一种潮流能发电装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种潮流能发电装置，包括机舱、发电机、塔架、流速流向传感器、控制器、第一刹车、第二刹车、第一叶轮和第二叶轮，所述机舱固定在所述塔架上，所述第一叶轮和所述第二叶轮分别位于所述机舱的两端。所述第一叶轮的转轴伸入所述机舱，且与所述发电机的内转子相联接。所述第二叶轮的转轴伸入所述机舱，且与所述发电机的外转子相联接。所述第一刹车位于所述内转子的输入转轴处，所述第二刹车位于所述外转子的输入转轴处。所述控制器分别与所述流速流向传感器、所述第一刹车和所述第二刹车进行电气连接。所述潮流能发电装置的控制方法为根据所述流速流向传感器检测到的潮流流速信号和流向信号，控制所述第一刹车和所述第二刹车的刹车状态，实现在正反向潮流时捕获潮流能。该潮流能发电装置省略了变桨或偏航机构，结构简单，节约了成本，且控制程序简单，提高了控制精度及能源利用率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种潮流能发电装置，包括机舱、发电机、塔架、流速流向传感器、控制器、第一刹车、第二刹车、第一叶轮和第二叶轮，所述机舱固定在所述塔架上，所述第一叶轮和所述第二叶轮分别位于所述机舱的两端。所述第一叶轮的转轴伸入所述机舱，且与所述发电机的内转子相联接。所述第二叶轮的转轴伸入所述机舱，且与所述发电机的外转子相联接。所述第一刹车位于所述内转子的输入转轴处，所述第二刹车位于所述外转子的输入转轴处。所述控制器分别与所述流速流向传感器、所述第一刹车和所述第二刹车进行电气连接。所述潮流能发电装置的控制方法为根据所述流速流向传感器检测到的潮流流速信号和流向信号，控制所述第一刹车和所述第二刹车的刹车状态，实现在正反向潮流时捕获潮流能。该潮流能发电装置省略了变桨或偏航机构，结构简单，节约了成本，且控制程序简单，提高了控制精度及能源利用率。【专利说明】
本专利技术属于海洋能发电领域，具体涉及。
技术介绍
潮流能属于海洋能范畴，是一种可预测性强、储量巨大、很有开发利用价值的新型能源。目前，已广泛使用潮流能发电装置来开发利用潮流能。潮流能发电装置从结构上来划分，主要有垂直轴式和水平轴式两种结构型式。垂直轴式潮流能发电装置可以利用不同流向的潮流，但是其叶轮捕获潮流能的效率低，且不适用于大功率等级发电机组。水平轴式潮流能发电装置的叶轮捕获潮流能的效率高，但只能利用单一流向的潮流。为了使水平轴式发电装置能够利用双向(正向和反向)潮流，目前主要有以下几种技术方式:I)使用可以双向工作的叶片。装有这种双向叶片的叶轮,在涨潮和落潮(涨潮时潮流的流向与落潮时相反)时均可以在潮流的带动下旋转发电。双向叶片捕获潮流能的效率比单向叶片低很多，同样不适用于大功率等级发电机组。2)通过叶轮的叶片变桨。在潮流的流向变换时，使叶片绕自身转轴旋转180度，使叶轮能够捕获流向变换之后的潮流的能量。这种方式需要复杂的变桨距机构，同时还要考虑变桨时叶片根部的动密封问题，大大增加了技术难度和制造成本。3)通过偏航机构对流。在潮流的流向变换时，使整个潮流能发电装置旋转180度，使叶轮正对潮流，继续工作。这种方式需要庞大的偏航机构，使整个装置旋转180度，结构复杂，成本高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种潮流能发电装置，该潮流能发电装置具有两个叶轮，在涨潮和落潮时均可以捕获潮流能，且不需要预先执行变桨或偏航动作，减小了结构复杂度，节约成本。该潮流能发电装置的控制方法在涨潮和落潮时执行不同的刹车控制程序，就能实现在涨潮和落潮时均可以捕获潮流能，省略了变桨或偏航控制程序，提高了控制精度，简化控制程序，节约程序开发成本。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案:一种潮流能发电装置，包括机舱、发电机和塔架，所述机舱固定在所述塔架上，所述潮流能发电装置还包括流速流向传感器、控制器、第一刹车、第二刹车、第一叶轮和第二叶轮，所述第一叶轮和所述第二叶轮分别位于所述机舱的两端。所述第一叶轮的转轴伸入所述机舱，且与所述发电机的内转子相联接。所述第二叶轮的转轴伸入所述机舱，且与所述发电机的外转子相联接。所述第一刹车位于所述内转子的输入转轴处，所述第二刹车位于所述外转子的输入转轴处。所述控制器分别与所述流速流向传感器、所述第一刹车和所述第二刹车进行电气连接。进一步的，所述第一叶轮与所述内转子之间设有第一齿轮箱，所述第一齿轮箱固定在所述机舱的内壁上。所述第一叶轮通过所述第一齿轮箱与所述发电机的内转子相联接，所述第一齿轮箱的一端联接所述第一叶轮的转轴，所述第一齿轮箱的另一端联接所述内转子。进一步的，所述第二叶轮与所述外转子之间设有第二齿轮箱，所述第二齿轮箱固定在所述机舱的内壁上。所述第二叶轮通过所述第二齿轮箱与所述发电机的外转子相联接，所述第二齿轮箱的一端联接所述第二叶轮的转轴，所述第二齿轮箱的另一端联接所述外转子。进一步的，所述发电机通过轴承安装在所述机舱内部。进一步的，所述发电机的外转子上设有导电滑环，所述导电滑环通过海底电缆连接用电负载。进一步的，所述流速流向传感器安装在所述机舱外壁上。一种潮流能发电装置的控制方法，所述流速流向传感器检测潮流的流速和流向，并将检测到的流速信号和流向信号传递给所述控制器，所述流速流向传感器当前检测到的潮流流速值为C。所述控制器根据当前的潮流流速和流向决定所述第一刹车和所述第二刹车的工作状态。所述控制器的控制程序中预先设置潮流能发电装置的工作流速范围，所述工作流速范围的最小值为A，所述工作流速范围的最大值为B。如果C小于A，此时，所述控制器输出刹车信号给所述第一刹车和所述第二刹车，所述第一刹车和所述第二刹车处于刹车状态，所述第一叶轮和所述第二叶轮静止不动。如果C大于等于A，C小于等于B，且潮流处于涨潮状态，潮流的的流向为正向，此时，所述控制器输出刹车信号给所述第一刹车，所述第一刹车处于刹车状态，所述第一叶轮静止不动，所述第二刹车处于释放状态，所述第二叶轮在潮流的带动下旋转捕获潮流能。如果C大于等于A，C小于等于B，且潮流处于落潮状态，潮流的的流向为反向，此时，所述控制器输出刹车信号给所述第二刹车，所述第二刹车处于刹车状态，所述第二叶轮静止不动，所述第一刹车处于释放状态，所述第一叶轮在潮流的带动下旋转捕获潮流能。如果C大于B，此时，所述控制器输出刹车信号给所述第一刹车和所述第二刹车，所述第一刹车和所述第二刹车处于刹车状态，所述第一叶轮和所述第二叶轮静止不动。采用本专利技术具有如下的有益效果:1、具有两个朝向的叶轮，可以在涨潮和落潮时适应正反向的潮流，捕获潮流能，提高了潮流能开发利用率。2、两个叶轮分别联接发电机的内转子和外转子，在不需要变桨或偏航机构的情况下，仅依靠刹车机构就可以实现在潮流变换正反向时变换两个叶轮的工作状态，刹车机构相对变桨或偏航机构结构简单，节约成本。3、相应地，控制方法中也省略了变桨或偏航程序，仅需要根据流速和流向信号执行刹车程序，就可以实现捕获正反向潮流的能量。【专利附图】【附图说明】下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】作进一步详细的说明。图1为本专利技术一种潮流能发电装置的第一种实施例的结构示意图；图2为本专利技术一种潮流能发电装置的第二种实施例的结构示意图。【具体实施方式】参照图1，图1所示为本专利技术一种潮流能发电装置的第一种实施例的结构示意图。在该实施例中，所述潮流能发电装置包括第一叶轮11、第二叶轮12、机舱2、发电机30、塔架4、流速流向传感器5、控制器6、第一齿轮箱81和第二齿轮箱82，所述机舱2固定在所述塔架4上，所述第一叶轮11和所述第二叶轮12分别位于所述机舱2的两端。所述机舱2处于密封状态，将外界海水与所述机舱2内部各部件相隔离。所述第一齿轮箱81和所述第二齿轮箱82均固定在所述机舱2的内壁上。所述第一叶轮11的转轴伸入所述机舱2，且与所述第一齿轮箱81的一端相联接；所述第一齿轮箱81的另一端联接所述发电机30的内转子31。所述第一刹车71位于所述内转子31的输入转轴处。所述第二叶轮12的转轴伸入所述机舱2，且与所述第二齿轮箱82的一端相联接；所述第二齿轮箱82的另一端联接所述发电机30的外转子32。所述第二刹车72位于所述外转子32的输入转轴处。所述流速流向传感器5安装在所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种潮流能发电装置，包括机舱（2）、发电机（30）和塔架（4），所述机舱（2）固定在所述塔架（4）上，其特征在于：所述潮流能发电装置还包括流速流向传感器（5）、控制器（6）、第一刹车（71）、第二刹车（72）、第一叶轮（11）和第二叶轮（12），所述第一叶轮（11）和所述第二叶轮（12）分别位于所述机舱（2）的两端；所述第一叶轮（11）的转轴伸入所述机舱（2），且与所述发电机（30）的内转子（31）相联接；所述第二叶轮（12）的转轴伸入所述机舱（2），且与所述发电机（30）的外转子（32）相联接；所述第一刹车（71）位于所述内转子（31）的输入转轴处，所述第二刹车（72）位于所述外转子（32）的输入转轴处；所述控制器（6）分别与所述流速流向传感器（5）、所述第一刹车（71）和所述第二刹车（72）进行电气连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐全坤，刘宏伟，李伟，林勇刚，石茂顺，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：