JP5543625B2 - Wave power generator and control method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、海上に浮かべたフロートの運動により、波からエネルギーを取り出し発電を行う波力発電装置及びその制御方法に関するものである。 The present invention relates to a wave power generation apparatus that generates energy by extracting energy from waves by the movement of a float floating on the sea, and a control method therefor.
従来、波力発電装置として、海面又は海中にフロートを浮かべたものがある(例えば特許文献1参照)。図9に、従来の波力発電装置の一例を示す。この波力発電装置1Xは、海底に設置したアンカー31及び係留索32により係留された支柱2Xと、海面10に浮力を受けて浮いているフロート3Xを有している。このフロート3Xは、波の力を受けて支柱2Xに対して相対的に上下運動するように構成されている(矢印参照)。
Conventionally, as a wave power generation device, there is one that floats on the sea surface or in the sea (see, for example, Patent Document 1). FIG. 9 shows an example of a conventional wave power generator. This wave
また、波力発電装置1Xは、フロート3Xの動きを、支柱2X内に設置した発電機(図示しない)に伝達するための枠体5Xを有している。更に、海における波力発電装置1Xの鉛直方向の位置を調整するために、浮力調整部33を有していることもある。この従来のフロート3Xは、支柱2Xを中心軸とした例えば皿型や円筒形等の点対象形であり、具体的には円環状(リング状)の形である。ここで、Wは波を示しており、Fは波Wが到来する上流側を、Rは波Wが到来する側とは反対の下流側を示している。
The
図10に、波力発電装置1Xの断面の模式図を示す。波力発電装置1Xは、支柱2Xの内部に設置した発電機(以下、モータという)4と、フロート3Xから上方に延伸し、その後に支柱2Xに挿入するように構成した枠体5Xを有している。この枠体5Xと、枠体5Xの一部に形成したラック6と、モータ4に設置したピニオン4は、フロート3Xの運動エネルギーをモータ4に伝達する動力伝達機構を形成している。
In FIG. 10, the schematic diagram of the cross section of the
次に、波力発電装置1Xの動作について説明する。まず、波力発電装置1Xの支柱2Xは、アンカー31等で海底にほぼ固定されており、波の影響を受けにくく構成されている。波を受けたフロート3Xは、ほぼ固定された支柱2Xに対して上下に運動する。波力発電装置1Xは、フロート3Xの運動エネルギーを、動力伝達機構(枠体5X、ラック6、及びピニオン7)を介してモータ4に回転力として伝達し、発電を行う。この構成により、波力発電装置1Xは、海面10が上下する波からエネルギーを取り出し、発電を行うことができる。
Next, the operation of the
しかしながら、従来の波力発電装置1Xは、発電効率が低いという問題を有している。この波力発電装置1Xの発電効率は、最大で約20%程度となっている。これは、波力発電装置1Xは、フロート3Xに衝突する波(入射波)のエネルギーの一部のみを回収している。入射波のエネルギーの残りの大部分は、フロート3Xとの衝突により発生する波(反射波)、及びフロート3Xの後方に形成される波(透過波)となり、発電に寄与しない。そのため、波力発電装置1Xの発電効率を向上することは困難であった。
However, the conventional
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、波からエネルギーを取り出し発電を行う波力発電装置において、発電効率を向上した波力発電装置及びその制
御方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a wave power generation apparatus with improved power generation efficiency and a control method thereof in a wave power generation apparatus that extracts power from waves and generates power. For the purpose.
上記の目的を達成するための本発明に係る波力発電装置は、支柱と、前記支柱に対して運動するフロートと、前記フロートの運動により発電する発電機を有した波力発電装置において、前記波力発電装置が、波形を測定する波センサーと、前記支柱に対する前記フロートの位置を測定する位置センサーと、前記フロートに外力を付加する駆動機構と、前記駆動機構を制御する制御装置を有しており、前記制御装置が、前記波センサー及び前記位置センサーの値から前記フロートが制御されるべき速度を算出し、前記フロートが算出された速度となるように前記駆動機構を制御する構成を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a wave power generation device according to the present invention is a wave power generation device including a support, a float that moves relative to the support, and a generator that generates power by the movement of the float. The wave power generator includes a wave sensor for measuring a waveform, a position sensor for measuring the position of the float with respect to the support, a drive mechanism for applying an external force to the float, and a control device for controlling the drive mechanism. And the control device calculates a speed at which the float should be controlled from the values of the wave sensor and the position sensor, and controls the drive mechanism so that the float has the calculated speed. It is characterized by that.
この構成により、波力発電装置の発電効率を向上することができる。これは、フロートを波の揺動に合わせてアクティブに制御し、フロートの下流側に発生する波(透過波)及び反射によりフロートの上流側に発生する波(反射波)を、防止又は抑制することができるからである。 With this configuration, the power generation efficiency of the wave power generation device can be improved. This actively controls the float according to the oscillation of the wave, and prevents or suppresses the wave (transmitted wave) generated on the downstream side of the float and the wave (reflected wave) generated on the upstream side of the float due to reflection. Because it can.
上記の波力発電装置において、前記フロートが、波が到来する側と反対側の下流側となる背面が、前記フロートの運動の軌跡と同一又は相似の形状を有することを特徴とする。 In the above-described wave power generation device, the back surface of the float on the downstream side opposite to the wave arrival side has the same or similar shape as the locus of movement of the float.
この構成により、波力発電装置の発電効率を向上することができる。これは、フロートの背面の形状を、フロートの運動方向と同一又は相似の形状となるように形成しているため、フロートは、運動に伴い発生する水の抵抗を低減することができるからである。そのため、フロートの下流側に形成される波(透過波)の発生を防止、又は抑制し、そのエネルギーをフロートの運動エネルギーとして回収できる。 With this configuration, the power generation efficiency of the wave power generation device can be improved. This is because the shape of the back surface of the float is formed to be the same or similar to the movement direction of the float, so that the float can reduce the resistance of water generated by the movement. . Therefore, generation of waves (transmitted waves) formed on the downstream side of the float can be prevented or suppressed, and the energy can be recovered as kinetic energy of the float.
上記の波力発電装置において、前記波力発電装置が、鉛直方向に長手方向を有する前記支柱と、前記支柱に沿って上下動する前記フロートを有し、前記フロートが、波が到来する側と反対側の下流側となる背面と底面のなす角が90度より小さくなるように構成されたことを特徴とする。この構成により、上記と同様の作用効果を得ることができる。 In the above-described wave power generation device, the wave power generation device includes the support column having a longitudinal direction in the vertical direction and the float that moves up and down along the support column, and the float has a wave arrival side. It is characterized in that the angle formed by the back surface and the bottom surface on the opposite downstream side is smaller than 90 degrees. With this configuration, the same effects as described above can be obtained.
上記の波力発電装置において、水平方向に長手方向を有する前記支柱と、前記支柱を中心軸として回転運動する前記フロートを有し、前記フロートが、波が到来する側と反対側の下流側となる背面及び底面の一部を、中心軸を前記支柱とする円柱形に構成されたことを特徴とする。この構成により、上記と同様の作用効果を得ることができる。 In the above-described wave power generation device, the support column having a longitudinal direction in a horizontal direction, and the float that rotates about the support column as a central axis, the float being on a downstream side opposite to a wave arrival side, A part of the back surface and the bottom surface is formed in a cylindrical shape having the central axis as the support column. With this configuration, the same effects as described above can be obtained.
上記の目的を達成するための本発明に係る波力発電装置の制御方法は、海に係留された支柱と、前記支柱に対して運動するフロートと、前記フロートの運動により発電する発電機を有した波力発電装置であり、前記フロートが、波が到来する側と反対側の下流側となる背面が、前記フロートの運動の軌跡と同一又は相似の形状を有するように構成され、且つ、前記波力発電装置が、波形を測定する波センサーと、前記支柱に対する前記フロートの位置を測定する位置センサーと、前記フロートに外力を付加する駆動機構と、前記駆動機構を制御する制御装置を有する波力発電装置の制御方法であって、前記波センサーが、測定した波形から海面の平均水位を算出してこの平均水位に対する前記波の位置を測定し、前記位置センサーが前記支柱に対する前記フロートの位置を測定する測定ステップと、測定された前記フロートの位置及び前記波の位置から前記フロートの制御されるべき速度を算出する演算ステップと、前記フロートが制御されるべき速度となるように前記駆動装置により外力を付加するフロート制御ステップを有することを特徴とする。この構成により、前述と同様の作用効果を得ることができる。 In order to achieve the above object, a method for controlling a wave power generation device according to the present invention comprises a column moored in the sea, a float that moves relative to the column, and a generator that generates electricity by the movement of the float. The float is configured such that the back surface on the downstream side opposite to the wave arrival side has the same or similar shape as the locus of movement of the float, and The wave power generation apparatus includes a wave sensor that measures a waveform, a position sensor that measures a position of the float with respect to the support, a drive mechanism that applies an external force to the float, and a control device that controls the drive mechanism. A method of controlling a power generation device, wherein the wave sensor calculates an average water level of a sea surface from a measured waveform and measures the position of the wave with respect to the average water level, and the position sensor A measurement step for measuring the position of the float with respect to the measurement, a calculation step for calculating a speed to be controlled of the float from the measured position of the float and the position of the wave, and a speed at which the float is to be controlled. As described above, a float control step of applying an external force by the driving device is provided. With this configuration, the same effects as described above can be obtained.
本発明に係る波力発電装置によれば、発電効率を向上した波力発電装置及びその制御方法を提供することができる。 The wave power generation device according to the present invention can provide a wave power generation device with improved power generation efficiency and a control method thereof.
以下、本発明に係る実施の形態の波力発電装置について、図面を参照しながら説明する。図1に本発明の実施の形態の波力発電装置1の断面の概略を示す。波力発電装置1は、海に係留された支柱2と、支柱2に対して運動するフロート3と、フロート3の運動により発電する発電機(以下、モータという)4を有している。具体的には、波力発電装置1は、鉛直方向に長手方向を有する支柱2と、支柱2に沿って上下動するフロート3を有している。ここで、フロート3は、支柱2を中心として波Wの到来する上流側F(図1右方)の体積に比べ、波Wの到来する側と反対となる下流側R(図1左方)の体積が小さくなるように構成されている。また、フロート3の下流側Rの背面8は、矢印で示すフロート3の運動の軌跡と同一の形状を有するように構成している。すなわち、フロート3が鉛直方向の上下動するため、背面8は鉛直方向に平行な平面となるように構成されている。この構成により、フロート3が上下動する際に、背面8を介して下流側Rに伝達される波(透過波)の発生を抑制することができる。これは、フロート3の上下動に伴い、背面8が水に対して仕事をほとんどしないからである。
Hereinafter, a wave power generator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an outline of a cross section of a
なお、波力発電装置1は、フロート3の運動エネルギーをモータ4に伝達する動力伝達機構として、枠体5と、枠体5の一部に構成したラック6と、モータ4に設置したピニオン7を例示しているが、本発明はこの構成に限られない。動力伝達機構及び発電機4は、電磁誘導による発電、圧電素子の採用等も含め、フロート3の上下動からエネルギーを取り出し、発電を行う構成を有していればよい。また、支柱2は、海に係留する他に、岸壁に固定したもの、又は海底に直接固定したものも利用することができる。
The
図2に、波力発電装置1の平面の概略図を示す。フロート3は、平面視において支柱3の中心を通る中心線(二点鎖線)Cを基準として、下流側Rに比べ上流側Fの体積が大きくなるよう形成されている。具体的には、円環状(リング状)の一部を切り取った形状となるように構成している。このフロート3の形状は、上記の構成に限られない。例えば、破線で示すように平面視において上流側Fに張り出した四角形のフロート30としてもよい。つまり、波力発電装置1のフロート3は、下流側Rに比べ上流側Fの体積が大きくなるように形成したフロートであればよい。このフロートにおける上流側Fと下流側Rの体積差が大きいほど、下流側Rに伝達される波(透過波)の発生を抑制することができる(図1の海面10参照)。
In FIG. 2, the schematic of the plane of the
なお、波Wの到来する上流側F及び下流側Rの方向は、波力発電装置1を設置する海域(地点)ごとに決定されるものである。波Wの進行方向は、その地点ごとに一定の範囲で決まっている。特に、陸地が近い場合には、波Wは陸地に向かって進む。
Note that the directions of the upstream side F and the downstream side R where the wave W arrives are determined for each sea area (point) where the wave
上記の構成により、波力発電装置1は、発電効率を向上することができる。これは、フロート3の上下動に伴い下流側Rに発生する波(透過波)を防止、又は抑制することができるためである。従来のフロート3X(図9、10参照)は、上流側Fで入射波のエネルギーを受けて上下動し、この上下動により下流側Rに透過波を形成していた。上記の波力発電装置1は、従来、透過波を形成するために消費されていたエネルギーを、電力として回収することができるため発電効率を向上することができる。
With the above configuration, the wave
図3に、本発明の異なる実施の形態の波力発電装置1Aの断面の概略図を示す。この波力発電装置1Aは、支柱2又は平均水位WLに対するフロート3Aの鉛直方向zの相対位置を測定する位置センサー13と、フロート3に衝突する波Wの波形を測定する波センサー14と、フロート3に外力を付加する駆動機構(以下、モータという)4と、駆動機構4を制御する制御装置11を有している。この制御装置11は、位置センサー13、波センサー14及び駆動機構4と、信号線12又は無線により接続されている。
In FIG. 3, the schematic of the cross section of 1 A of wave power generators of different embodiment of this invention is shown. This
ここで、駆動機構4は、図1に示した発電機(モータ)をそのまま利用することが望ましいが、新たに設置してもよい。また、波センサー14は、支柱2に対する波の相対位置、又は波形から算出した平均水位WLに対する波の相対位置を測定することができればよい。具体的には、例えば圧力センサー、超音波センサー又は水圧計等、既知の測定機器を使用することができる。なお、波センサー14として圧力センサーを利用する場合は、波センサー14をフロート3Aの水面下となる位置に設置し、超音波センサーを利用する場合は、波センサー14をフロート3Aの水面上となる位置に設置する。更に、フロート3Aは、下流側Rに体積を有さない形状としている。この場合フロート3Aは、例えばガイド等の設置により支柱2に対して、分離せず運動可能となるように構成することが望ましい。枠体5が、モーメント等の外力により変形することを防止するためである。
Here, the drive mechanism 4 desirably uses the generator (motor) shown in FIG. 1 as it is, but may be newly installed. Moreover, the
また、フロート3Aの背面8と底面9のなす角が、90度より小さくなるクサビ形となるように構成し、望ましくは60度より小さくなるように構成し、更に望ましくは45度より小さくなるように構成する。この構成により、フロート3Aの背面8及び底面9は、フロート3Aの上下動の際に、水に対して発生する抗力を抑制することができるからである。
Further, the angle formed between the
次に、波力発電装置1Aの制御について説明する。図4に、制御の前提条件を設定した際の概略図を示す。この波力発電装置1Aの制御では、入射波20に対して、フロート3Aを駆動機構(モータ)4によりアクティブに制御し、反射波21及び透過波22の発生を防止することを目的とする。つまり、波力発電装置1Aは、入射波20のエネルギーのすべてを回収エネルギー23として取り出し、発電に利用することができる。すなわち、発電効率を100%とすることを目指す。
Next, control of the
以下、制御に使用する数式について説明する。図4において、入射波20をηi、反射波21をηrとし、それぞれの波振幅をai及びarとすると以下の式(1)で表すことができる。
ここで、フロート3Aの位置をx=0とすると、式(2)のようになる。
次に、フロート3Aの上下動によって、上記の入射波20を吸収し、同時に反射波21をゼロにする条件(完全吸収条件)を考える。まず、波がない状態で、フロート3Aを動揺させた場合、フロート3Aの振幅eに対する波振幅aは、式(3)の振幅比で表わすことができる。
つまり、式(4)の形で表わすことができる。
上記から、フロート3Aの上下動動作を、反射波21をゼロにする動作と、入射波20を吸収する動作に分けると式(5)の形になる。
ここで、フロート3Aの上下動の制御を行う際の速度は、式(6)の形になる。
また、速度ポテンシャルの一般式は、式(7)の形になる。
ここで、Cnは、境界条件で決まる定数である。また、
式(7)の右辺第1項は、フロートで作られた反射波を、第2項はフロートに入射し吸収されるべき入射波を表している。また、第3項と第4項は、フロート前面で振幅最大で波長が無限に長い定常波を表わしている。 The first term on the right side of Equation (7) represents a reflected wave made of a float, and the second term represents an incident wave that is incident on the float and is to be absorbed. The third and fourth terms represent a standing wave having a maximum amplitude and an infinitely long wavelength on the front surface of the float.
次に、フロートの前面での水面形状を考えると波の高さηx=0は式(9)で表わすことができる。
ここで、下記の式(10)、式(4)及び(5)を、式(9)に適用し、式(11)とする。
また、式(6)から同様にして式(12)を作る。
上記の式(11)と式(12)を足して式(13)とする。
ここで、式(13)に下記の式(14)を入れて整理し、式(15)とする。
ここで、フロートによって作られる波はゼロが望ましいので、式(15)に、式(16)を適用して式(17)とする。
ここで、波の周波数の範囲は、経験上あまり大きな変動がないことから、式(18)で規定する定数KA、KCとし、式(17)を変形し式(19)とする。
ここで、ωは周波数を表わし、Aバーは造波効率を表わしている。造波効率とは、フロートを一単位動かしたときに、波が何単位動くかを示すものである。また、zは、平均水位WLに対するフロート3Aの鉛直方向の相対位置を示しており、この値は位置センサー13で測定される。更に、ηx=0は、フロート前面での波形、すなわち平均水位WLに対する波の鉛直方向の相対位置を示しており、この値は圧力式などの波センサー14で測定される。以上の計算式により、波力発電装置を制御するための制御式である式(19)を得ることができる。なお、平均水位WLは、潮の干満の影響により変化する値である。また、z及びηx=0を、見かけ上固定されている支柱2に対するフロート3Aの鉛直方向の相対位置、及び支柱2に対する波の鉛直方向の相対位置の値としてもよい。この計算により、z及びηx=0の値を容易に決定することができ、制御を単純化することができる。
Here, ω represents frequency, and A bar represents wave-making efficiency. The wave-making efficiency indicates how many units the wave moves when the float is moved by one unit. Z indicates the relative position of the
次に、波力発電装置の制御について説明する。図5に、波力発電装置1Aの構成の概略を示し、図6に制御のフローを示す。まず、波形を測定する波センサー14が、時系列データから海面の平均水位WLを算出し、位置センサー13が平均水位WLに対するフロート3Aの鉛直方向の相対位置zを測定し、波センサー14がフロート3Aの基準とした位置(x=0)における平均水位WLに対する相対的な波の高さηx=0を測定する(測定ステップS02)。測定された相対位置z及び波の高さηx=0は、制御装置11に送られる。制御装置11は、位置z及び波の高さηx=0をパラメータとして式(19)によりフロートが制御されるべき速度z’を算出する(演算ステップS03)。
Next, control of the wave power generator will be described. FIG. 5 shows an outline of the configuration of the
その後、制御装置11は、算出した速度z’を速度指令として駆動機構(モータ)4に出力する(速度指令ステップS04)。モータ4は、平均水位WLに対するフロート3Aの相対速度がz’となるように、ラックアンドピニオン等の動力伝達機構を介してフロート3Aに外力を付加する(フロート制御ステップS05)。この外力により速度を与えられたフロートの位置等を再び測定する(フィードバック制御S06)。つまり、フロート3Aは、フロート3Aの位置z及び波の高さηの変化に応じて、移動速度を逐次制御される。なお、モータ4は、フロート3Aに外力を付加する一方で、フロートを介して回収し
た波のエネルギーから発電を行うように構成している。
Thereafter, the
上記の構成により、以下の作用効果を得ることができる。第1に、波力発電装置の発電効率を飛躍的に向上することができる。これは、反射波及び透過波が形成されないように、フロートをアクティブに制御できるからである。 With the above configuration, the following operational effects can be obtained. First, the power generation efficiency of the wave power generation device can be dramatically improved. This is because the float can be actively controlled so that the reflected wave and the transmitted wave are not formed.
第2に、フロートの制御を単純化することができる。これは、式(19)に示すように、フロートを速度z’で制御するためである。つまり、モータが出力する外力に比べ、波力発電装置の機械的な抵抗等の大きさは小さく考慮する必要がないため、制御を単純化することができる。他方で、例えばフロートに付加する力で制御することもできるが、この場合は、フロートの重量及び慣性力等を考慮する必要があり、制御が複雑化してしまう。 Second, float control can be simplified. This is because the float is controlled at the speed z ′ as shown in the equation (19). That is, since the magnitude of the mechanical resistance or the like of the wave power generator is smaller than the external force output from the motor, it is not necessary to consider it, so that the control can be simplified. On the other hand, for example, the control can be performed by the force applied to the float, but in this case, it is necessary to consider the weight of the float, the inertial force, and the like, which complicates the control.
ここで、前述の制御は、従来と同様のフロートの形状を有する波力発電装置(図9、10参照)においても、一定の効果を得ることができる。つまり、下流側Rに一定以上の体積を有するフロートであっても、前述の制御により、透過波の発生を一定量抑制することができる。 Here, the above-described control can obtain a certain effect even in the wave power generation device (see FIGS. 9 and 10) having the same float shape as the conventional one. That is, even when the float has a volume larger than a certain value on the downstream side R, the above-described control can suppress the generation of transmitted waves by a certain amount.
なお、フロートの制御を更に単純化するために、制御式を式(20)の形にしてもよい。
式(20)は、式(19)のKcの項を削除したものである。これは、Kcの項が通常十分小さいため、削除することもできる。この場合、位置センサー13は不要となるため、波力発電装置の製造コストを低下することができる。また、海上等で位置センサー13が故障した際に、式(20)による制御に切り替えるように構成してもよい。この構成により、波力発電装置は、位置センサー13を修理する直前まで、効率的な発電を行うことができる。
Expression (20) is obtained by deleting the K c term in Expression (19). This can be eliminated because the K c term is usually small enough. In this case, since the
ここで、波力発電装置が対象としている波は、例えば、波の進行方向に対して直角となる方向の幅1mあたり15kw程度のエネルギーを有し、7〜8秒程度の周期を有した波である。この波に対して、例えば幅10mのフロートを有する波力発電装置で発電した場合の発電量は、エネルギー回収効率を100%とすると、150kwとなる。 Here, the wave targeted by the wave power generation device is, for example, a wave having an energy of about 15 kW per 1 m width in a direction perpendicular to the traveling direction of the wave and a period of about 7 to 8 seconds. It is. For this wave, for example, the amount of power generated when a wave power generation device having a float with a width of 10 m is 150 kw, assuming that the energy recovery efficiency is 100%.
図7に、図4とは異なる制御の前提条件を設定した際の概略図を示す。この波力発電装置1Bの制御では、入射波20に対して、フロート3Bを駆動機構(モータ)4によりアクティブに制御し、反射波21及び透過波22の発生量を、入射波に対してそれぞれ25%程度となるように制御することを目的とする。つまり、波力発電装置1Bは、入射波20のエネルギーの50%を回収エネルギー23として取り出し、発電に利用することができる。すなわち、発電効率を50%とすることを目指す。
FIG. 7 shows a schematic diagram when setting control preconditions different from those in FIG. In the control of the wave
以下、制御に使用する数式について説明する。図7において、入射波20をηi、反射波21をηrとし、それぞれの波振幅をai及びarとし、入射波20と反射波の移送が同一とすると、以下の式(21)、(22)、(23)で表すことができる。
図4の説明で行った計算と同様の計算を行うと、最終的に以下の制御式(24)を得ることができる。
上記の構成により、波力発電装置の発電効率を向上することができる。これは、反射波及び透過波の形成を抑制するように、フロート3Bをアクティブに制御できるからである。また、図4で説明した場合と比べ、フロート3Bを制御する速度は1/3程度となる。そのため、駆動装置(モータ)に要求される出力を小さくすることができる。
With the above configuration, the power generation efficiency of the wave power generation device can be improved. This is because the
なお、前述と同様、フロートの制御を更に単純化するために、制御式(24)を式(25)の形にしてもよい。
式(25)は、式(24)のKcの項を削除したものである。これは、Kcの項が通常十分小さいため、削除することもできる。この場合、位置センサー13は不要となるため、波力発電装置の製造コストを低下することができる。
Expression (25) is obtained by deleting the K c term in Expression (24). This can be eliminated because the K c term is usually small enough. In this case, since the
図8に、本発明の異なる実施の形態の波力発電装置1Cの側面及び平面の概略を示す。この波力発電装置1Cは、水平方向に長手方向を有する支柱2Cと、支柱2Cを中心軸として上下方向の回転運動するフロート3Cを有している。また、フロート3Cの下流側Rの背面8C及び底面9Cの一部は、矢印で示すフロート3Cの運動の軌跡と同一又は相似の形状を有するように構成している。すなわち、フロート3Cが支柱2Cを中心とする回転運動をするため、背面8C及び底面9Cの一部は、支柱2Cを中心とする曲面(円柱形)となるように構成されている。この構成により、フロート3Cが回転し、揺動する際に、背面8C及び底面9Cの一部を介して下流側Rに伝達される波(透過波)の発生を抑制することができる。これは、フロート3Cの回転運動に伴い、背面8C及び底面9Cの一部が水に対して仕事をほとんどしないからである。
FIG. 8 shows an outline of a side surface and a plane of a wave power generation device 1C according to another embodiment of the present invention. This wave power generation device 1C has a
また、このフロート3Cは、前述と同様、支柱2Cの中心線Cを中心として、上流側Fの体積に比べ、下流側Rの体積が小さくなるように構成されている。また、波力発電装置1Cは、フロート3Cの制御に、前述の制御式(19)、(20)、(24)、(25)の任意のものを採用することができる。
In addition, the
1 波力発電装置
2 支柱
3 フロート
4 発電機、駆動装置、モータ
5 枠体
8 背面
9 底面
11 制御装置
13 位置センサー
14 波センサー
20 入射波
21 反射波
22 透過波
C 中心線
F 上流側
R 下流側
W 波
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記制御装置が、前記波センサー及び前記位置センサーの値から前記フロートが制御されるべき速度z’を算出し、前記フロートが算出された速度z’となるように前記駆動機構を制御する構成を有し、
前記制御装置が、前記フロートの制御されるべき速度z’を数19又は数24により決定する構成を有していることを特徴とする波力発電装置。
ここで、KAは周波数ωを造波効率Aバーで除した定数であり、KCは境界条件で決まるCバーと等しい定数であり、zは平均水位WLに対する前記フロートの鉛直方向の相対位置を示し、ηx=0は、平均水位WLに対する波の鉛直方向の相対位置を示す。 A wave power generation device having a support, a float that moves with respect to the support, and a generator that generates electric power by the movement of the float, the wave power generation device including a wave sensor that measures a waveform, and the In the wave power generation device having a position sensor that measures the position of the float, a drive mechanism that applies an external force to the float, and a control device that controls the drive mechanism,
The control device calculates a speed z ′ at which the float should be controlled from values of the wave sensor and the position sensor, and controls the drive mechanism so that the float has the calculated speed z ′. Have
The wave power generation device according to claim 1, wherein the control device has a configuration for determining a speed z ′ of the float to be controlled by Equation (19) or Equation (24).
Here, K A is a constant obtained by dividing the frequency ω by the wave-making efficiency A bar, K C is a constant equal to C bar determined by the boundary condition, and z is a relative position in the vertical direction of the float with respect to the average water level WL. Η x = 0 indicates the relative position of the wave in the vertical direction with respect to the average water level WL.
且つ、前記波力発電装置が、波形を測定する波センサーと、前記支柱に対する前記フロートの位置を測定する位置センサーと、前記フロートに外力を付加する駆動機構と、前記駆動機構を制御する制御装置を有する波力発電装置の制御方法であって、
前記波センサーが、測定した波形から海面の平均水位WLを算出してこの平均水位WLに対する前記波の位置ηx=0を測定し、前記位置センサーが前記支柱に対する前記フロートの位置zを測定する測定ステップと、
測定された前記フロートの位置z及び前記波の位置ηx=0から前記フロートの制御されるべき速度z’を(数19)又は(数24)により算出する演算ステップと、
前記フロートが制御されるべき速度z’となるように前記駆動装置により外力を付加するフロート制御ステップを有することを特徴とする波力発電装置の制御方法。
ここで、KAは周波数ωを造波効率Aバーで除した定数であり、KCは境界条件で決まるCバーと等しい定数であり、zは平均水位WLに対する前記フロートの鉛直方向の相対位置を示し、ηx=0は、平均水位WLに対する波の鉛直方向の相対位置を示す。 A wave power generation apparatus having a propeller moored in the sea, a float that moves relative to the prop, and a generator that generates electric power by the movement of the float;
In addition, the wave power generator includes a wave sensor that measures a waveform, a position sensor that measures the position of the float with respect to the support, a drive mechanism that applies an external force to the float, and a control device that controls the drive mechanism. A method for controlling a wave power generation device having
The wave sensor calculates an average water level WL of the sea surface from the measured waveform, measures the wave position η x = 0 with respect to the average water level WL, and the position sensor measures the position z of the float with respect to the column. Measuring steps;
A calculation step of calculating a speed z ′ to be controlled of the float from the measured position z of the float and the position η x = 0 of the wave according to (Equation 19) or (Equation 24);
A control method for a wave power generation apparatus, comprising: a float control step of applying an external force by the driving device so that the float has a speed z ′ to be controlled.
Here, K A is a constant obtained by dividing the frequency ω by the wave-making efficiency A bar, K C is a constant equal to C bar determined by the boundary condition, and z is a relative position in the vertical direction of the float with respect to the average water level WL. Η x = 0 indicates the relative position of the wave in the vertical direction with respect to the average water level WL.
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