波浪能發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種波浪能發(fā)電裝置，包括設置于平臺上的、且依次連接的波浪能采集機構、能量轉換機構、發(fā)電機和變流器，還包括與波浪能采集機構、能量轉換機構、發(fā)電機和變流器均連接的控制系統(tǒng)；能量轉換機構內部設置有調速閥，變流器的電流輸出端連接電網。波浪能發(fā)電裝置通過波浪能采集機構將波浪能轉換為機械能，傳遞至能量轉換機構，轉換為旋轉機械能，帶動發(fā)電機旋轉發(fā)電；發(fā)電機輸出的電流通過變流器轉換為與電網電壓、頻率相同的電流，可直接并入電網；控制系統(tǒng)實時采集波浪能發(fā)電裝置各環(huán)節(jié)的狀態(tài)信號，并對能量轉換機構、發(fā)電機和變流器進行協(xié)調控制，實現對輸出功率的控制，并保證波浪能發(fā)電裝置輸出電能滿足要求。
【專利說明】波浪能發(fā)電裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于發(fā)電系統(tǒng)【技術領域】，特別是涉及一種波浪能發(fā)電裝置。
【背景技術】
[0002]波浪能發(fā)電是以波浪的能量為動力生產電能，波浪能是一種近乎無限的能量資源，利用波浪能發(fā)電給工業(yè)和生活用電帶來了供電保障，帶來了很大的方便。
[0003]目前，常用的波浪能發(fā)電技術是采用波浪能采集機構采集波浪能，通過能量轉換機構和發(fā)電機將波浪波動產生的能量轉化為電能，并將發(fā)電機直接接入電網或直接帶電器負載，將產生的電能直接并網或使用。
[0004]但是，由于波浪能的間歇性和波動性，發(fā)電機產生的電能質量無法達到直接并網和使用的要求，將產生的電能直接接入電網會對電網帶來不利影響。
【發(fā)明內容】
[0005]基于此，本發(fā)明在于克服現有技術中發(fā)電機產生的電能質量差、無法達到直接并網和使用的要求的缺陷，提供一種波浪能發(fā)電裝置。
[0006]其技術方案如下:
[0007]—種波浪能發(fā)電裝置，包括設置于平臺上的、且依次連接的波浪能采集機構、能量轉換機構、發(fā)電機和變流器，還包括與所述波浪能采集機構、能量轉換機構、發(fā)電機和變流器均電連接的控制系統(tǒng)；所述能量轉換機構內部設置有調速閥，所述變流器連接電網。
[0008]下面對進一步技術方案進行說明:
[0009]所述能量轉換機構還包括動力執(zhí)行元件、增壓器、蓄能器和原動機，所述動力執(zhí)行元件、增壓器、調速閥和原動機依次連接；所述增壓器和調速閥之間并聯(lián)連接所述蓄能器，所述調速閥調節(jié)介質流量。
[0010]所述波浪能采集機構、能量轉換機構、發(fā)電機和變流器均反饋內部信號給所述控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)反饋協(xié)調控制指令給所述能量轉換機構、發(fā)電機和變流器，控制輸出電能滿足并網要求。
[0011 ] 所述控制系統(tǒng)還設置有與外系統(tǒng)通信的外部通信接口。
[0012]所述變流器包括主電路、控制電路、傳感器和開關；所述開關兩端分別連接所述主電路和電網，且所述傳感器設置于所述主電路，所述傳感器采集所述主電路的電氣量反饋給所述控制電路，所述控制電路根據所述傳感器采集的電氣量協(xié)調控制所述主電路；所述發(fā)電機反饋轉速信號給所述控制電路。
[0013]所述主電路包括依次連接的整流電路、直流電容、逆變電路和濾波電路；所述傳感器采集所述主電路發(fā)電機側、直流電容直流側和電網側的電氣量，所述控制電路根據所述電氣量和轉速信號對所述整流電路和逆變電路發(fā)出控制信號。
[0014]所述控制電路包括電流電壓檢測電路、運算電路、驅動電路、速度檢測電路、輸入輸出電路和保護電路；所述主電路發(fā)電機側、直流電容直流側和電網側的電氣量均通過所述電流電壓檢測電路反饋到所述運算電路，所述發(fā)電機的轉速信號由所述速度檢測電路反饋給所述運算電路；所述運算電路根據所述電氣量和轉速信號對所述整流電路和逆變電路發(fā)出控制信號；所述控制系統(tǒng)與所述輸入輸出電路連接。
[0015]所述波浪能采集機構和能量轉換機構均設置有多套，且多套所述能量轉換機構均與所述發(fā)電機連接。
[0016]下面對前述技術方案的原理、效果等進行說明:
[0017]1.波浪能發(fā)電裝置通過波浪能采集機構將波浪能轉換為機械能，傳遞至能量轉換機構，轉換為旋轉機械能，帶動發(fā)電機旋轉發(fā)電；發(fā)電機輸出的電流通過變流器轉換為與電網電壓、頻率相同的電流，可直接并入電網；能量轉換機構中的調速閥可調節(jié)介質的流量，從而可控制能量轉換機構中介質的能量余量和能量轉換機構的轉速；控制系統(tǒng)實時采集波浪能發(fā)電裝置各環(huán)節(jié)的狀態(tài)信號，并對能量轉換機構、發(fā)電機和變流器進行協(xié)調控制，實現對輸出功率的控制，并保證波浪能發(fā)電裝置輸出電能滿足要求。
[0018]2.波浪能采集機構輸出的機械能轉換為其他形式的能量，通過增壓器增壓，經調速閥驅動原動機旋轉；蓄能器用來儲存多余的介質能量，穩(wěn)定能量的輸出；調速閥接受來自控制系統(tǒng)的指令，調節(jié)能量轉換機構輸出的能量以驅動原動機；原動機可為水輪機或渦輪機，帶動發(fā)電機進行發(fā)電。
[0019]3.波浪能采集機構、能量轉換機構、發(fā)電機和變流器均與控制系統(tǒng)電連接，并根據反饋的信號協(xié)調控制能量轉換機構、發(fā)電機和變流器，實現了控制系統(tǒng)對整個波浪能發(fā)電裝置的監(jiān)測和運行狀態(tài)的控制，可控制波浪能發(fā)電裝置的輸出功率，使輸出的電能滿足并網要求。
[0020]4.外部通信接口可與外部系統(tǒng)通信，可便于波浪能發(fā)電裝置與其他形式的能源的聯(lián)合控制。
[0021]5.發(fā)電機輸出的交流電通過變流器中的整流電路轉換為直流電，經直流電容后再經逆變電路轉換為與電網電壓、頻率相同的交流電，經濾波電路濾波后可直接并入電網。傳感器和電流電壓檢測電路采集主電路的電氣量反饋給控制電路，發(fā)電機采集轉速信號反饋給控制電路，運算電路將采集的反饋信號進行運算處理，給出整流電路和逆變電路中功率元件的通斷控制指令；驅動電路將運算電路給出的控制指令進行光電隔離和放大，驅動功率元件的通斷以控制變流器是否輸出電流。保護電路用于提供變流器內部電路的保護。
[0022]6.設置多套波浪能采集機構和能量轉換機構，可擴大波浪能采集面，而且，可使多個波浪能采集機構分開，使不同的波浪能采集機構根據不同的波浪產生不同的波動，增大波浪能轉化為機械能的轉化。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1是本波浪能發(fā)電裝置組成示意圖；
[0024]圖2是本波浪能發(fā)電裝置能量轉換機構示意圖；
[0025]圖3是本波浪能發(fā)電裝置變流器原理圖。
[0026]附圖標記說明:
[0027]100.波浪能發(fā)電裝置，110.平臺，120.波浪能采集機構，130.能量轉換機構，140.發(fā)電機，150.變流器，160.控制系統(tǒng)，170.電網，131.液壓缸，132.增壓器，133.調速閥，134.原動機，135.蓄能器，136.氣缸，152.主電路，154.控制電路，156.傳感器，158.開關，1522.整流電路，1524.直流電容，1526.逆變電路，1528.濾波電路，1541.電流電壓檢測電路，1542.運算電路，1543.驅動電路，1544.速度檢測電路，1545.輸入輸出電路，1546.保護電路。
【具體實施方式】
[0028]下面對本發(fā)明的實施例進行詳細說明:
[0029]如圖1所示，一種波浪能發(fā)電裝置，包括設置于平臺110上的、且依次連接的波浪能采集機構120、能量轉換機構130、發(fā)電機140和變流器150，還包括與波浪能采集機構120、能量轉換機構130、發(fā)電機140和變流器150均電連接的控制系統(tǒng)160 ;能量轉換機構130內部設置有調速閥133，變流器150連接電網170。
[0030]波浪能發(fā)電裝置通過波浪能采集機構120將波浪能轉換為機械能，傳遞至能量轉換機構130，轉換為旋轉機械能，帶動發(fā)電機140旋轉發(fā)電。
[0031]發(fā)電機140輸出的電流通過變流器150轉換為與電網170電壓、頻率相同的電流，可直接并入電網170 ;能量轉換機構130中的調速閥133可調節(jié)介質的流量，調速閥133是由定差減壓閥與節(jié)流閥串聯(lián)而成的組合閥，節(jié)流閥用來調節(jié)通過的流量，定差減壓閥用來自動補償負載變化的影響，使節(jié)流閥前后的壓差為定值，可消除負載變化對流量的影響；從而可控制能量轉換機構130中介質的能量余量和能量轉換機構130的轉速，從而控制電能轉換量的大小，使電能輸出穩(wěn)定，同時，可減小變流器150的工作量。
[0032]控制系統(tǒng)160實時采集波浪能發(fā)電裝置各環(huán)節(jié)的狀態(tài)信號，并對能量轉換機構130、發(fā)電機140和變流器150進行協(xié)調控制，實現對輸出功率的控制，并保證波浪能發(fā)電裝置輸出電能滿足要求。變流器150是應用變頻技術與微電子技術，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流發(fā)電機140的電力控制設備，可根據電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，從而達到節(jié)能、調速、提高電能質量的目的，進而保護電網170。
[0033]波浪能采集機構120可以是振蕩水柱機構、擺式機構或波浪活塞；發(fā)電機140采用永磁同步發(fā)電機140。
[0034]如圖2所示,在其中一個實施例中，能量轉換機構130還包括動力執(zhí)行元件131、增壓器132、蓄能器135和原動機134，動力執(zhí)行元件131、增壓器132、調速閥133和原動機134依次連接；增壓器132和調速閥133之間并聯(lián)連接蓄能器135，調速閥133調節(jié)液體流量。波浪能采集機構120輸出的機械能轉換為其他形式的能量，通過增壓器132增壓，經調速閥133驅動原動機134旋轉；蓄能器135用來儲存多余的介質能量，穩(wěn)定能量的輸出；調速閥133接受來自控制系統(tǒng)160的指令，調節(jié)能量轉換機構130輸出的能量以驅動原動機134 ;原動機134可為水輪機或渦輪機，帶動發(fā)電機140進行發(fā)電。當然，本實施例所指的介質可以是液體，也可以是氣體，動力執(zhí)行元件131可以是液壓缸，也可以是氣缸。
[0035]波浪能采集機構120、能量轉換機構130、發(fā)電機140和變流器150均反饋內部信號給控制系統(tǒng)160，控制系統(tǒng)160反饋協(xié)調控制指令給能量轉換機構130、發(fā)電機140和變流器150，控制輸出電能滿足并網要求。波浪能采集機構120、能量轉換機構130、發(fā)電機140和變流器150均與控制系統(tǒng)160電連接，并根據反饋的信號協(xié)調控制能量轉換機構130、發(fā)電機140和變流器150，實現了控制系統(tǒng)160對整個波浪能發(fā)電裝置100的監(jiān)測和運行狀態(tài)的控制，可控制波浪能發(fā)電裝置100的輸出功率，使輸出的電能滿足并網要求。
[0036]控制系統(tǒng)160還設置有與外系統(tǒng)通信的外部通信接口。外部通信接口可與外部系統(tǒng)通信，可便于波浪能發(fā)電裝置100與其他形式的能源的聯(lián)合控制。
[0037]如圖3所示，變流器150包括主電路152、控制電路154、傳感器156和開關158 ；開關158兩端分別連接主電路152和電網170，且傳感器156設置于主電路152，傳感器156采集主電路152的電氣量反饋給控制電路154，控制電路154根據傳感器156采集的電氣量協(xié)調控制主電路152 ;發(fā)電機140反饋轉速信號給控制電路154。發(fā)電機140輸出的電流由主電路152輸送給電網170，且在主電路152設置有開關158，可根據實際需要確定是否允許發(fā)電機140產生的電流輸送到電網170 ;主電路152還設置有傳感器156，可采集主電路152各點的信號反饋給控制電路154，而控制電路154可根據反饋信號協(xié)調控制主電路152中電流的電流、電壓、轉速信號。
[0038]主電路152包括依次連接的整流電路1522、直流電容1524、逆變電路1526和濾波電路1528 ;傳感器156采集主電路152發(fā)電機140側、直流電容1524直流側和電網170側的電氣量，控制電路154根據電氣量和轉速信號對整流電路1522和逆變電路1526發(fā)出控制信號。發(fā)電機140輸出的交流電通過變流器150中的整流電路1522轉換為直流電，經直流電容1524后再經逆變電路1526轉換為與電網170電壓、頻率相同的交流電，經濾波電路1528濾波后可直接并入電網170 ;傳感器156和電流電壓檢測電路采集主電路152的電氣量反饋給控制電路154，發(fā)電機140采集轉速信號反饋給控制電路154，控制電路154根據電氣量和轉速信號控制輸出功率。
[0039]控制電路154包括電流電壓檢測電路1541、運算電路1542、驅動電路1543、速度檢測電路1544、輸入輸出電路1545和保護電路1546 ;主電路152發(fā)電機140側、直流電容1524直流側和電網170側的電氣量均通過電流電壓檢測電路1541反饋到運算電路1542，發(fā)電機140的轉速信號由速度檢測電路1544反饋給運算電路1542 ;運算電路1542根據電氣量和轉速信號對整流電路1522和逆變電路1526發(fā)出控制信號；控制系統(tǒng)160與輸入輸出電路1545連接。運算電路1542將采集的反饋信號進行運算處理，給出整流電路1522和逆變電路1526中功率元件的通斷控制指令；驅動電路1543將運算電路1542給出的控制指令進行光電隔離和放大，驅動功率元件的通斷以控制變流器150是否輸出電流。保護電路1546用于提供變流器150內部電路的保護。
[0040]波浪能采集機構120和能量轉換機構130均設置有多套，且多套能量轉換機構130均與發(fā)電機140連接。設置多套波浪能采集機構120和能量轉換機構130，可擴大波浪能采集面；可使多個波浪能采集機構120分開，使不同的波浪能采集機構120根據不同的波浪產生不同的波動，增大波浪能向機械能的轉化。
[0041]以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的【具體實施方式】，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種波浪能發(fā)電裝置，其特征在于，包括設置于平臺上的、且依次連接的波浪能采集機構、能量轉換機構、發(fā)電機和變流器，還包括與所述波浪能采集機構、能量轉換機構、發(fā)電機和變流器均電連接的控制系統(tǒng)；所述能量轉換機構內部設置有調速閥，所述變流器連接電網。
2.根據權利要求1所述的波浪能發(fā)電裝置，其特征在于，所述能量轉換機構還包括動力執(zhí)行元件、增壓器、蓄能器和原動機，所述動力執(zhí)行元件、增壓器、調速閥和原動機依次連接；所述增壓器和調速閥之間并聯(lián)連接所述蓄能器，所述調速閥調節(jié)介質流量。
3.根據權利要求1所述的波浪能發(fā)電裝置，其特征在于，所述波浪能采集機構、能量轉換機構、發(fā)電機和變流器均反饋內部信號給所述控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)反饋協(xié)調控制指令給所述能量轉換機構、發(fā)電機和變流器，控制輸出電能滿足并網要求。
4.根據權利要求3所述的波浪能發(fā)電裝置，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還設置有與外系統(tǒng)通信的外部通信接口。
5.根據權利要求1所述的波浪能發(fā)電裝置，其特征在于，所述變流器包括主電路、控制電路、傳感器和開關；所述開關兩端分別連接所述主電路和電網，且所述傳感器設置于所述主電路，所述傳感器采集所述主電路的電氣量反饋給所述控制電路，所述控制電路根據所述傳感器采集的電氣量協(xié)調控制所述主電路；所述發(fā)電機反饋轉速信號給所述控制電路。
6.根據權利要求5所述的波浪能發(fā)電裝置，其特征在于，所述主電路包括依次連接的整流電路、直流電容、逆變電路和濾波電路；所述傳感器采集所述主電路發(fā)電機側、直流電容直流側和電網側的電氣量，所述控制電路根據所述電氣量和轉速信號對所述整流電路和逆變電路發(fā)出控制信號。
7.根據權利要求6所述的波浪能發(fā)電裝置，其特征在于，所述控制電路包括電流電壓檢測電路、運算電路、驅動電路、速度檢測電路、輸入輸出電路和保護電路；所述主電路發(fā)電機側、直流電容直流側和電網側的電氣量均通過所述電流電壓檢測電路反饋到所述運算電路，所述發(fā)電機的轉速信號由所述速度檢測電路反饋給所述運算電路；所述運算電路根據所述電氣量和轉速信號對所述整流電路和逆變電路發(fā)出控制信號；所述控制系統(tǒng)與所述輸入輸出電路連接。
8.根據權利要求7所述的波浪能發(fā)電裝置，其特征在于，所述波浪能采集機構和能量轉換機構均設置有多套，且多套所述能量轉換機構均與所述發(fā)電機連接。
【文檔編號】H02M5/42GK103485966SQ201310405233
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月6日 優(yōu)先權日:2013年9月6日
【發(fā)明者】徐龍博, 匡俊, 周冰, 史磊, 李煜東, 譚江平, 汪少勇, 楊莉, 謝創(chuàng)數, 鄭明
申請人:中國能源建設集團廣東省電力設計研究院