[发明专利]一种潮流能发电装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于海洋能发电领域，具体涉及一种潮流能发电装置及其控制方法。

背景技术

潮流能属于海洋能范畴，是一种可预测性强、储量巨大、很有开发利用价值的新型能源。目前，已广泛使用潮流能发电装置来开发利用潮流能。

潮流能发电装置从结构上来划分，主要有垂直轴式和水平轴式两种结构型式。垂直轴式潮流能发电装置可以利用不同流向的潮流，但是其叶轮捕获潮流能的效率低，且不适用于大功率等级发电机组。水平轴式潮流能发电装置的叶轮捕获潮流能的效率高，但只能利用单一流向的潮流。

为了使水平轴式发电装置能够利用双向（正向和反向）潮流，目前主要有以下几种技术方式：

1）使用可以双向工作的叶片。装有这种双向叶片的叶轮，在涨潮和落潮（涨潮时潮流的流向与落潮时相反）时均可以在潮流的带动下旋转发电。双向叶片捕获潮流能的效率比单向叶片低很多，同样不适用于大功率等级发电机组。

2）通过叶轮的叶片变桨。在潮流的流向变换时，使叶片绕自身转轴旋转180度，使叶轮能够捕获流向变换之后的潮流的能量。这种方式需要复杂的变桨距机构，同时还要考虑变桨时叶片根部的动密封问题，大大增加了技术难度和制造成本。

3）通过偏航机构对流。在潮流的流向变换时，使整个潮流能发电装置旋转180度，使叶轮正对潮流，继续工作。这种方式需要庞大的偏航机构，使整个装置旋转180度，结构复杂，成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种潮流能发电装置，该潮流能发电装置具有两个叶轮，在涨潮和落潮时均可以捕获潮流能，且不需要预先执行变桨或偏航动作，减小了结构复杂度，节约成本。该潮流能发电装置的控制方法在涨潮和落潮时执行不同的刹车控制程序，就能实现在涨潮和落潮时均可以捕获潮流能，省略了变桨或偏航控制程序，提高了控制精度，简化控制程序，节约程序开发成本。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种潮流能发电装置，包括机舱、发电机和塔架，所述机舱固定在所述塔架上，所述潮流能发电装置还包括流速流向传感器、控制器、第一刹车、第二刹车、第一叶轮和第二叶轮，所述第一叶轮和所述第二叶轮分别位于所述机舱的两端。所述第一叶轮的转轴伸入所述机舱，且与所述发电机的内转子相联接。所述第二叶轮的转轴伸入所述机舱，且与所述发电机的外转子相联接。所述第一刹车位于所述内转子的输入转轴处，所述第二刹车位于所述外转子的输入转轴处。所述控制器分别与所述流速流向传感器、所述第一刹车和所述第二刹车进行电气连接。

进一步的，所述第一叶轮与所述内转子之间设有第一齿轮箱，所述第一齿轮箱固定在所述机舱的内壁上。所述第一叶轮通过所述第一齿轮箱与所述发电机的内转子相联接，所述第一齿轮箱的一端联接所述第一叶轮的转轴，所述第一齿轮箱的另一端联接所述内转子。

进一步的，所述第二叶轮与所述外转子之间设有第二齿轮箱，所述第二齿轮箱固定在所述机舱的内壁上。所述第二叶轮通过所述第二齿轮箱与所述发电机的外转子相联接，所述第二齿轮箱的一端联接所述第二叶轮的转轴，所述第二齿轮箱的另一端联接所述外转子。

进一步的，所述发电机通过轴承安装在所述机舱内部。

进一步的，所述发电机的外转子上设有导电滑环，所述导电滑环通过海底电缆连接用电负载。

进一步的，所述流速流向传感器安装在所述机舱外壁上。

一种潮流能发电装置的控制方法，所述流速流向传感器检测潮流的流速和流向，并将检测到的流速信号和流向信号传递给所述控制器，所述流速流向传感器当前检测到的潮流流速值为C。所述控制器根据当前的潮流流速和流向决定所述第一刹车和所述第二刹车的工作状态。所述控制器的控制程序中预先设置潮流能发电装置的工作流速范围，所述工作流速范围的最小值为A，所述工作流速范围的最大值为B。

如果C小于A，此时，所述控制器输出刹车信号给所述第一刹车和所述第二刹车，所述第一刹车和所述第二刹车处于刹车状态，所述第一叶轮和所述第二叶轮静止不动。

如果C大于等于A，C小于等于B，且潮流处于涨潮状态，潮流的的流向为正向，此时，所述控制器输出刹车信号给所述第一刹车，所述第一刹车处于刹车状态，所述第一叶轮静止不动，所述第二刹车处于释放状态，所述第二叶轮在潮流的带动下旋转捕获潮流能。