和阻尼器，所述确定方法包括
:
根据所述振荡浮子体式波浪能装置，构建质量
—
弹簧
—
阻尼的机械模型，并得到所述机械模型的微分方程；构建
RLC
串联电路模型，获取所述
RLC
串联电路模型的微分方程，根据机械模型的微分方程和
RLC
串联电路模型的微分方程，构建等效电路模型；引入摩擦力参数，设置与摩擦力参数等效的模拟电路，利用所述模拟电路，优化所述等效电路模型，得到实际等效电路模型；获取浮子与振子的相对速度，并确定阻尼器的类型，根据所述浮子与振子的相对速度和阻尼器的类型，优化阻尼器的阻尼系数，构建阻尼系数的优化函数；利用所述阻尼系数的优化函数作为约束条件，更新所述实际等效电路模型，确定在所述约束条件下的最大输出功率
。2.
根据权利要求1所述的一种波浪能最大输出功率的确定方法，其特征在于，所述机械模型的微分方程的获得过程具体包括：简化所述振荡浮子体式波浪能装置，通过振子
、
浮子
、
弹簧和阻尼器，构建出质量
—
弹簧
—
阻尼的机械模型；根据所述机械模型，得到机械模型的微分方程，其中，
x(t)
为振子与浮子的相对位移，
m2为振子质量，
C
为阻尼器的阻尼系数，
K
为弹簧的弹性系数
、F(t)
为波浪激励力
。3.
根据权利要求2所述的一种波浪能最大输出功率的确定方法，其特征在于，所述等效电路模型的构建过程具体包括：根据所述
RLC
串联电路模型和机械模型的微分方程，调整得到
RLC
串联电路模型的微分方程，其中，
u
c
(t)
为电容电压，
L
为电感，
C
e
为电容，
R
为电阻，
u
r
(t)
为输入电压；根据所述
RLC
串联电路模型，推导得到电阻功率表达式，根据所述机械模型，推导得到阻尼器功率表达式；根据对应的功率表达式和对应的微分方程，构建出等效电路模型
。4.
根据权利要求3所述的一种波浪能最大输出功率的确定方法，其特征在于，当所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐标，赖碧霞，钟泽晖，殷海珊，吕修豪，李兵，魏楚亮，
申请(专利权)人：汕头大学，
类型：发明
国别省市：