CN117846856A - 一种自适应可变稳态波浪能发电装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自适应可变稳态波浪能发电装置及其工作方法，属于能量收集技术领域，包括浮筒、浮筒导向柱、上壳体、中间壳体、下壳体、浮筒连接杆、双杆连接器、中心杆、导向固定器、丝杆、电机、液压PTO系统、液压杆连接器、浮体、中心永磁体、环形线圈箱、上盖板和激励电流产生装置；本发明能够根据外界波浪激励的大小，快速改变浮筒的浮力，既能够有效提高装置的可靠性和响应速度，又能够提高波浪能发电装置的发电效率。同时具备主动与被动两种方式，实现多稳态之间转变和磁性多稳态的非线性特征的改变，能更好的适应波浪参数的变化，使装置能够在低频条件下高效的捕获波浪能，并提高了波浪能发电装置的宽频带发电效率。

Description

一种自适应可变稳态波浪能发电装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种自适应可变稳态波浪能发电装置及其工作方法，属于能量收集技术领域。

背景技术

近几十年来，过量的二氧化碳排放增加了与气候相关的问题和挑战，并加速了全球变暖。越来越多的国家和城市加入到二氧化碳或温室气体净零排放的队伍中。开发可再生能源和增加绿色能源的份额对于实现净零排放目标至关重要。在众多可再生能源中，波浪能具有更高的功率密度、更好的可用性和更大的可预测性，并显示出巨大的减碳潜力。

波浪能发电装置的根本原理是利用波浪的冲击作用，将波浪能转换为捕能机构的机械能，再利用能量转换系统(PTO)，将机械能转换为电能。传统的线性波浪能转化装置只能在相对窄的频带中产生高输出功率。对于尺寸确定的波浪能发电装置，其捕能频带很难与海浪的主要频谱相一致，从而导致大部分波浪能量未被利用。因此，进一步拓宽波浪能发电装置的工作频带，并使其能够应用于不同的频率的振动激励，是近来技术研究的重点。

受非线性能量采集器的启发，非线性多稳态被动调谐方法已经应用于波浪能发电装置，可以提高波浪能发电装置的有效工作带宽和能量输出效率，其基本原理是通过非线性恢复力改变系统的刚度和平衡点数量，进而促进系统形成不同的势阱，使其呈现多稳态特性；不同势阱之间存在势垒,在足够的外界能量激励下，系统能够跨越势垒的阻碍，在不同的平衡点之间往复振动被称为阱间运动状态；阱间运动的振动幅值大、能量高，因此被认为是一种理想的高效能量输出方式。而已有的双稳态宽频能量收集器只降低了势垒，却没有增加最外层势阱之间的距离。为了进一步提高输出性能，就需要构建多稳态系统，例如三稳态系统、四稳态系统。

目前，波浪能发电装置大多数为单一稳态，即使有些波浪能发电装置具有双稳态系统，但却无法在装置使用过程中自动改变稳态的数目，且无法灵活改变多稳态系统的非线性特征。如申请号202111008672.3的发明专利公布了一种增强型超多稳态宽频振动能量收集装置，能够通过拆装装置中的磁环来改变稳态的数目，但是在真实环境中使用此方法不仅非常耗费时间，而且在一些特定的使用环境中也增大了改变稳态的难度，例如，当海况环境恶劣时难以拆装磁环。又如申请号202211032770.5的发明专利公布了一种双稳态磁悬浮式电磁振动能量收集器，通过改变顶部套筒与底部套筒固定的位置,可以改变第一与第二两个环形磁铁的间距,从而得到具有不同非线性特性的双稳态结构，但不能在装置使用过程中自主改变稳态结构的非线性特征，仍具有局限性。

因此，当面对不确定海况时，仅依靠具有单一稳态的波浪能发电装置或具有固定的多稳态非线性特征的波浪能发电装置，无法很好地适应海洋中波浪频率的变化范围，很难解决波浪能发电装置能量捕获效率普遍不高的难题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种自适应可变稳态波浪能发电装置及其工作方法，能够根据外界波浪激励的大小，快速改变浮筒的浮力，既能够有效提高装置的可靠性和响应速度，又能够提高波浪能发电装置的发电效率。同时具备主动与被动两种方式，实现多稳态之间转变和磁性多稳态的非线性特征的改变，能更好的适应波浪参数的变化，使装置能够在低频条件下高效的捕获波浪能，并提高了波浪能发电装置的宽频带发电效率。

本发明的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种自适应可变稳态波浪能发电装置，包括浮筒、浮筒导向柱、上壳体、中间壳体、下壳体、浮筒连接杆、双杆连接器、中心杆、导向固定器、丝杆、电机、液压PTO系统、液压杆连接器、浮体、中心永磁体、环形线圈箱、上盖板和激励电流产生装置；

波浪能发电装置的腔体由从上至下依次分布的上盖板、上壳体、中间壳体、下壳体组成，上盖板通过螺栓与上壳体固定连接，上壳体与浮体、浮体与中间壳体，以及中间壳体和下壳体之间均通过螺栓固定连接；

浮筒导向柱通过导向固定器通过螺栓与上壳体固定连接，浮筒与浮筒导向柱滑动连接，浮筒能够沿浮筒导向柱上下移动，浮筒底部设置油囊；下壳体通过螺栓与阻尼盘固定连接；所述浮筒顶部固定连接浮筒连接杆，浮筒连接杆通过螺栓与双杆连接器固定连接，双杆连接器通过螺栓与中心杆固定连接；

波浪能发电装置的腔体内侧装有导轨，导轨与环形线圈箱滑动连接，所述环形线圈箱上设置有螺纹通孔，螺纹通孔与丝杆配合，丝杆底部设置电机，在电机、丝杆作用下，环形线圈箱能够在导轨上上下滑动；所述环形线圈箱的数量优选为1个或多个；

中心永磁体与中心杆固定连接，中心杆与液压杆连接器固定连接，液压杆连接器通过螺栓与液压PTO系统的液压杆固定连接，液压PTO系统能够带动液压杆上下移动；

在下壳体内，中心杆底部连接有激励电流产生装置，用于产生激励电流。

优选的，所述环形线圈箱的数量为两个，最上面的环形线圈箱与上盖板之间通过弹簧连接，弹簧上下端焊接有过渡盘，过渡盘通过螺栓与环形线圈箱和上壳体固定连接，下面的环形线圈箱仅仅通过电机和丝杆控制，仅与丝杆连接在一起，其中丝杆只有一半设有螺纹，一个丝杆控制一个环形线圈箱。

优选的，所述激励电流产生装置包括两套，包括齿轮、齿条、联轴器、发电机、方形壳体、单向轴承、齿轮箱、传动轴和传动轴支撑体，中心杆通过螺栓与两个齿条固定连接，每一齿条均与一齿轮配合连接；齿轮通过键与键槽与单向轴承连接，单向轴承通过键与键槽与传动轴连接，传动轴、联轴器、齿轮箱、发电机依次连接。

优选的，所述油囊内设置有隔板和储能弹簧，油囊通过二位二通电磁换向阀连接油箱，油囊通过另一二位二通电磁换向阀连接液压泵，液压泵分别与油箱、安全阀连接；

当液压泵将液压油排入油囊内时，储能弹簧被压缩；当油囊内不需要充油时，打开二位二通电磁换向阀，通过储能弹簧直接可以将油排出，不需要再次开启液压泵。

另一方面，本发明提供一种上述的自适应可变稳态波浪能发电装置的工作方法，当受到波浪的影响时，浮筒会随着波浪起伏沿浮筒导向柱上下移动，浮筒下方与油囊连接，可以根据需要由液压泵往油囊中排入或抽出液压油，改变浮筒的浮力，进而改变浮筒对波浪激励的响应速度；

当波浪激励小时，将油囊内的油输送回油箱，以提高浮体的浮力，可以提高装置的发电效率；而在应对海上恶劣天气时，将油排入油囊内，增大油囊的重力，提高装置的稳定性，可以有效避免了极端天气对装置的破坏；

当浮筒沿浮筒导向柱上下移动时，带动中心杆上下移动，中心杆将运动传递到齿条上，齿条带动齿轮转动，最后通过传动轴、联轴器和齿轮箱将旋转运动传递到发电机，从而产生激励电流，电流经过整流升压后，输出稳定的激励电流；

如果将产生的稳定激励电流通到其中一个环形线圈箱中，让线圈形成与中心永磁体相反的磁场，中心永磁体会受到线圈磁场的作用，在线圈磁场作用下产生的磁力和浮体在海水中受到的浮力的共同影响下，可以使中心永磁体在两个位置产生稳定状态，即中心杆受到的浮力和磁力平衡，形成双稳态系统；

如果将产生的稳定激励电流通到两个环形线圈箱中，在线圈磁场作用下产生的磁力和浮体在海水中受到的浮力的共同影响下，可以使中心永磁体在三个位置产生稳定状态，即形成三稳态系统；

如果不将产生的稳定激励电流通到任何一个环形线圈箱中，仅仅通过整流升压，也能够产生理想的稳定电流。

优选的，系统由波浪传感器(测波浪高度)和加速度传感器(测浮力的大小，浮力越大，加速度越大)同时判断波浪激励的大小，当波浪带动浮筒的位移不超过浮筒导向柱长度的2/3时，即可以判定为波浪激励小，超过2/3系统就必须往油囊内供油，供油量的多少由两个传感器确定。

优选的，在波浪的作用下，齿条会随着波浪上下移动，齿轮与齿条配合，齿轮又与传动轴通过单向轴承配合，当齿条向上移动时，一套激励电流产生装置的单向轴承锁死，将运动通过传动轴传递到发电机中，当齿条向下移动时，单向轴承可以自由转动，不传递运动；对于另一套激励电流发生装置，齿条向上移动时，单向轴承可以自由转动，不传递运动，齿条向下移动时，单向轴承锁死，将运动通过传动轴传递到发电机中；无论齿条向哪个方向运动，任何时候最多只有一个齿轮与齿条啮合。

上述动力传递过程中最主要的部件为两个齿轮、两个齿条和两个单向轴承，与传统的齿轮齿条机构不同，两个齿轮使用两个单向轴承安装在输出轴上，每个单向轴承仅允许沿一个方向传递运动。通过单向轴承的啮合和脱开，无论齿条向哪个方向运动，任何时候最多只有一个小齿轮与输出轴啮合。

优选的，当传动轴的旋转速度高于齿轮的输入速度时，两个齿轮与齿条均脱开，即不产生配合，传动轴能够继续保持一定的速度旋转输出。当齿条已经快到临界位置时(临界位置在向上移动和向下移动交接处，速度为0)，此时齿条速度已经较小，如果没有单向轴承，则同时会让输出的旋转速度也较小，而如果传动轴的转速比齿轮的转速高，单向轴承就可以自由转动了，这样传动轴就可以继续保持一定的速度旋转输出。而齿轮箱的作用是更改传动比，增加转速。

优选的，在多稳态系统中，通过改变通往环形线圈箱中的激励电流大小，能够改变多稳态系统的非线性特征，非线性特征指的是中心永磁体受到环形线圈箱提供的非线性力。通过非线性恢复力改变系统的刚度和平衡点数量，进而促进系统形成不同的势阱，使其呈现多稳态特性；

在双稳态和三稳态系统下，通过弹簧、电机、丝杆和导轨的共同配合，能够灵活调节环形线圈箱的位置，当电机不启动时，仅通过弹簧的作用力下，就可以带动最上部的环形线圈箱在丝杆上移动，但其缺点为弹簧恢复原长时，环形线圈箱仅会在中心永磁体产生的磁力作用下小范围上下移动，不能根据波浪灵活改变其位置；

而且在改变环形线圈箱位置的同时，弹簧能够储存一定的能量；在电机关闭时，弹簧能够再次改变最上部环形线圈箱的位置，实现波浪能发电装置主动与被动改变环形线圈箱的位置，进而改变波浪能发电装置多稳态的位置，灵活改变装置的势垒，通过调节两个环形线圈箱之间的距离和改变通入环形线圈箱电流的大小就可以改变势垒，双稳态转化到三稳态也可以降低势垒。势垒是两个势阱之间存在的势能差。势垒越大，实现阱间运动所需要的能量就越高；反之，就越小。通过改变势垒能够提高俘能效率，更能够适应波浪频率，在低频波浪海况下实现高效能量捕获，并能实现宽频带高效发电。

本发明未详尽之处，均可参见现有技术。

本发明的有益效果为：

本发明通过油囊可以灵活调节浮体重力的大小，当波浪激励小时，将油囊内的油输送回油箱，以提高浮体的浮力，可以提高装置的发电效率。而在应对海上恶劣天气时，将油泵入油囊内降低油囊的重力，有效避免了极端天气对装置的破坏。

通过两个齿轮、两个齿条和两个单向轴承的组合，可以充分利用海浪起伏的运动，每个单向轴承仅允许从一个方向传递运动，通过单向轴承的啮合和脱开，无论齿条向哪个方向运动，任何时候最多只有一个齿轮与输出轴啮合，当输出轴的旋转速度高于齿轮的输入速度时，两个齿轮都会脱开，从而保护装置。

通过在不同的线圈中接入激励电流，可以实现多稳态之间的变化。通过弹簧、丝杆、电机和轨道的配合，可以实现波浪能发电装置主动与被动改变线圈的位置。通过改变通入环形线圈箱中激励电流的大小和环形线圈箱中的位置的共同作用，可以实现多种多稳态的非线性特征，进而实现灵活改变装置的势垒，拓宽装置的谐振频率，提高俘能效率，更能够适应波浪频率，在低频波浪海况下实现高效能量捕获，并能实现宽频带高效发电。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明的自适应波浪能可变稳态波浪能发电装置的整体结构示意图；

图2为本发明的自适应波浪能可变稳态波浪能发电装置的腔体内部结构示意图；

图3为本发明的自适应波浪能可变稳态波浪能发电装置的激励电流产生装置结构示意图；

图4为本发明的自适应波浪能可变稳态波浪能发电装置双稳态系统稳定位置示意图；其中(a)、(b)分别为两种稳态位置；

图5为本发明的自适应波浪能可变稳态波浪能发电装置三稳态系统稳定位置示意图；其中，(a)、(b)、(c)分别为三种稳态位置；

图6为本发明的自适应波浪能可变稳态波浪能发电装置油囊工作原理图；

图7为本发明的自适应波浪能可变稳态波浪能发电装置工作流程逻辑图；

图中，1-浮筒，2-浮筒导向柱，3-中间壳体，4-下壳体，5-上壳体，6-油囊，7-浮筒连接杆，8-双杆连接器，9-中心杆，10-导向固定器，11-弹簧，12-丝杆，13-电机，14-液压PTO系统，15-液压杆连接器，16-浮体，17-中心永磁体，18-环形线圈箱，19-上盖板，20-齿轮，21-联轴器，22-发电机，23-方形壳体，24-单向轴承，25-齿轮箱，26-传动轴，27-传动轴支撑体，28-齿条，29-隔板，30-安全阀，31-液压泵，32-油箱，33-二位二通电磁换向阀，34-储能弹簧。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本说明书中的技术方案，下面结合本说明书实施中的附图，对本发明书实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，但不仅限于此，本发明未详尽说明的，均按本领域常规技术。

实施例1

一种自适应可变稳态波浪能发电装置，包括浮筒1、浮筒导向柱2、上壳体5、中间壳体3、下壳体4、浮筒连接杆7、双杆连接器8、中心杆9、导向固定器10、丝杆12、电机13、液压PTO系统14、液压杆连接器15、浮体16、中心永磁体17、环形线圈箱18、上盖板19和激励电流产生装置；

波浪能发电装置的腔体由从上至下依次分布的上盖板19、上壳体5、中间壳体3、下壳体4组成，上盖板通过螺栓与上壳体5固定连接，上壳体5与浮体16、浮体16与中间壳体3，以及中间壳体3和下壳体4之间均通过螺栓固定连接；

浮筒导向柱2通过导向固定器10通过螺栓与上壳体5固定连接，浮筒1与浮筒导向柱2滑动连接，浮筒1能够沿浮筒导向柱2上下移动，浮筒1底部设置油囊6；下壳体4通过螺栓与阻尼盘固定连接；1浮筒顶部固定连接浮筒连接杆7，浮筒连接杆7通过螺栓与双杆连接器8固定连接，双杆连接器8通过螺栓与中心杆9固定连接；

波浪能发电装置的腔体内侧装有导轨，导轨与环形线圈箱18滑动连接，环形线圈箱18上设置有螺纹通孔，螺纹通孔与丝杆12配合，丝杆12底部设置电机13，在电机13、丝杆12作用下，环形线圈箱18能够在导轨上上下滑动；环形线圈箱18的数量优选为1个或多个；

中心永磁体17与中心杆9固定连接，中心杆9与液压杆连接器15固定连接，液压杆连接器15通过螺栓与液压PTO系统14的液压杆固定连接，液压PTO系统14能够带动液压杆上下移动；

在下壳体内，中心杆9底部连接有激励电流产生装置，用于产生激励电流。

实施例2

一种自适应可变稳态波浪能发电装置，如实施例1所述，所不同的是，环形线圈箱18的数量为两个，最上面的环形线圈箱与上盖板之间通过弹簧11连接，弹簧11上下端焊接有过渡盘，过渡盘通过螺栓与环形线圈箱和上壳体固定连接，下面的环形线圈箱仅仅通过电机和丝杆控制，仅与丝杆连接在一起，其中丝杆只有一半设有螺纹，一个丝杆控制一个环形线圈箱。

实施例3

一种自适应可变稳态波浪能发电装置，如实施例2所述，所不同的是，如图3所示，激励电流产生装置包括两套，包括齿轮20、齿条28、联轴器21、发电机22、方形壳体23、单向轴承24、齿轮箱25、传动轴26和传动轴支撑体27，中心杆9通过螺栓与两个齿条28固定连接，每一齿条28均与一齿轮20配合连接；齿轮20通过键与键槽与单向轴承24连接，单向轴承24通过键与键槽与传动轴26连接，传动轴、联轴器、齿轮箱、发电机依次连接。

实施例4

一种自适应可变稳态波浪能发电装置，如实施例3所述，所不同的是，如图6所示，油囊6内设置有隔板29和储能弹簧34，油囊6通过二位二通电磁换向阀33连接油箱32，油囊6通过另一二位二通电磁换向阀连接液压泵31，液压泵31分别与油箱、安全阀30连接；

当液压泵31将液压油排入油囊32内时，储能弹簧34被压缩；当油囊6内不需要充油时，打开二位二通电磁换向阀，通过储能弹簧直接可以将油排出，不需要再次开启液压泵。

实施例5

一种自适应可变稳态波浪能发电装置的工作方法，当受到波浪的影响时，浮筒1会随着波浪起伏沿浮筒导向柱2上下移动，浮筒1下方与油囊6连接，可以根据需要由液压泵31往油囊中排入或抽出液压油，改变浮筒1的浮力，进而改变浮筒对波浪激励的响应速度；

当波浪激励小时，将油囊6内的油输送回油箱，以提高浮体的浮力，可以提高装置的发电效率；而在应对海上恶劣天气时，将油排入油囊内，如图6所示，左侧二位二通电磁换向阀在开启位置，右侧二位二通电磁换向阀处于关闭位置，通过液压泵将油泵入油囊，增大油囊的重力，提高装置的稳定性，可以有效避免了极端天气对装置的破坏；

当浮筒1沿浮筒导向柱2上下移动时，带动中心杆9上下移动，中心杆9将运动传递到齿条28上，齿条28带动齿轮20转动，最后通过传动轴、联轴器和齿轮箱将旋转运动传递到发电机22，从而产生激励电流，电流经过整流升压后，输出稳定的激励电流；

如果将产生的稳定激励电流通到其中一个环形线圈箱中，让线圈形成与中心永磁体17相反的磁场，中心永磁体17会受到线圈磁场的作用，在线圈磁场作用下产生的磁力和浮体在海水中受到的浮力的共同影响下，可以使中心永磁体17在两个位置产生稳定状态，即中心杆受到的浮力和磁力平衡，形成双稳态系统，如图4所示；

如果将产生的稳定激励电流通到两个环形线圈箱18中，在线圈磁场作用下产生的磁力和浮体在海水中受到的浮力的共同影响下，可以使中心永磁体在三个位置产生稳定状态，即形成三稳态系统，如图5所示；

如果不将产生的稳定激励电流通到任何一个环形线圈箱中，仅仅通过整流升压，也能够产生理想的稳定电流。

系统由波浪传感器(测波浪高度)和加速度传感器(测浮力的大小，浮力越大，加速度越大)同时判断波浪激励的大小，当波浪带动浮筒的位移不超过浮筒导向柱长度的2/3时，即可以判定为波浪激励小，超过2/3系统就必须往油囊内供油，供油量的多少由两个传感器确定。

在波浪的作用下，齿条28会随着波浪上下移动，齿轮20与齿条28配合，齿轮20又与传动轴26通过单向轴承24配合，当齿条28向上移动时，一套激励电流产生装置的单向轴承24锁死，将运动通过传动轴传递到发电机22中，当齿条28向下移动时，单向轴承24可以自由转动，不传递运动；对于另一套激励电流发生装置，齿条向上移动时，单向轴承可以自由转动，不传递运动，齿条向下移动时，单向轴承锁死，将运动通过传动轴传递到发电机22中；无论齿条向哪个方向运动，任何时候最多只有一个齿轮与齿条啮合。

上述动力传递过程中最主要的部件为两个齿轮、两个齿条和两个单向轴承，与传统的齿轮齿条机构不同，两个齿轮使用两个单向轴承安装在输出轴上，每个单向轴承仅允许沿一个方向传递运动。通过单向轴承的啮合和脱开，无论齿条向哪个方向运动，任何时候最多只有一个小齿轮与输出轴啮合。

当传动轴的旋转速度高于齿轮的输入速度时，两个齿轮与齿条均脱开，即不产生配合，传动轴能够继续保持一定的速度旋转输出。当齿条已经快到临界位置时(临界位置在向上移动和向下移动交接处，速度为0)，此时齿条速度已经较小，如果没有单向轴承，则同时会让输出的旋转速度也较小，而如果传动轴的转速比齿轮的转速高，单向轴承就可以自由转动了，这样传动轴就可以继续保持一定的速度旋转输出。而齿轮箱的作用是更改传动比，增加转速。

实施例6

一种自适应可变稳态波浪能发电装置的工作方法，如实施例5所述，所不同的是，在多稳态系统中，通过改变通往环形线圈箱18中的激励电流大小，能够改变多稳态系统的非线性特征，非线性特征指的是中心永磁体受到环形线圈箱提供的非线性力。通过非线性恢复力改变系统的刚度和平衡点数量，进而促进系统形成不同的势阱，使其呈现多稳态特性；

在双稳态和三稳态系统下，通过弹簧11、电机13、丝杆12和导轨的共同配合，能够灵活调节环形线圈箱18的位置，当电机不启动时，仅通过弹簧11的作用力下，就可以带动最上部的环形线圈箱18在丝杆12上移动，但其缺点为弹簧恢复原长时，环形线圈箱18仅会在中心永磁体17产生的磁力作用下小范围上下移动，不能根据波浪灵活改变其位置；

而且在改变环形线圈箱18位置的同时，弹簧11能够储存一定的能量；在电机13关闭时，弹簧11能够再次改变最上部环形线圈箱18的位置，实现波浪能发电装置主动与被动改变环形线圈箱18的位置，进而改变波浪能发电装置多稳态的位置，灵活改变装置的势垒，通过调节两个环形线圈箱之间的距离和改变通入环形线圈箱电流的大小就可以改变势垒，双稳态转化到三稳态也可以降低势垒。势垒是两个势阱之间存在的势能差。势垒越大，实现阱间运动所需要的能量就越高；反之，就越小。通过改变势垒能够提高俘能效率，更能够适应波浪频率，在低频波浪海况下实现高效能量捕获，并能实现宽频带高效发电。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种自适应可变稳态波浪能发电装置，其特征在于，包括浮筒、浮筒导向柱、上壳体、中间壳体、下壳体、浮筒连接杆、双杆连接器、中心杆、导向固定器、丝杆、电机、液压PTO系统、液压杆连接器、浮体、中心永磁体、环形线圈箱、上盖板和激励电流产生装置；

波浪能发电装置的腔体由从上至下依次分布的上盖板、上壳体、中间壳体、下壳体组成，上盖板通过螺栓与上壳体固定连接，上壳体与浮体、浮体与中间壳体，以及中间壳体和下壳体之间均通过螺栓固定连接；

浮筒导向柱通过导向固定器与上壳体固定连接，浮筒与浮筒导向柱滑动连接，浮筒能够沿浮筒导向柱上下移动，浮筒底部设置油囊；下壳体通过螺栓与阻尼盘固定连接；所述浮筒顶部固定连接浮筒连接杆，浮筒连接杆与双杆连接器固定连接，双杆连接器通过螺栓与中心杆固定连接；

波浪能发电装置的腔体内侧装有导轨，导轨与环形线圈箱滑动连接，所述环形线圈箱上设置有螺纹通孔，螺纹通孔与丝杆配合，丝杆底部设置电机，在电机、丝杆作用下，环形线圈箱能够在导轨上上下滑动；所述环形线圈箱的数量优选为1个或多个；

中心永磁体与中心杆固定连接，中心杆与液压杆连接器固定连接，液压杆连接器通过螺栓与液压PTO系统的液压杆固定连接，液压PTO系统能够带动液压杆上下移动；

在下壳体内，中心杆底部连接有激励电流产生装置，用于产生激励电流。

2.根据权利要求1所述的自适应可变稳态波浪能发电装置，其特征在于，所述环形线圈箱的数量为两个，最上面的环形线圈箱与上盖板之间通过弹簧连接。

3.根据权利要求1所述的自适应可变稳态波浪能发电装置，其特征在于，所述激励电流产生装置包括两套，包括齿轮、齿条、联轴器、发电机、方形壳体、单向轴承、齿轮箱、传动轴和传动轴支撑体，中心杆通过螺栓与两个齿条固定连接，每一齿条均与一齿轮配合连接；齿轮通过键与键槽与单向轴承连接，单向轴承通过键与键槽与传动轴连接，传动轴、联轴器、齿轮箱、发电机依次连接。

4.根据权利要求3所述的自适应可变稳态波浪能发电装置，其特征在于，所述油囊内设置有隔板和储能弹簧，油囊通过二位二通电磁换向阀连接油箱，油囊通过另一二位二通电磁换向阀连接液压泵，液压泵分别与油箱、安全阀连接；

当液压泵将液压油排入油囊内时，储能弹簧被压缩；当油囊内不需要充油时，打开二位二通电磁换向阀，通过储能弹簧直接将油排出，不需要再次开启液压泵。

5.一种基于权利要求4所述的自适应可变稳态波浪能发电装置的工作方法，其特征在于，当受到波浪的影响时，浮筒会随着波浪起伏沿浮筒导向柱上下移动，浮筒下方与油囊连接，根据需要由液压泵往油囊中排入或抽出液压油，改变浮筒的浮力，进而改变浮筒对波浪激励的响应速度；

当波浪激励小时，将油囊内的油输送回油箱，以提高浮体的浮力，可以提高装置的发电效率；而在应对海上恶劣天气时，将油排入油囊内，增大油囊的重力，提高装置的稳定性，有效避免了极端天气对装置的破坏；

当浮筒沿浮筒导向柱上下移动时，带动中心杆上下移动，中心杆将运动传递到齿条上，齿条带动齿轮转动，最后通过传动轴、联轴器和齿轮箱将旋转运动传递到发电机，从而产生激励电流，电流经过整流升压后，输出稳定的激励电流；

如果将产生的稳定激励电流通到其中一个环形线圈箱中，让线圈形成与中心永磁体相反的磁场，中心永磁体会受到线圈磁场的作用，在线圈磁场作用下产生的磁力和浮体在海水中受到的浮力的共同影响下，使中心永磁体在两个位置产生稳定状态，即中心杆受到的浮力和磁力平衡，形成双稳态系统；

如果将产生的稳定激励电流通到两个环形线圈箱中，在线圈磁场作用下产生的磁力和浮体在海水中受到的浮力的共同影响下，使中心永磁体在三个位置产生稳定状态，即形成三稳态系统。

6.根据权利要求5所述的自适应可变稳态波浪能发电装置的工作方法，其特征在于，当波浪带动浮筒的位移不超过浮筒导向柱长度的2/3时，即判定为波浪激励小，超过2/3往油囊内供油。

7.根据权利要求5所述的自适应可变稳态波浪能发电装置的工作方法，其特征在于，在波浪的作用下，齿条会随着波浪上下移动，齿轮与齿条配合，齿轮又与传动轴通过单向轴承配合，当齿条向上移动时，一套激励电流产生装置的单向轴承锁死，将运动通过传动轴传递到发电机中，当齿条向下移动时，单向轴承自由转动，不传递运动；对于另一套激励电流发生装置，齿条向上移动时，单向轴承自由转动，不传递运动，齿条向下移动时，单向轴承锁死，将运动通过传动轴传递到发电机中；无论齿条向哪个方向运动，任何时候最多只有一个齿轮与齿条啮合。

8.根据权利要求7所述的自适应可变稳态波浪能发电装置的工作方法，其特征在于，当传动轴的旋转速度高于齿轮的输入速度时，两个齿轮与齿条均脱开，即不产生配合，传动轴能够继续保持一定的速度旋转输出。

9.根据权利要求5所述的自适应可变稳态波浪能发电装置的工作方法，其特征在于，在多稳态系统中，通过改变通往环形线圈箱中的激励电流大小，能够改变多稳态系统的非线性特征；

在双稳态和三稳态系统下，通过弹簧、电机、丝杆和导轨的共同配合，能够灵活调节环形线圈箱的位置，当电机不启动时，仅通过弹簧的作用力下，带动最上部的环形线圈箱在丝杆上移动，弹簧恢复原长时，环形线圈箱仅会在中心永磁体产生的磁力作用下小范围上下移动；

而且在改变环形线圈箱位置的同时，弹簧能够储存一定的能量；在电机关闭时，弹簧能够再次改变最上部环形线圈箱的位置，实现波浪能发电装置主动与被动改变环形线圈箱的位置，进而改变波浪能发电装置多稳态的位置，灵活改变装置的势垒，提高俘能效率，更能够适应波浪频率，在低频波浪海况下实现高效能量捕获，并能实现宽频带高效发电。