CN106801656A - 一种可变力矩式波浪能发电装置输入力矩的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可变力矩式波浪能发电装置输入力矩的控制方法，所述可变力矩式波浪能发电装置包括主筏体、多组振荡浮子、多组浮子力臂、多组滑轨、多组电液推杆、多组曲柄摇杆装置、多个支点、阻尼板、桩体，所述控制方法包括如下步骤：获取单位时间采样波高值；根据所述采样波高值调整可变力矩式波浪能发电装置的实际波浪能计算输入力矩。本发明可随波浪实时波况的变化而自适应调节波浪能的实际输入力矩，从而改变装置的固有频率,进而提高波浪能捕获效率。

Description

一种可变力矩式波浪能发电装置输入力矩的控制方法
技术领域
本发明属于海洋能源利用技术领域，尤其涉及一种可变力矩式波浪能发电装置输入力矩的控制方法。
背景技术
海洋波浪的波高、波长及其频率变化具有随机性，导致波浪中蕴藏的能量是不稳定，不连续的。这造成了大部分波浪能装置转化效率低，投入成本大等问题。为了提高波浪能转化装置的转化效率，降低投资成本，一方面可从装置的优化设计考虑，使装置具有优良的水动力性能。如英国爱丁堡大学设计的“点头鸭式”波浪能转化装置，中国中科院广州能源所设计的“鹰式”波浪能转化装置，由于具有独特的吸能结构，拓展了波浪能转化频带宽度，因而提高了波浪能转化效率。但上述波浪能装置一旦制造完成后，其装置的固有频率就不再发生变化，影响了波浪能转化效率的进一步提高。另一方面，相位控制（包括锁存控制、频率控制等）策略也被应用于波浪能转化装置中，使得装置的固有频率可以随着波浪频率变化，从而产生共振效应，扩大波浪能的转化效率。但相位控制策略在应用过程中往往需要准确预测波浪的未来变化趋势，因而在波浪能装置实际运行时难以实现。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种可变力矩式波浪能发电装置输入力矩的控制方法，可随波浪实时波况的变化而自适应调节波浪能的输入力矩，从而改变装置的固有频率,进而提高波浪能捕获效率。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种可变力矩式波浪能发电装置输入力矩的控制方法，所述可变力矩式波浪能发电装置包括主筏体、多组振荡浮子、多组浮子力臂、多组滑轨、多组电液推杆、多组曲柄摇杆装置、多个支点、阻尼板、桩体，所述控制方法包括如下步骤：
获取单位时间采样波高值；
根据所述采样波高值调整可变力矩式波浪能发电装置的波浪能实际输入力矩。
进一步的，根据所述采样波高值计算出可变力矩式波浪能发电装置的波浪能计算输入力矩，并检测可变力矩式波浪能发电装置的波浪能实际输入力矩，当可变力矩式波浪能发电装置的波浪能实际输入力矩不等于根据所述采样波高值计算出可变力矩式波浪能发电装置的波浪能计算输入力矩时，调整可变力矩式波浪能发电装置的波浪能实际输入力矩，使其等于根据所述采样波高值计算出可变力矩式波浪能发电装置的波浪能计算输入力矩。
进一步的，调整可变力矩式波浪能发电装置的波浪能实际输入力矩的具体步骤为：
（1）设定波高采样时间间隔T，多组浮子力臂上滑轨长度为L；
（2）设定有功波浪能工作波高范围，波高下限，波高上限；
（3）检测采样波高值h(i)，h(i)为所述第i个采样波高值；
（4）判断采样波高值是否在有功波浪能工作波高范围内，若不在有功波浪能工作波高范围内，则停止可变力矩式波浪能发电装置工作；
（5）若<h(i)<，根据实际波高计算电液推杆支点在滑轨上的位置，即可变力矩式波浪能发电装置的波浪能计算输入力矩，计算公式：
；
（6）检测电液推杆支点在滑轨上的实际位置，即可变力矩式波浪能发电装置的波浪能实际输入力矩，若，则重复（3）~（5）步骤；
（7）若，调整电液推杆支点在滑轨上的实际位置，即调整可变力矩式波浪能发电装置的波浪能实际输入力矩，使，再重复（3）~（6）步骤。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（1）本发明可根据波浪波高和频率的实时变化情况，主动改变电液推杆的支点位置，自适应调节波浪能实际输入力矩，从而改变装置的固有频率，进而提高波浪能的转化效率。
（2）本发明所提供的控制方法不需要预测未来波浪参数，容易在实际海洋环境中实现波浪能控制策略，获得更高的能量转化效率。
附图说明
图1为本发明的工作流程图；
图2 为可变力矩式波浪能发电装置的构造示意图。
其中，1-主筏体、2-振荡浮子、3-浮子力臂、4-滑轨、5-电液推杆、6-曲柄摇杆装置、7-支点、8-阻尼板、9-桩体。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1~2所示，一种可变力矩式波浪能发电装置输入力矩的控制方法，所述可变力矩式波浪能发电装置包括主筏体1、多组振荡浮子2、多组浮子力臂3、多组滑轨4、多组电液推杆5、多组曲柄摇杆装置6、多个支点7、阻尼板8、桩体9，所述控制方法包括如下步骤：
获取单位时间采样波高值；
根据所述采样波高值调整可变力矩式波浪能发电装置的波浪能实际输入力矩。
进一步的，根据所述采样波高值计算出可变力矩式波浪能发电装置的波浪能计算输入力矩，并检测可变力矩式波浪能发电装置的波浪能实际输入力矩，当可变力矩式波浪能发电装置的波浪能实际输入力矩不等于根据所述采样波高值计算出可变力矩式波浪能发电装置的波浪能计算输入力矩时，调整可变力矩式波浪能发电装置的波浪能实际输入力矩，使其等于根据所述采样波高值计算出可变力矩式波浪能发电装置的波浪能计算输入力矩。
进一步的，调整可变力矩式波浪能发电装置的波浪能实际输入力矩的具体步骤为：
（1）设定波高采样时间间隔T，多组浮子力臂3上滑轨4长度为L；
（2）设定有功波浪能工作波高范围，波高下限，波高上限；
（3）检测采样波高值h(i)，h(i)为所述第i个采样波高值；
（4）判断采样波高值是否在有功波浪能工作波高范围内，若不在有功波浪能工作波高范围内，则停止可变力矩式波浪能发电装置工作；
（5）若<h(i)<，根据实际波高计算电液推杆5支点7在滑轨4上的位置，即可变力矩式波浪能发电装置的波浪能计算输入力矩，计算公式：
；
（6）检测电液推杆5支点7在滑轨4上的实际位置，即可变力矩式波浪能发电装置的波浪能实际输入力矩，若，则重复（3）~（5）步骤；
（7）若，调整电液推杆5支点7在滑轨4上的实际位置，即调整可变力矩式波浪能发电装置的波浪能实际输入力矩，使，再重复（3）~（6）步骤。
本发明中，如图2所示的可变力矩式波浪能发电装置的构造示意图，所述的主筏体1和多组振荡浮子2均漂浮于海面上，阻尼板8位置在海面下，漂浮于海水中，主筏体1与阻尼板8通过桩体9固定相连，波高仪安装于主筏体1的下部，用以获取采样波高值h(i)；所述的多组曲柄摇杆装置6的一端分别安装于主筏体1上，多组曲柄摇杆装置6的另一端分别与多个支点7连接，所述多个支点7分别与多组电液推杆5固定连接，可滑动的安装在多组浮子力臂3开设的滑轨4上，所述多组电液推杆5的另一端连接在主筏体1上；所述的多组浮子力臂3的内端固定安装于主筏体1的舱壁上，多组浮子力臂3的外端分别固定安装有一用于漂浮于海面上吸收波浪能量的多组振荡浮子2上。当需要调整可变力矩式波浪能发电装置的波浪能实际输入力矩，也就是电液推杆5支点7在滑轨4上的实际位置时，控制器按照保存在程序存储器中的程序算法计算获得电液推杆5的控制信号，驱动电液推杆5伸长和缩短，改变电液推杆5支点7在滑轨4的位置，进而改变可变力矩式波浪能发电装置的波浪能实际输入力矩，使其等于根据所述采样波高值计算出可变力矩式波浪能发电装置的波浪能计算输入力矩。
显然，本领域的技术人员应该清楚，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，也可以分布在多个计算装置上。进一步的，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (3)

1.一种可变力矩式波浪能发电装置输入力矩的控制方法，所述可变力矩式波浪能发电装置包括主筏体、多组振荡浮子、多组浮子力臂、多组滑轨、多组电液推杆、多组曲柄摇杆装置、多个支点、阻尼板，其特征在于：所述控制方法包括如下步骤：
获取单位时间采样波高值；
根据所述采样波高值调整可变力矩式波浪能发电装置的波浪能实际输入力矩。
2.根据权利要求1 所述的可变力矩式波浪能发电装置输入力矩的控制方法，其特征在于：根据所述采样波高值计算出可变力矩式波浪能发电装置的波浪能计算输入力矩，并检测可变力矩式波浪能发电装置的波浪能实际输入力矩，当可变力矩式波浪能发电装置的波浪能实际输入力矩不等于根据所述采样波高值计算出可变力矩式波浪能发电装置的波浪能计算输入力矩时，调整可变力矩式波浪能发电装置的波浪能实际输入力矩，使其等于根据所述采样波高值计算出可变力矩式波浪能发电装置的波浪能计算输入力矩。
3.根据权利要求2 所述的可变力矩式波浪能发电装置输入力矩的控制方法，其特征在于：调整可变力矩式波浪能发电装置的波浪能实际输入力矩的具体步骤为：
（1）设定波高采样时间间隔T，多组浮子力臂上滑轨长度为L；
（2）设定有功波浪能工作波高范围，波高下限，波高上限；
（3）检测采样波高值h(i)，h(i)为所述第i个采样波高值；
（4）判断采样波高值是否在有功波浪能工作波高范围内，若不在有功波浪能工作波高范围内，则停止可变力矩式波浪能发电装置工作；
（5）若<h(i)<，根据实际波高计算电液推杆支点在滑轨上的位置，即可变力矩式波浪能发电装置的波浪能计算输入力矩，计算公式：
；
（6）检测电液推杆支点在滑轨上的实际位置，即可变力矩式波浪能发电装置的波浪能实际输入力矩，若，则重复（3）~（5）步骤；
（7）若，调整电液推杆支点在滑轨上的实际位置，即调整可变力矩式波浪能发电装置的波浪能实际输入力矩，使，再重复（3）~（6）步骤。
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