采用振荡扑翼波浪能发电装置的实验平台进行发电实验的方法

本发明属于海洋清洁能源开发利用领域，具体涉及采用振荡扑翼波浪能发电装置的实验平台进行发电实验的方法。

背景技术：

1、一些海洋监测装备，需要长时间在海域作业，这样对供电设备的续电时间要求就较高，而一般的电池续电能力限制了续电时间，需要多次人工更换。一些海上作业装置，如电动渔船等，其电池的充电与更换会较为麻烦。海洋中的潮流能蕴含量丰富，若能对其加以开发利用，对海洋装备的能源持续补充的意义重大。传统的海上和海洋内作业的装备，都是需要一段时间后人工进行电源的补充或者更换，这样会影响到装备作业的效率和连续性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种振荡扑翼波浪能发电装置的实验平台及方法，此实验平台实现了在实验室模拟无水池情况下不同等级海况波浪能发电。

2、为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种振荡扑翼波浪能发电装置的实验平台，它包括用于对整个装置进行搭载支撑在固定平台；所述固定平台上安装有用于采集能量的振荡扑翼采集机构；所述振荡扑翼采集机构与桥式液压转换系统相连，所述桥式液压转换系统与直流电能变换与储能系统相连。

3、所述固定平台包括第一平台，所述第一平台的顶部一侧固定安装有弹簧固定平台，所述弹簧固定平台的顶部固定有摇臂固定平台，所述摇臂固定平台的顶部固定有缸筒固定平台，所述第一平台的侧边并位于弹簧固定平台的一侧设置有第二平台。

4、所述弹簧固定平台、摇臂固定平台和缸筒固定平台依次焊接固定在呈三角形固定排列的立柱上，立柱的下部固定在第一平台上，所述弹簧固定平台和立柱之间焊接有大筋板。

5、所述振荡扑翼采集机构包括同轴式减速电机，所述同轴式减速电机固定安装在固定平台的第一平台上，所述同轴式减速电机的输出轴安装有凸轮，所述凸轮与浮子的底端构成凸轮配合，所述浮子的顶端通过浮子连接件固定安装有摇臂，所述摇臂的另一端固定有摇臂连接件，所述摇臂连接件的另一端通过阶梯轴铰接在第一轴承座上，所述第一轴承座固定在固定平台的摇臂固定平台的外侧壁上；所述摇臂的顶部对称固定有活塞杆支撑件，所述活塞杆支撑件上通过销轴与缸筒的活塞杆末端铰接相连，所述缸筒上焊接有缸筒连接件，缸筒连接件铰接在第二轴承座上，第二轴承座固定在轴承底座上，所述轴承底座固定在固定平台的缸筒固定平台的外侧壁上。

6、所述凸轮有多种不同尺寸型号，通过更换不同型号凸轮，实现浮子和摇臂运动振幅的变化；所述同轴式减速电机与固定在第一平台上的变频器相连，并控制转速，实现凸轮运动周期的变化，从而改变浮子和摇臂上、下摆动周期。

7、所述摇臂的底端连接有弹簧，所述弹簧的另一端钩挂在固定平台的弹簧固定平台的外侧壁上；所述轴承底座和缸筒固定平台之间固定有小筋板。

8、所述桥式液压转换系统由液压缸、单向阀、安全阀、蓄能器、压力表、液压马达、油箱、液压管道组成；所述液压缸与单向阀通过软管连接，安全阀安装在竖直面板上，蓄能器安装在蓄能器底座上，蓄能器底座安装在竖直面板上，液压马达与直流发电机安装在直流发电机底座上，直流发电机底座放在固定平台的第二平台上；所述竖直面板竖直固定在第二平台上；桥式液压转换系统主干道上设置有安全阀、蓄能器、压力表，后面连接液压马达，液压马达出油口与油箱连接，液压马达转动带动直流发电机工作发电。

9、四个所述单向阀与液压管路组成桥式液压回路实现液压转换；液压缸由活塞杆和缸筒构成。

10、所述直流电能变换与储能系统由直流发电机、滤波电容、限流电阻、稳压管、发光二极管、充电控制器和蓄电池组成；所述直流发电机发出的电经过滤波电容、限流电阻、稳压管发出所需稳定的电压与电流；其中限流电阻采用滑动变阻器，调节其阻值适用不同大小凸轮及其转速发出的电；直流电能变换储能系统中还设计有发光二极管，还有充电控制器，充电控制器后连接蓄电池。

11、采用所述振荡扑翼波浪能发电装置的实验平台进行发电实验的方法，包括以下步骤：

12、步骤一：根据实验设定，选用合适尺寸的凸轮实现摇臂浮子运动振幅的变化；并通过调节同轴式减速电机的转速可实现凸轮运动周期的变化；

13、步骤二：启动同轴式减速电机，通过变频器控制同轴式减速电机的转速，同轴式减速电机转动带动凸轮旋转，凸轮旋转带动摇臂和浮子上下摆动；当凸轮从最低点运动到最高点时，摇臂和浮子向上摆动，且当浮子与凸轮的接触点为凸轮的最高点时，摇臂和浮子的摆动角最大，此时，摇臂和浮子到达最高点，弹簧处于拉伸状态；当凸轮继续旋转，弹簧会将摇臂和浮子向下拉，使摇臂和浮子始终与凸轮相接触，实现摇臂和浮子向下摆动；

14、步骤三：通过摇臂和浮子的上下摆动，使液压缸中活塞杆实现拉伸和压缩运动，当摇臂和浮子向下运动时，活塞杆向下拉伸，液压缸的上腔室会通过油箱实现吸油过程，下腔室出油，液压油经过液压系统的传递实现液压马达的旋转运动，当摇臂和浮子向上运动时，活塞杆向上压缩，此时下腔室会通过油箱实现吸油过程，上腔室出油，液压油经过液压系统的传递实现液压马达旋转运动；

15、步骤四：通过液压马达的旋转运动，带动直流发电机工作；直流发电机发出的电依次经过滤波电容，限流电阻，稳压管作用后发出所需稳定的电压与电流；其中限流电阻采用滑动变阻器，调节其阻值适用不同大小凸轮及其转速发出的电；发光二极管是否亮可以看出是否有电，然后经过充电控制器给蓄电池更加稳定的充电，其中充电控制器主要保护蓄电池、防止过充电。

16、本发明有如下有益效果：

17、1、本发明中所涉及的一种振荡扑翼波浪能发电装置实验平台，可以通过变频器控制同轴式减速电机来改变凸轮转速，实现凸轮运动周期的变化，更换凸轮的大小，可实现摇臂浮子运动振幅的变化，以至于模拟不同等级波浪运动。

18、2、本发明在实验室模拟无水池波浪能发电通过设置弹簧既能实现摇臂浮子向下运动，又能较大的减小摇臂浮子的重量。

19、3、本发明中通过摇臂浮子上下摆动带动活塞杆上下移动挤压液压油，液压油经过桥式液压转换系统使液压马达转动。

20、4、液压马达带动直流发电机工作，直流发电机发出的电经过直流电能变换与储能系统转变为所需的电给蓄电池充电。

21、5、该装置实现了在实验室模拟无水池情况下不同等级海况波浪能发电。

技术特征：

1.采用振荡扑翼波浪能发电装置的实验平台进行发电实验的方法，所述振荡扑翼波浪能发电装置的实验平台包括用于对整个装置进行搭载支撑在固定平台；所述固定平台上安装有用于采集能量的振荡扑翼采集机构；所述振荡扑翼采集机构与桥式液压转换系统相连，所述桥式液压转换系统与直流电能变换与储能系统相连；

2.根据权利要求1所述采用振荡扑翼波浪能发电装置的实验平台进行发电实验的方法，其特征在于：所述固定平台包括第一平台（1），所述第一平台（1）的顶部一侧固定安装有弹簧固定平台（24），所述弹簧固定平台（24）的顶部固定有摇臂固定平台（19），所述摇臂固定平台（19）的顶部固定有缸筒固定平台（17），所述第一平台（1）的侧边并位于弹簧固定平台（24）的一侧设置有第二平台（33）。

3.根据权利要求1所述采用振荡扑翼波浪能发电装置的实验平台进行发电实验的方法，其特征在于：所述弹簧固定平台（24）、摇臂固定平台（19）和缸筒固定平台（17）依次焊接固定在呈三角形固定排列的立柱（18）上，立柱（18）的下部固定在第一平台（1）上，所述弹簧固定平台（24）和立柱（18）之间焊接有大筋板（23）。

4.根据权利要求1所述采用振荡扑翼波浪能发电装置的实验平台进行发电实验的方法，其特征在于：所述凸轮（4）有多种不同尺寸型号，通过更换不同型号凸轮（4），实现浮子（5）和摇臂（7）运动振幅的变化；所述同轴式减速电机（3）与固定在第一平台（1）上的变频器（2）相连，并控制转速，实现凸轮（4）运动周期的变化，从而改变浮子（5）和摇臂（7）上、下摆动周期。

5.根据权利要求1所述采用振荡扑翼波浪能发电装置的实验平台进行发电实验的方法，其特征在于：所述摇臂（7）的底端连接有弹簧（8），所述弹簧（8）的另一端钩挂在固定平台的弹簧固定平台（24）的外侧壁上；所述轴承底座（15）和缸筒固定平台（17）之间固定有小筋板（16）。

6.根据权利要求1所述采用振荡扑翼波浪能发电装置的实验平台进行发电实验的方法，其特征在于：所述桥式液压转换系统由液压缸、单向阀（25）、安全阀（27）、蓄能器（29）、压力表（34）、液压马达（30）、油箱（26）、液压管道组成；所述液压缸与单向阀（25）通过软管连接，安全阀（27）安装在竖直面板上，蓄能器（29）安装在蓄能器底座（28）上，蓄能器底座（28）安装在竖直面板上，液压马达（30）与直流发电机（31）安装在直流发电机底座（32）上，直流发电机底座（32）放在固定平台的第二平台（33）上；所述竖直面板竖直固定在第二平台（33）上；桥式液压转换系统主干道上设置有安全阀（27）、蓄能器（29）、压力表（34），后面连接液压马达（30），液压马达（30）出油口与油箱（26）连接，液压马达（30）转动带动直流发电机（31）工作发电。

7.根据权利要求6所述采用振荡扑翼波浪能发电装置的实验平台进行发电实验的方法，其特征在于：四个所述单向阀（25）与液压管路组成桥式液压回路实现液压转换；液压缸由活塞杆（11）和缸筒（12）构成。

8.根据权利要求1所述采用振荡扑翼波浪能发电装置的实验平台进行发电实验的方法，其特征在于：所述直流电能变换与储能系统由直流发电机（31）、滤波电容（35）、限流电阻（36）、稳压管（37）、发光二极管（38）、充电控制器（39）和蓄电池（40）组成；所述直流发电机（31）发出的电经过滤波电容（35）、限流电阻（36）、稳压管（37）发出所需稳定的电压与电流；其中限流电阻（36）采用滑动变阻器，调节其阻值适用不同大小凸轮（4）及其转速发出的电；直流电能变换储能系统中还设计有发光二极管（38），还有充电控制器（39），充电控制器（39）后连接蓄电池（40）。

技术总结
本发明提供了采用振荡扑翼波浪能发电装置的实验平台进行发电实验的方法，它包括用于对整个装置进行搭载支撑在固定平台；所述固定平台上安装有用于采集能量的振荡扑翼采集机构；所述振荡扑翼采集机构与桥式液压转换系统相连，所述桥式液压转换系统与直流电能变换与储能系统相连。此实验平台实现了在实验室模拟无水池情况下不同等级海况波浪能发电。

技术研发人员：方子帆,左新球,熊飞,王佳佳,谢雪媛,郑皓元,杨艳丽,朱畅
受保护的技术使用者：三峡大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13