基于空气弹簧机构的内振荡波浪发电装置的制作方法

本发明涉及波浪发电，特别涉及一种基于空气弹簧机构的内振荡波浪发电装置。

背景技术：

1、海洋能作为一种可再生能源，具有广阔的发展前景和重要的战略意义，因为海洋资源丰富，分布广泛，而且与地球的自然环境紧密相关。波浪能发电作为一种清洁、可再生的能源技术，具有广阔的发展前景。未来随着技术的不断进步和市场的逐步成熟，波浪能发电有望成为能源领域的重要补充。

2、当前，现有的波浪能发电装置多采用弹簧系统用于振子的复位和推动，以实现发电机的发电。但是，现有弹簧系统用于振子的复位和波浪能能量传递，存在诸多不足，例如无法实现弹簧弹性系数的可调，这也导致无法在波浪能发电过程中对振子的运动状态和发电效能进行一个有效的干预，以提高波浪能发电效率。

技术实现思路

1、本发明实施例的目的是提供一种基于空气弹簧结构的内振荡波浪发电装置及其控制方法、波浪发电系统，通过设置复位组件对pto动子组件位移时进行复位，避免了在pto动子组件移动方向设置刚性弹簧导致的装置占用空间较大的问题，缩短了整个装置在pto动子组件移动方向的长度，还通过可调复位组件解决了刚性弹簧弹性系数为固定值的问题，实现了弹性系数可调，提高了pto动子组件发电控制的精度。

2、为解决上述技术问题，本发明实施例的第一方面提供了一种内振荡波浪发电装置，包括：封闭式浮子、复位组件、pto动子组件和pto主轴；

3、所述复位组件、所述pto动子组件和所述pto主轴设置于所述封闭式浮子内部；

4、所述pto主轴两端分别与所述封闭式浮子内壁的顶部和底部连接，所述pto动子组件套设于所述pto主轴上；

5、在所述封闭式浮子受到波浪冲击时，所述pto动子组件沿所述pto主轴的轴向往复移动，带动所述pto动子组件中的发电机发电；

6、所述复位组件两端分别与所述封闭式浮子内壁以及所述pto动子组件连接，在所述pto动子组件沿所述pto主轴的轴向移动时带动所述pto动子组件复位。

7、进一步地，在所述封闭式浮子受到波浪冲击时，所述pto动子组件沿所述pto主轴的轴向脱离初始位置，所述复位组件在所述pto动子组件脱离所述初始位置时向所述pto动子组件(3)施加使其返回所述初始位置的弹性力。

8、进一步地，所述复位组件一端与所述pto动子组件的侧壁活动连接；另一端与所述封闭式浮子的内壁活动连接。

9、进一步地，所述复位组件包括：第一空气弹簧和第二空气弹簧；

10、所述第一空气弹簧连接于所述封闭式浮子的第一内侧壁与所述pto动子组件的第一外侧壁之间；

11、所述第二空气弹簧连接于所述封闭式浮子的第二内侧壁与所述pto动子组件的第二外侧壁之间；

12、其中，所述第一内侧壁和所述第二内侧壁分别为所述封闭式浮子的两个相对的内侧壁，所述第一外侧壁和所述第二外侧壁分别为所述pto动子组件的两个相对的外侧壁。

13、进一步地，所述复位组件还包括：第一气泵、第二气泵和气室；

14、所述第一气泵分别与所述气室和所述第一空气弹簧管路连通，用于对所述第一空气弹簧内的气体压力进行调节；

15、所述第二气泵分别与所述气室和所述第二空气弹簧管路连通，用于对所述第二空气弹簧内的气体压力进行调节。

16、进一步地，所述内振荡波浪发电装置还包括：控制组件；

17、所述控制组件分别所述pto动子组件与所述复位组件电连接；

18、所述控制组件用于获取所述pto动子组件的状态信息和所述复位组件的状态信息，并基于二者的状态信息通过调节所述复位组件的气体压力值；

19、其中，所述pto动子组件的状态信息包括：所述pto动子组件的位置信息和运动方向信息，所述复位组件的状态信息包括：所述复位组件内的实时气压值。

20、进一步地，所述内振荡波浪发电装置还包括：第一支撑架和第二支撑架；

21、所述pto主轴的一端通过所述第一支撑架与所述封闭式浮子内壁的顶部固定连接，所述pto主轴的另一端通过所述第二支撑架与所述封闭式浮子内壁的底部固定连接。

22、进一步地，所述第一支撑架朝向所述pto动子组件的一侧与所述pto动子组件相应位置设置有若干个防撞块；

23、所述第二支撑架朝向所述pto动子组件的一侧与所述pto动子组件相应位置设置有若干个防撞块。

24、进一步地，所述pto主轴的横截面形状为圆形、椭圆形或多边形。

25、相应地，本发明实施例的第二方面提供了一种内振荡波浪发电装置控制方法，用于控制上述内振荡波浪发电装置，包括如下步骤：

26、获取pto动子组件的状态信息和复位组件的状态信息；

27、根据所述pto动子组件的状态信息和复位组件的状态信息，对所述复位组件的气体压力值进行调整。

28、进一步地，所述根据所述pto动子组件的状态信息和复位组件的状态信息，对所述复位组件的气体压力值进行调整，包括：

29、当所述pto动子组件沿所述pto主轴轴向远离初始位置时，基于控制组件控制所述复位组件中的气泵对空气弹簧进行充气；

30、当所述pto动子组件沿所述pto主轴轴向靠近初始位置时，基于所述控制组件控制所述复位组件中的气泵对空气弹簧进行放气。

31、进一步地，所述根据所述pto动子组件的状态信息和复位组件的状态信息，对所述复位组件的气体压力值进行调整，包括：

32、判断所述pto动子组件与其位于所述pto主轴上的初始位置的距离是否大于最大行程；

33、如是，则基于控制组件控制所述复位组件中的气泵对空气弹簧进行充气，将所述空气弹簧的实时气压值调整至最大气压值。

34、进一步地，所述根据所述pto动子组件的状态信息和复位组件的状态信息，对所述复位组件的气体压力值进行调整，包括：

35、基于控制组件获取所述复位组件的实时气压值；

36、将所述实时气压值与标准气压值进行比较；

37、当所述实时气压值与所述标准气压值的差值大于所述标准气压值的预设比例时，基于所述控制组件控制所述复位组件中的气泵对空气弹簧的气压进行调整，将所述空气弹簧的实时气压值均调整至所述标准气压值，使所述复位组件的弹性系数与标准弹性系数一致。

38、相应地，本发明实施例的第三方面提供了一种波浪发电系统，包括若干个上述内振荡波浪发电装置。

39、进一步地，所述波浪发电系统还包括：浮子固定装置；

40、所述浮子固定装置通过悬链系泊方式分别与每个所述内振荡波浪发电装置连接。

41、本发明实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

42、1.通过设置复位组件对pto动子组件位移时进行复位，避免了在pto动子组件移动方向设置刚性弹簧导致的装置占用空间较大的问题，缩短了整个装置在pto动子组件移动方向的长度；

43、2.通过可调复位组件解决了刚性弹簧弹性系数为固定值的问题，实现了弹性系数可调，提高了pto动子组件发电控制的精度；

44、3.通过对复位组件中的空气弹簧进行实时调节，可以使空气弹簧在pto主轴方向往复移动时保持弹性系数不变，实现更好的控制效果；

45、4.通过对复位组件中的空气弹簧进行调节，在空气弹簧在牵引运动时增大空气弹簧中气压，在空气弹簧在压缩运动时降低空气弹簧中气压，使pto动子组件中振子传递波浪能的效率更高且更容易回弹；

46、5.在发电过程，通过检测pto动子组件中振子的位置和速度，可以对复位组件中的空气弹簧进行调节，在pto动子组件超过最大行程时增大空气弹簧弹性系数和阻尼，实现快速减速的目的。