[发明专利]捕能机构质量可调的波浪能发电装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种捕能机构质量可调的波浪能发电装置，包括：基座；波能转换装置PTO，下端与基座固定连接；振荡浮体捕能机构，下端与波能转换装置PTO的上端固定连接；供水源，与振荡浮体捕能机构连接；控制系统，至少用于采集波浪频率、计算振荡浮体捕能机构的固有频率；振荡浮体捕能机构内设有质量调节装置，供水源与质量调节装置连接将海水输送至振荡浮体捕能机构内，控制系统通过对波浪频率与振荡浮体捕能机构的固有频率进行比较并控制海水进出振荡浮体捕能机构以改变振荡浮体捕能机构的质量从而改变其固有频率。本发明通过海水调整振荡浮体捕能机构的质量，进而改变其固有频率，使之与激励波浪的频率相匹配，从而增加波浪能装置的能量捕获。

技术领域

本发明涉及新能源发电技术领域，具体涉及一种捕能机构质量可调的波浪能发电装置及其控制方法。

背景技术

波浪能由于储量巨大，具有很广阔的开发利用潜力，从20世纪60年代开始便有许多相关的研究陆续开展。到目前为止，根据欧洲海洋能中心的统计数据，不同类型的波浪能装置可以分为9类共200多种。其中绝大多数的波浪能装置都是通过刚性浮体振荡运动捕获波浪能。针对这种类型刚性浮体振荡运动的波浪能装置，捕能机构作为第一级环节，其运动响应对捕能效果有直接的影响。为了在较宽的频率范围内获得比较好的响应，通常可以对捕能机构的水动力学外形进行优化设计；或者通过波能转换装置(PTO)控制，调整对捕能机构产生的反作用力大小和方向，进而影响捕能机构的运动响应及其捕能效果。通过研究分析可知，捕能机构的质量分布对于其运动响应有着很大的影响，但目前针对质量调整的研究很少，专利CN201010614826.9给出一种变质量的捕能机构方案，但没考虑捕能机构内部水的晃动会对浮子响应的影响。专利CN201710117167.X给出一种变质量浮子系统，但对应的控制方法是对应波高信息而不是波浪频率信息进行的，且其所述的变质量的装置很笼统。

目前，在正常的海况中，激励波浪在一个较宽的频率范围内变化，但一般的波浪能装置的固有频率一定，只能在一个较窄的频率范围内有比较好的运动响应，捕能效果较差。

发明内容

本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种捕能机构质量可调的波浪能发电装置，该发电装置根据预测的波浪信息，通过利用海水调整振荡浮体捕能机构的质量，进而改变其固有频率，使之与激励波浪的频率相匹配，从而保证在较宽的频率范围内捕能机构都有比较好的运动响应，增加波浪能装置的能量捕获。

本发明还提供了一种采用所述捕能机构质量可调的波浪能发电装置的控制方法。

本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：

一种捕能机构质量可调的波浪能发电装置，包括：

基座，固定于海床上；

波能转换装置PTO，下端与基座固定连接；

振荡浮体捕能机构，下端与波能转换装置PTO的上端固定连接，振荡浮体捕能机构在波能转换装置PTO的作用下相对于基座上下振荡并通过波能转换装置PTO将波浪能转换为电能；

供水源，与振荡浮体捕能机构连接；以及，

控制系统，至少用于采集波浪频率、计算振荡浮体捕能机构的固有频率；

其中，所述振荡浮体捕能机构内设有质量调节装置，供水源与所述质量调节装置连接将海水输送至振荡浮体捕能机构内，所述控制系统通过对波浪频率与振荡浮体捕能机构的固有频率进行比较并控制海水进出振荡浮体捕能机构以改变振荡浮体捕能机构的质量从而改变其固有频率。

进一步地，所述波能转换装置PTO内设有两个相对运动的部件一和部件二，部件一与振荡浮体捕能机构固定连接，部件二与基座固定连接。