CN2147365Y

CN2147365Y - 数控浪泳发电装置

Info

Publication number: CN2147365Y
Application number: CN93202468U
Authority: CN
Inventors: 石行
Original assignee: Xicheng Xinkai General Testing Factory Beijing City
Current assignee: Xicheng Xinkai General Testing Factory Beijing City
Priority date: 1993-02-11
Filing date: 1993-02-11
Publication date: 1993-11-24
Anticipated expiration: 2003-02-11

Abstract

一种数控浪泳发电装置，是把设放在海洋里的浮子随波浪上下起伏摆动的能量，通过传动机构传递给增速器及与其同轴的发电机，使电机产生相应的运动而发电的。该装置采用数控稀土全速同步电机作发电机，再辅以微型计算机控制的电子调压器、逆变器和不同在电源构成的一种再生能源利用装置，可作为补充能源与以热机为动力的发电机组，配有蓄电池或贮能机组并网应用，如在港口形成阵列电站，可兼具发电和防波堤的作用。

Description

本实用新型涉及一种再生能源的利用装置，确切地说，涉及一种利用海洋潮汐、浪泳发电的数控发电装置。

在人类发明使用热动力机之前，一直是以大自然的再生能源获取动力的。中世纪时代，风车、水磨和欧洲大陆应用相当普遍。甚至在五十年代和六十年代的初期，黄河岸边的水车还比比皆是。但随着工业化程度的提高，这些动力装置逐渐失去了它们的使用价值，被逐渐兴起的使用一次燃料的热机所替代。虽然在水力资源的应用上还保留着获取再生能源，也往往只限于对高水头的水力资源加以应用。然而，在科学技术不断发展和推动下，一些被人们所遗弃的传统技术手段，在新技术的支持下获得新生，重新在技术进步的竞争中取得优势而再次回归使用。例如太阳能、风力、地热等再生能源的开发应用都已取得可观的成绩。

随着工业的发展，能源的消耗日趋剧烈，能源资源的枯竭日趋紧张，而且，因一次能源的大量消耗所带来的日益严重的温室效应环境污染也逼迫人们努力寻求新的纯净能源。虽然，大自然蕴含的再生能源的资源是极其丰富的，可谓取之不尽，用之不竭。但其共同的特点是品位极低，且很不稳定，必须采用先进科技和高效换能装置，才能将这种低品位能源赋以实用化。

本实用新型的目的是提供一种利用稀土全速同步电机作为发电机，再辅以数控电子调压逆变器构成的数控浪泳发电装置。

本实用新型是这样实现的：它包括有浮子、转动连接机构、发电机和控制装置，其特征在于：处在海洋里的浮子与传动机构的一端相连，该传动机构的另一端与增速器相连，与增速器同轴的是用稀土全速同步电机制成的发电机，发电机的馈电经微型计算机控制的电力电子调压器和逆变电源组成的数控逆变器和不间断电源后接入用户负载。采用稀土永磁材料制成转子磁极的数控全速稀土同步电机是实现本实用新型的关键，它是把海洋浪泳这种低品位水能加以实际应用的核心部件。

海洋的浪泳中蕴含了极大的水的动能和势能资源，只是其品位很低，且很不稳定，在有潮汐或刮风时，浪泳又高又急，但在风平浪静的时刻，就只有速度很低和高度极有限的水头可以利用了，因此，水力部件必须高效，其能量转换装置则应在浪泳的各种可能范围内都能正常工作，并具有令人满意的转换效率。本实用新型所提供的发电机是在申请人的另两件已授权中国专利：“数控全速稀土同步电机”（专利号：CN91203427.0）和“环形转子稀土同步电机”（专利号：CN91217200.2）基础上的改进和再创造，具有能适应低品位海洋浪泳水力资源利用的需要，同时再辅以结构简单、实用的浪泳水力驱动机构和数控电子调压、逆变装置和不间断电源，整个设备造价低，机械效率和电能转换效率高，维护使用方便，是一种颇具应用前景的再生能源发电装置。

下面结合附图，具体介结本实用新型。

图1是本实用新型的结构示意图。

参见图1：本实用新型是由放置在海洋里承受浪泳推力而上下起伏摆动的浮子与传动机构4的一端相连接，传动机构4的另一端与增速器2相连接，以把浮子3的起伏摆动传递给增速器2，用稀土全速同步电机1作为发电机，并与增速器同轴，由此把浮子的能量转化为电能。这种稀土同步电机的转子是在钢管制成的外壳内壁上环衬有用导磁性能良好的软钢制成的基体和在环绕基体的圆周上镶嵌有用稀土永磁材料制成的磁极而构成（参阅中国专利CN91217200.2）。磁极是用钕铁硼或性能更好的稀土材料成，可为6～12极，视实际应用的浪泳水力资源而在该范围内选择。转子的中间是与普通绕线式电机的转子结构相同的圆柱状定子，定子是用矽钢片迭合而成的芯体和其外缘嵌装的绕组构成，并由其两端的支撑轴固装在电机框架上。由于该电机要长期浸泡在海水中工作，所有外露部件都要作强化的防腐处理，并采用潜水电机结构，从电机的定子轴端引出的馈电线再经由电力电子调压器5、数控逆变器6和不间断电源7接入用户负载9，而上述调压器5、逆变器6和不间断电源7都由微型计算机8通过其接口实现数字控制。

由于稀土全速同步电机可以在低速到超高速范围的任何一个运动状态下将机械能量的90％～95％转换成电能，这一点尤其适合低品位的浪泳发电。因为：浪泳能量的输入是呈冲击、脉动式的，从而使接收浮子传递过来的能量而转动的发电机运动状态（转动方向和转速）都不稳定。而本实用新型采用的发电机恰好具有这种性能，无论它的转子以什么方向、什么速度转动，即使不能作定向旋转运动而只能来回往复摆动，也能照常保持高效发电。当然，这时相应的单个定子绕组的输出电压也会相应随之变化，这部分的功能补偿和调整就由装置中的电子调压器、逆变器和不间断电源来协调完成，而上述电子设备在微型计算机8的统一指令控制下，先将输出电压由电子调压器5调至220伏或380伏，再经逆变电源6和不间断电源7后供给负载9。这里的电子调压器、逆变电源、不同断电源都是市场通用产品，可以根据发电机使用场合、功率，选择合适产品与之配套即可。

增速器2可以选用摆线式增速器，也可以采用行星齿轮增速器，还可以采用申请从研制的“一种大速比差动增速器”（CN91103848.5）。传动机构2可以采用如图1所示的简单的连杆构件，把浮子的运动直接经过增速器2传递给电机1，这种传动方式结构简单，但电机必须长期沉浸在海水中工作，因而需采用潜水电机的结构。也可以采用曲柄、连杆机构作为传动部件，或者采用钢丝绳、滚筒作间接传动或链条与链轮作间接传动的传动机构，这样，虽然传动机构复杂些，但可以使电机不与海水接触，因为，在后面几种传动方式中都可以把电机放置在脱离海水的礁石或水泥基础上。

由于波浪能量的品位特别低，加之变化幅度也大，因此本实用新型装置的单台电机的容量不可能作得较大，每台电机的容量至多在1～40千瓦之间。为了获得比较稳定的电源输出，可以采用风力发电那样，采用多台电机并联成网供电，以便把电能积小成多。同时，为了减少投资和方便维护管理，对于群体的浪泳发电机，可以若干个单机公用一个电子调压、逆变器，再由一台微机对该网中的若干台电子调压器、逆变器进行统一协调控制。

本实用新型可以用作灯塔、航标、海洋观测站、渔船、海防哨所、渔村、海滨民用电站供电的小型独立电源，也可以在海滩做成大面积的阵列，组成具有相当容量的发电站。如以适当的阵列布置到港口与海洋的交界部位，可以把海浪的冲击能量吸收掉相当部分，以化为电站的动力，其产生的付作用是相当于在港口围筑的防波堤所起到的平息港内波浪的作用，所以本实用新型若在港口建立这种电站群体，可谓一举两得。

由于浪泳发电的能量极不稳定（受季风、潮汐影响甚重），因此，本实用新型应该采取若干种并网方式，方能更好地发挥本实用新型作为独立电源的作用，如与热机为动力的发电机组联合运行，用热机电能来满足发电能力与负荷需求的平衡。又如采用贮能方式，可以在逆变器的直流回路中并入一定容量的蓄电池以贮存发电高峰时候富余的电能，以济发电低峰时候的负荷需求，也可以在交流电网中并联贮能机组来平衡电能的收支。总之，本实用新型尽管其输出功率变化大、不稳定，但是其不消耗一次能源，没有环境污染，可以在海洋里或海岸边、港口旁就地供电，结构也比较简单，可以作为一种补充能源而应用，其前景还是相当诱人的。

Claims

1、一种数控浪泳发电装置，包括有浮子、传动连接机构、发电机和控制装置，其特征在于：处在海洋里的浮子与传动机构的一端相连，该传动机构的另一端与增速器要连接，与增速器同轴的是用稀土全速同步电机制成的发电机，发电机的馈电经微型计算机控制的电力电子调压器和逆变电源组成的数控逆变器和不间断电源后接入用户负载。

2、如权利要求1所述数控浪泳发电装置，其特征在于：所述的传动机构可以是简单的连杆构件、或曲柄连杆机构、或钢丝绳和滚筒传动机构、或链轮与链条传动机构。