小型永磁式海洋波动发电装置的设计及实验研究

发布时间：2020-06-08 22:50

【摘要】：传统海洋波动发电的研究着重于大功率的近岸发电设备,本课题主要研究的是小型永磁式海洋波动发电装置,为海洋气象检测设备提供电能的分布式发电装置,直接将波浪能转化为电能,解决风能发电和太阳能发电在海洋应用的不便之处,弥补了转换效率低以及化学电池对环境污染的问题,对可再生能源的开发具有重要的意义。本文以海洋波动理论和电磁感应定律为理论基础,根据永磁振动发电原理确定了影响发电装置输出感应电动势的主要因素,为永磁式海洋波动发电装置的仿真分析和样机制作提供了可靠的理论依据。利用有限元软件的静态仿真确定了永磁体的结构,分析了永磁体的磁场分布,在瞬态仿真中确定了线圈绕组的线径、高度、间距和径向宽度等主要参数,建立了发电装置的机电耦合模型,并提出了小型永磁式海洋波动发电装置的整体结构。以提高发电装置的发电效率为目标,提出了磁路优化的思想,在发电装置中加入导磁材料硅钢片,可以使磁感应强度增大,提升了发电装置输出感应电动势。仿真结果表明,磁路优化后的发电装置输出感应电动势显著提高。在分析发电装置等效电路的基础上,设计了电能后处理电路。对发电装置输出的感应电动势进行了整流滤波等电能后处理,并对储能系统进行了介绍,以达到为海洋气象检测设备供电的要求。根据已确定的参数制作了发电装置的实验样机,在不同参数下对发电装置产生的感应电动势进行了测试,将仿真数据与实验结果对比分析,验证了小型永磁式海洋波动发电装置设计的可行性和正确性。
【图文】：

三维图,微型发电机,压电式,振子

(a)三维图 (b)横截面图 1.1 三明治型电磁式振动能量采集器学微系统研究中心在国家“863”资助项目的支持下，为克服机不能连续为瞬时发射功率较大的无线传感器网络发射模块压电式双振子微型发电机，具有双悬臂梁振子振动发电结构[表明，压电式双振子微型发电机平均输出功率为 250~950μW 680mW，，而自身的功耗较低。在连续振动的环境下，该装置功耗电子器件、无线传感网络的供电要求，对 MEMS 微电源价值。

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图 1.3 基于磁致伸缩材料的振动发电机式振动发电技术主要利用静电感应原理。静电式振动发电机结构容的一个基板在振动条件的作用下在位置上产生平移，由于静电一个基板相连的负载上产生电流，从而实现了将振动产生的能量式振动发电机可以很好的与 MEMS 集成，并且不需要加入智能具有优势。但静电式振动发电机也存在着一些问题，该装置在设压源，并且在振动时可能发生可动电极与固定电极接触而短路的
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P743;TM612

【参考文献】