隨著傳統(tǒng)能源的日漸枯竭,尋找一種新型能源變得至關(guān)重要。波浪能作為一種新型能源,具有儲量大,可循環(huán),無污染等特點,成為人們所研究的焦點。波浪能收集裝置分為多種類型,其中點吸收式能量收集裝置具有轉(zhuǎn)化海洋能的效率高、制造成本低、易于建造、受波浪方向影響程度低等優(yōu)點,因此得到了國內(nèi)外學(xué)者的普遍關(guān)注。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn),現(xiàn)有的波浪能收集裝置大多體積較大,適用于給大功率器件供電。而對于海上浮標(biāo)等耗電量較小的器件,現(xiàn)有的收集裝置不再適用,一方面是因為會造成能量的溢出,另一方面則是由于裝置體積較大,與小型器件不能良好的契合。本文提出了一種基于點吸收式結(jié)構(gòu)小型化的電磁能量收集裝置,并從原理和仿真兩個方面對其進行研究,并采用COMSOL軟件對其進行仿真分析。本文主要對以下幾個方面進行了研究:在線性波浪理論下,利用COMSOL軟件對振蕩浮子進行建模和仿真,通過研究其運動狀態(tài),發(fā)現(xiàn)其運動是一種低頻高振幅的運動;綜合各種能量采集技術(shù),最終使用電磁式作為能量收集的基礎(chǔ);為了提高輸出功率,結(jié)合振蕩浮子低頻高振幅的特點,采用頻率轉(zhuǎn)換技術(shù),使用無磁性小球周期性撞擊彈簧上的磁鐵,從而把振蕩浮子的低頻運動轉(zhuǎn)換成磁鐵的高頻運動;通過對磁鐵、彈簧和線圈的設(shè)計和優(yōu)化,以最大限度的減少輸出功率的損失。通過對原理以及仿真的研究,證明了裝置的可行性。而后按照優(yōu)化的設(shè)計參數(shù),設(shè)計加工出了簡易的樣機。在外界振動模擬波浪的條件下,對樣機的性能進行了測試。在外界振動頻率為1Hz,振幅為0.5m的條件下,該種能量收集裝置的輸出電壓的峰峰值約為760mV,瞬時輸出功率的最大值為1.95mW,其輸出電壓經(jīng)整流后為電容充電,證明其可以為蓄電裝置提供電能。這種點吸收式能量收集裝置在小型浮子當(dāng)中可以起到一定作用,在波浪能收集方面有著一定的應(yīng)用前景。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：P742
【部分圖文】：

圖 1-2 點吸收式波浪能發(fā)電裝置的分類方法為了更系統(tǒng)的對各類裝置進行研究，準(zhǔn)確的了解各種裝置的轉(zhuǎn)換原理，本按照波浪能傳遞方式對點吸收式能量波浪能發(fā)電裝置進行研究。1.1 機械式點吸收波浪能發(fā)電裝置點吸收機械式能量收集裝置一般有兩部分組成，一部分利用振蕩浮子上齒連接桿或者繩輪來收集波浪能，另一部分則是利用機械設(shè)備，將振蕩浮子直運動轉(zhuǎn)換成單向旋轉(zhuǎn)運動，再結(jié)合后續(xù)的一些設(shè)備將旋轉(zhuǎn)運動的轉(zhuǎn)速提利用旋轉(zhuǎn)電機等，將收集的能量供給發(fā)電機發(fā)電。Colunbia Power 設(shè)計的機械式波浪能發(fā)電裝置由前浮子，后浮子和桅桿底部連接著一個大型阻尼箱，使其在升沉方向上保持相對穩(wěn)定，在浮子內(nèi)封著驅(qū)動軸，當(dāng)浮子運動時，帶動驅(qū)動軸運動，從而帶動齒輪箱內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運動，通過這個過程將機械能轉(zhuǎn)換為電能[13]，如圖 1-3 所示。當(dāng)該裝置全優(yōu)化后，該裝置的年平均功率水平有望超過 200 千瓦。發(fā)電裝浮子個數(shù)：單點式、組合式、陣列式

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文計了一種基于浮體繩輪的機械式發(fā)電裝置，該裝置拉繩的一端穿過導(dǎo)繩器與發(fā)電機組中的卷筒相連，，當(dāng)浮體隨著波浪上升時，浮體會帶動拉繩運動，電，獲得電能；當(dāng)浮體在外界作用下降時，卷筒會系統(tǒng)中配有超越離合器，在此過程中轉(zhuǎn)子并不會轉(zhuǎn)中不發(fā)電[14]。

圖 1-5 Wavebob（左）與 PowerBuoy（右）的模型）為美國公司研制的 PowerBuoy 波浪能發(fā)電裝置，該裝海試，并于 2007 年在正式投入使用[19]，取得了良好的于對浮體水動力參數(shù)的設(shè)計，從而提高裝置的對于波浪爾蘭研究的 Wavebob 也已經(jīng)完成海試，其設(shè)計核心在于需要不斷調(diào)節(jié)設(shè)備使其與平均入射波頻率相匹配，其裝
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本文編號：2846251