[发明专利]一种基于海浪-光能互补发电的水下航行器感应充电系统

摘要

本发明公开了一种基于海浪‑光能互补发电的水下航行器感应充电系统，包括洋面漂浮模块、海浪发电模块、光能发电模块、储能模块及水下非接触充电模块；海浪发电模块通过永磁直线电机将波浪能转化为电能输出；光能发电模块通过光电反应将太阳能转化为电能输出；储能模块将海浪发电模块及光能发电模块输出的交流电整流为直流电并将其存储于蓄电池中；水下非接触充电模块将蓄电池中的直流电逆变成高频交流电，通过电磁感应对水下航行器上的锂电池进行感应充电。本发明将波浪直驱发电、漂浮式光伏发电和水下非接触感应充电结合在一起，有效提高了供电系统的可靠性和稳定性，有效克服了水下航行器续航和充电方面的缺点，节能环保，降低发电成本。

主权项

1.一种基于海浪‑光能互补发电的水下航行器感应充电系统，其特征在于，包括洋面漂浮模块、海浪发电模块、光能发电模块、储能模块及水下非接触充电模块；其中，洋面漂浮模块用于承载海浪发电模块、光能发电模块及储能模块；海浪发电模块通过永磁直线电机将波浪能转化为电能输出；光能发电模块通过光电反应将太阳能转化为电能输出；储能模块将海浪发电模块及光能发电模块输出的交流电整流为直流电并将其存储于蓄电池中；水下非接触充电模块将蓄电池中的直流电逆变成高频交流电，通过电磁感应对水下航行器（6）进行感应充电；所述洋面漂浮模块包括内浮筒（1‑1）及外浮筒（1‑2），所述外浮筒（1‑2）套设在内浮筒（1‑1）外侧；内浮筒（1‑1）内顶部设置有密封仓（1‑101），内浮筒（1‑1）内底部设置有配重块（1‑102），且配重块（1‑102）上方设置有微调仓（1‑103）；内浮筒（1‑1）外侧底部安装有阻尼盘（1‑106），且内浮筒（1‑1）下端通过铰链（1‑107）与海底的定位石（1‑108）连接；外浮筒（1‑2）内设置有若干密闭腔室，包括整流仓、蓄电仓及通讯仓；所述海浪发电模块包括圆筒型永磁直线电机，所述圆筒型永磁直线电机设置于密封仓（1‑101）内；圆筒型永磁直线电机包括永磁直线电机初级及永磁直线电机次级，两者均呈圆筒状，且永磁直线电机初级套设于永磁直线电机次级外侧；永磁直线电机初级固定在密封仓（1‑101）内壁上，永磁直线电机次级通过连杆（2‑203）与太阳能发电平台（3‑1）连接固定，从而实现永磁直线电机次级与外浮筒（1‑2）的连接固定；永磁直线电机初级包括初级铁芯（2‑101），初级铁芯（2‑101）的齿槽内嵌入有永磁体（2‑102）；永磁直线电机次级包括次级铁芯（2‑201）、次级绕组（2‑202）及连杆（2‑203），次级绕组（2‑202）缠绕在次级铁芯（2‑201）的齿槽内；连杆（2‑203）的一端固定于次级铁芯（2‑201）顶端中心处，另一端穿过密封仓（1‑101）固定于太阳能发电平台（3‑1）底部中心处；所述光能发电模块包括太阳能发电平台（3‑1）及太阳位置跟踪装置，太阳能发电平台（3‑1）通过伸缩柱（1‑201）固定于外浮筒（1‑2）上端，且太阳能发电平台（3‑1）上铺设有阵列式的太阳能光伏板（3‑2）；太阳位置跟踪装置用于实时跟踪太阳的位置，通过伸缩柱（1‑201）来控制太阳能发电平台（3‑1）的倾斜方向及角度，根据最大功率跟踪算法对整个太阳能光伏板（3‑2）阵列的发电效率进行实时控制；所述储能模块包括整流电路、升压电路、蓄电池、电缆（4‑1）及通讯装置，所述永磁直线电机次级绕组（2‑202）及太阳能光伏板（3‑2）各自通过整流电路和升压电路与蓄电池相连，且蓄电池通过电缆（4‑1）与水下磁感应充电平台（5‑1）连接输电；所述通讯装置用于接收水下航行器（6）发出的控制信号，控制蓄电池的输电；所述蓄电池设置于蓄电仓内，整流电路及升压电路设置于整流仓内，通讯装置设置于通讯仓内；所述水下非接触充电模块包括水下磁感应充电平台（5‑1）及艇身磁感应充电装置（5‑2），且艇身磁感应充电装置（5‑2）设置于水下航行器（6）的顶仓部分；所述水下磁感应充电平台（5‑1）包括高频逆变电路及磁感应初级结构，艇身磁感应充电装置（5‑2）包括磁感应次级结构及整流电路；磁感应初级结构及磁感应次级结构均呈圆筒状，对接时磁感应初级结构套设于磁感应次级结构外侧，两者相适配；磁感应初级结构包括磁感应初级铁芯（5‑101）及初级线圈（5‑102），初级线圈（5‑102）缠绕在磁感应初级铁芯（5‑101）的齿槽内；磁感应次级结构包括磁感应次级铁芯（5‑201）及次级线圈（5‑202），次级线圈（5‑202）缠绕在磁感应次级铁芯（5‑201）的齿槽内；蓄电池通过电缆（4‑1）与高频逆变电路相连，且高频逆变电路与初级线圈（5‑102）相连；次级线圈（5‑202）通过整流电路与水下航行器（6）上的锂电池相连。