波力发电机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开内容涉及海上波力发电装置，更具体地涉及能够被部署为主动优化其自身 运动W增大从海洋波浪中提取的电力的密闭密封浮标的装置。
【背景技术】
[0002] 在一个多世纪里已经提出了多种通过海洋波浪的运动来发电的装置。该种装置通 常试图将海洋波浪转换成可W用于驱动润轮机或直线电动机来发电的运动，大多数装置属 于前一类。一些装置不直接发电而是将海洋波浪的机械能转换成可用来作功的另一形式的 机械能。
[0003] 对来自海洋波浪的电力进行成功的商业开发面临着许多问题。
[0004] 海洋是一个复杂的环境。海洋往往损坏任何暴露的物体，从外部简单（如船体） 的那些物体到运动的螺旋奖。暴露的运动部件最容易受到损坏。该是导致例如需要持续且 昂贵维护的海蛇（Pelamis)波浪能转换器的早期商业上失败的原因之一。缺乏鲁棒性使得 不可能实际发电。
[0005] 海洋波浪是不规则的并且不提供恒定的运动。基于运动的发电机依赖于一段时间 内在一个方向上的恒定运动。海洋波浪随着每个单个的波浪的起伏而改变"方向"。该通常 通过将波浪中的机械势能转换成另一种类型的能量（例如抽水或转动旋转润轮）来克服。 能量的转换导致效率低下。
[0006] 系泊往往是一个问题。许多装置使用固定的系泊或重物作为"机械地面"。能够承 受被如此使用的系泊是昂贵且难W安装的，并且在深水域中是不实用的。对单独的"机械地 面"进行运输是昂贵的并且通过限制装置的移动性和可达性使装置服务更加昂贵。
[0007] 海洋波浪的周期和幅度是随机的，该可能会导致低的发电效率。通常W与前述问 题相同的方式来解决该个问题，该会导致相同的效率低下，或通过对特定的海洋波浪参数 组进行优化来解决该个问题，该会导致次优效率。
[0008] 在说明书中所提及的任何现有技术不是且不应被看作是承认或W任何形式暗示 该个现有技术形成了澳大利亚或任何其他管辖范围的公知常识的一部分，也不是且不应 被看作是该个现有技术是由本领域技术人员可W合理地预期确定、理解W及认为是相关技 术。
【发明内容】
[0009] 根据本发明的第一方面，提供了一种波力发电机，包括：
[0010] 意图在水体中漂浮的有浮力的壳体；
[0011] 位于壳体内的电机，该电机包括电枢和场源，该电机具有运动部件和禪接至壳体 的固定部件；
[0012] 在壳体内能够运动的对重组件，该对重组件包括电机的运动部件，并且其中，对重 组件和电机的固定部件的相对运动生成电力；
[0013] 对由电机生成的电力进行储存的电力储存装置；
[0014] 对电力储存装置与电枢之间的双向能量流进行确定的控制系统，其中能量被返回 至电机，W驱动对重组件的、与壳体的运动反对称的方式的运动。
[0015] 根据本发明的第二方面，提供了一种波力发电机，包括：
[0016] 意图在水体中漂浮的有浮力的壳体；
[0017] 位于壳体内的电机，该电机包括电枢和场源，该电机具有运动部件和禪接至壳体 的固定部件；
[001引在壳体内能够运动的对重组件，该对重组件包括电机的运动部件，并且其中，对重 组件和电机的固定部件的相对运动生成电力；
[0019] 对由电机生成的电力进行储存的电力储存装置；
[0020] 对电力储存装置与电枢之间的双向能量流进行确定的控制系统，其中，能量被返 回至电机W将壳体的运动驱动为水体中的波浪的周期的倍数。
[0021] 根据本发明的第H方面，提供了一种生成电力的方法，包括：
[0022] a)在水体中部署波力发电机，发电机包括：
[0023] i)有浮力的壳体；
[0024] ii)位于壳体内的电机，该电机包括电枢和场源，该电机具有运动部件和禪接至壳 体的固定部件；
[002引iU)在壳体内能够运动的对重组件，该对重组件包括电机的运动部件，并且其中， 对重组件和电机的固定部件的相对运动生成电力；W及
[0026] iv)对由电机生成的电力进行储存的电力储存装置；
[0027] b)确定电力储存装置与电枢之间的双向能量流，W及
[0028] C)基于所确定的能量流将能量返回至电机，W驱动对重组件的、与壳体的运动反 对称的方式的运动。
[0029] 如文中所使用的，除非上下文另有要求，术语"包括"及该术语的变体例如"包含"、 "包括"W及"所包括的"并不意图排除其他附加物、部件、整体或步骤。
[0030] 参照附图和W示例的方式给出的下述说明使本发明的其他方面和在前面的段落 中所描述的方面的其他实施方式变得显而易见。
【附图说明】
[0031] 图1示出了波力发电机的框图。
[0032] 图2A至图2C示出了与替代性布置的性能进行比较的图1中的波力发电机的理想 化性能的曲线图。
[0033] 图3A至图3F示出了用于图1中的发电机的力恢复部件的示意图。
[0034] 图4A示出了图1中的发电机的理想化版本的仿真运动的曲线图。
[003引图4B示出了用于图4A中的运动的控制信号的示例。
[0036] 图4C示出了在波力发电机中生成的电力的示例。
[0037] 图5示出了波力发电机的不同壳体W及与壳体结合的部件的示意图。
[0038] 图6示出了用在波力发电机中的锁相环路控制器的框图。
[0039] 图7示出了波力发电机的实施方式的示意图。
[0040] 图8示出了包含电气系统并且在仿真海洋条件下操作的波力发电机的仿真运动 的曲线图。
[0041] 图9示出了波力发电机的电气系统的实施方式。
[0042] 图10示出了说明用于装置的实施方式中的不同的控制信号的有效性的波特 化ode)图。
[0043] 图11是示出了力和信号在波力发电机的部件之间如何交换的示意性框图。
【具体实施方式】
[0044] 图1示出了具有电机103的发电装置100,电机103操作作为安装到在水体（如 海洋）中漂浮的浮标的密闭密封壳体500内的直线电动机或发电机。直线电动机/发电机 103的场源与在使用中沿浮标的竖直轴线运动的对重装置104禪接。如下面更详细描述的， 对重装置104位于响应于对重装置的运动提供恢复力的装置300的上面。该种配置消除了 对机械地面的需求，从而使对重装置104和外部壳体500两者在操作期间能够自由运动。
[0045] 装置100的部件包含在密闭密封外部壳体500内，虽然电力输出装置105需要穿 透该个壳体但也不破坏该密封。该种配置增大了装置100对环境损坏的抵抗力，减小了维 护需求并且提高了操作寿命。该可W通过使用气密密封件509例如直通式液压密封件来实 现。用于电力输出装置105的线缆可W是具有针对水下传输优化的包层的传输线，例如西 口子的皿VC Plus。可W选择线缆作为装置100的系链。另外，可W将线缆并入到附接至外 部壳体500的系链线缆中。外部壳体500可W具有防污涂层。
[0046] 装置100包括限制直线电动机的场源和对重装置104在波涛汹涌的大海中遭受严 重冲击W及可能损坏壳体500的顶部的减振器101。减振器101可W是弹性体衬套、空气弹 黃或类似的缓冲装置。
[0047] 直线电动机103可W是同步电动机或感应电动机。例如，直线电动机103可W具 有磁场源和线圈电枢，H相线圈沿着电枢的长度重复。针对连续、高效、低速的操作对该个 电机103进行优化。例如，该可W包括使所使用的绕组最大化并且使用其中定子不含铁的 感应电动机（因为高感应的磁场可W吸引直线电动机的部件，从而导致扭损电动机的机械 部件）。
[0048] 对于最优发电机，针对给定装置配置预期要经受的波浪周期的预期范围选择对重 装置104的块。在一种布置中，对重装置104是重金属圆筒。替代性布置W具有其密度影 响布置的大小和装置的尺寸的不同材料为特征。例如，钢筋混凝±可^提供针对装置的投 影竖直尺寸的合适的密度，或者在特别需要时采用更致密的金属W减小竖直尺寸。对重装 置优选地不是磁性的，因为该会干扰对重装置上方的直线电动机。
[0049] 控制系统200与直线电动机103进行通信并且还和电力储存装置400 (例如容置 在壳体500内的一堆电容器）进行通信。控制系统200对给电力储存装置400和电机103 的电力的传递进行调节，并且对来自电力储存装置400和电机103的电力的传递进行调节。 电力输出装置105经由气密密封件509输出来自电力储存装置400的电力。在电力储存装 置通过