基于点吸收式海洋能量收集装置的技术研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qingqing4452638
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随着传统能源的日渐枯竭,寻找一种新型能源变得至关重要。波浪能作为一种新型能源,具有储量大,可循环,无污染等特点,成为人们所研究的焦点。波浪能收集装置分为多种类型,其中点吸收式能量收集装置具有转化海洋能的效率高、制造成本低、易于建造、受波浪方向影响程度低等优点,因此得到了国内外学者的普遍关注。通过调查发现,现有的波浪能收集装置大多体积较大,适用于给大功率器件供电。而对于海上浮标等耗电量较小的器件,现有的收集装置不再适用,一方面是因为会造成能量的溢出,另一方面则是由于装置体积较大,与小型器件不能良好的契合。本文提出了一种基于点吸收式结构小型化的电磁能量收集装置,并从原理和仿真两个方面对其进行研究,并采用COMSOL软件对其进行仿真分析。本文主要对以下几个方面进行了研究:在线性波浪理论下,利用COMSOL软件对振荡浮子进行建模和仿真,通过研究其运动状态,发现其运动是一种低频高振幅的运动;综合各种能量采集技术,最终使用电磁式作为能量收集的基础;为了提高输出功率,结合振荡浮子低频高振幅的特点,采用频率转换技术,使用无磁性小球周期性撞击弹簧上的磁铁,从而把振荡浮子的低频运动转换成磁铁的高频运动;通过对磁铁、弹簧和线圈的设计和优化,以最大限度的减少输出功率的损失。通过对原理以及仿真的研究,证明了装置的可行性。而后按照优化的设计参数,设计加工出了简易的样机。在外界振动模拟波浪的条件下,对样机的性能进行了测试。在外界振动频率为1Hz,振幅为0.5m的条件下,该种能量收集装置的输出电压的峰峰值约为760mV,瞬时输出功率的最大值为1.95mW,其输出电压经整流后为电容充电,证明其可以为蓄电装置提供电能。这种点吸收式能量收集装置在小型浮子当中可以起到一定作用,在波浪能收集方面有着一定的应用前景。
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