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申请/专利权人：黄淮学院

摘要：本发明公开了一种潮汐式波浪能发电装置及其最优运行控制方法，主要包括机械部分、发电部分和测控部分，所述机械部分包括伸缩支撑架机构、主框架、摆动架和浮板机构，所述发电部分包括旋转发电机和直线发电机组，所述测控部分包括负荷传感器组、潮汐波浪波高测量器和波浪方向测量仪。本发明通过结构设计、机械设计和电气控制，能够在潮汐潮涨潮落、潮汐波浪来波方向时变的海洋环境中实现最优化运行，从而提高了潮汐波浪能转换成电能的效率，并从细节设计的角度增强了整个潮汐式波浪能发电装置的切实可行性和可控性，为潮汐式波浪能发电装置的规模化推广和市场应用，奠定必要的技术基础和理论基础。

主权项：1.一种潮汐式波浪能发电装置，其特征在于：包括机械部分、发电部分和测控部分；所述机械部分包括伸缩支撑架机构、主框架（5）、摆动架（8）和浮板机构，主框架（5）安装在伸缩支撑架机构上，摆动架（8）的底端通过转筒安装在主框架（5）右侧底端，浮板机构安装在摆动架（8）的上部；所述伸缩支撑架包括固定基柱（2）、滑动基柱（4）和自动升降式控制阀（3），固定基柱（2）固定在海底（1），滑动基柱（4）套设在固定基柱（2）上，固定基柱（2）和滑动基柱（4）之间通过自动升降式控制阀（3）固定；所述浮板机构包括固定浮板（9）和伸缩浮板（10），伸缩浮板（10）套设在固定浮板（9）内，在固定浮板（9）的侧面设置有一个进出水孔（11），伸缩浮板（10）的密度低于海水密度；所述发电部分包括旋转发电机（6）和直线发电机组（14），所述旋转发电机（6）的转子作为连接摆动架（8）和主框架（5）的转筒，所述直线发电机组（14）包括一组直线发电机，直线发电机包括定子和动子，动子为滑套结构和导杆，导杆套设在动子内，动子和导杆之间通过控制阀（13）固定，动子和导杆各自通过一个转动轴（7）分别与主框架（5）和摆动架（8）连接；所述测控部分包括负荷传感器组（12）、潮汐波浪波高测量器和波浪方向测量仪，负荷传感器组（12）包括一组负荷传感器，在每一个直线发电机的导杆上安装一个负荷传感器，潮汐波浪波高测量器和波浪方向测量仪均安装在主框架（5）上；所述自动升降式控制阀（3）包括安装在固定基柱（2）上的弹性伸缩机构和设置在滑动基柱（4）上的弧形槽口（25），弹性伸缩机构包括弹簧套筒（23）、弹簧（22）、触头套筒（24），弹簧套筒（23）一端固定在固定基柱（2）上，弹簧（22）安装在弹簧套筒（23）内，触头套筒（24）套设在弹簧套筒（23）的另一端；当弹性伸缩机构位于滑动基柱（4）内侧时，弹簧（22）压紧；固定基柱（2）和滑动基柱（4）相对移动，当触头套筒（24）移动到弧形槽口（25）位置时，触头套筒（24）在弹簧（22）压力的驱动下伸入到弧形槽口（25）内；所述直线发电机组（14）包括一组不同额定功率和运动行程的直线发电机，越靠近主框架（5）顶部的直线发电机的额定功率和运动行程越大；所有直线发电机呈Λ字型对称分布，即连接直线发电机和主框架（5）的转动轴（7）在主框架（5）的右侧面呈Λ字型对称分布，连接直线发电机和摆动架（8）的转动轴（7）在摆动架（8）的左侧呈Λ字型对称分布，Λ字型顶端的直线发电机的额定功率和运动行程最大，其他对称位置上的两个直线发电机的额定功率和运动行程相同；所述潮汐波浪波高测量器（18）包括滑动浮体（33）、滑动导轨（34）和红外测距仪（35），滑动浮体（33）浮于海面，并且滑动浮体（33）安装在滑动导轨（34）上，红外测距仪（35）固定在滑动导轨（34）的顶端，红外测距仪（35）对滑动浮体（33）在滑动导轨（34）的位置进行测量；所述波浪方向测量仪（19）包括浮球（36）、弹性系绳（37）和角度测量器（38），角度测量器（38）由球轴（40）和角度传感器（39）构成，弹性系绳（37）的一端通过球轴（40）安装在主框架（5）的连接杆上，弹性系绳（37）的另一端连接浮球（36），浮球（36）浮于海面，潮汐波浪带动浮球（36）移动，牵动弹性系绳（37）及球轴（40）的转动，角度传感器（39）对弹性系绳（37）的角度进行测量。

全文数据：一种潮汐式波浪能发电装置及其最优运行控制方法技术领域本发明涉及一种把潮汐波浪能转换成电能的装置总成，以及该装置总成最优运行的控制方法，属于潮汐波浪能的开发和利用技术。背景技术潮汐式波浪能，主要分布于海岸线的附近海域。与远离海岸线的深水区波浪能相比，虽然潮汐式波浪能的能量密度较低，但其成本投入低、易于开发利用和运行维护成本低的优点，受到很多临海国家的青睐。把潮汐波浪能转换成电能，向附近用电设备提供电能，甚至是进行远距离输电，成为潮汐波浪能开发和利用的主要方式之一。目前，现有的潮汐式波浪能发电装置，着重于在自然状态下把潮汐波浪能转换成电能，以及在整体装置结构等方面进行了改进设计。假如在此基础上，进行潮汐式波浪能发电装置的细节结构设计和优化控制，则必将推动未来潮汐式波浪能发电装置的规模化推广和市场化应用。中国专利申请CN201710449822.1公开了一种通用型可再生能源海水潮汐发电兼储存系统。该潮汐发电和储能系统由底座、动能载体、浮船、势能载体、滑轮组、支架和发电机组构成。其中，发电机组通过滑轮组和钢丝绳与势能载体和动能载体连接。在潮汐波浪的作用下，动能载体和势能载体首先把波浪能转换成机械能，然后驱动发电机组实现机械能转换成电能输出。该潮汐发电方式和储能系统具有结构简单和易于施工的优点。但是，在潮汐波浪能转换成机械能的过程中，由于是滑轮组和钢丝绳作为传动机构，这必然会发生较大的能量损耗与直驱式相比较，进而降低了潮汐波浪能转换成电能的效率。并且，该潮汐发电系统未能考虑潮汐波浪的来波方向等问题，这也是潮汐波浪能无法充分开发利用的因素之一。中国专利申请CN201610297357.X公开了一种潮汐发电装置的传动机构，该传动机构主要由浮动块、传动轮、传动齿条和连接器构成，具有结构简单和牢固的优点。其中，传动轮分为第一传动轮、第二传动轮、第三传动轮和第四传动轮。但是，也存在若干实际性问题，譬如近海岸由于泥沙混合物较多，势必影响传动轮的正常运行；传动轮、传动齿条和连接器的抗海水腐蚀性能是否良好。特别低，由于潮汐波浪的来波方向是随着海洋气候经常变化的，这为此传动机构把潮汐波浪能最大化地转换成机械能，带来难题。并且，过多的传动轮进行能量传递，必然在能量传递过程中产生损耗，这就降低了潮汐波浪能的开发利用效率。总体来讲，潮汐式波浪能发电装置的结构设计，首先要考虑潮涨潮落、潮汐波浪来波方向和抗海水腐蚀的问题；其次是采用适当的控制措施，使潮汐式波浪能发电装置处于最优运行状态；最后是采用技术方法保障潮汐式波浪能发电装置结构在恶略海洋环境中台风、飓风等不被破坏。发明内容发明目的：为了解决现有潮汐式波浪能发电技术中存在的不足，提高潮汐式波浪能发电技术的运行性能和效率，本发明提供一种潮汐式波浪能发电装置及其最优运行控制方法。该发电装置通过结构设计、机械设计和电气控制，能够在潮汐潮涨潮落、潮汐波浪来波方向时变的海洋环境中实现最优化运行，从而提高了潮汐波浪能转换成电能的效率，并从细节设计的角度增强了整个潮汐式波浪能发电装置的切实可行性和可控性，为潮汐式波浪能发电装置的规模化推广和市场应用，奠定必要的技术基础和理论基础。技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种潮汐式波浪能发电装置，包括机械部分、发电部分和测控部分；所述机械部分包括伸缩支撑架机构、主框架、摆动架和浮板机构，主框架安装在伸缩支撑架机构上，摆动架的底端通过转筒安装在主框架右侧底端，浮板机构安装在摆动架的上部；所述伸缩支撑架包括固定基柱、滑动基柱和自动升降式控制阀，固定基柱固定在海底，滑动基柱套设在固定基柱上，固定基柱和滑动基柱之间通过自动升降式控制阀固定；所述浮板机构包括固定浮板和伸缩浮板，伸缩浮板套设在固定浮板内，在固定浮板的侧面设置有一个进出水孔，伸缩浮板的密度低于海水密度；所述发电部分包括旋转发电机和直线发电机组，所述旋转发电机的转子作为连接摆动架和主框架的转筒，所述直线发电机组包括一组直线发电机，直线发电机包括定子和动子，动子为滑套结构和导杆，导杆套设在动子内，动子和导杆之间通过控制阀固定，动子和导杆各自通过一个转动轴分别与主框架和摆动架连接；所述测控部分包括负荷传感器组、潮汐波浪波高测量器和波浪方向测量仪，负荷传感器组包括一组负荷传感器，在每一个直线发电机的导杆上安装一个负荷传感器，潮汐波浪波高测量器和波浪方向测量仪均安装在主框架上。本发明采用的浮板机构，伸缩浮板嵌入到固定浮板之中，固定浮板留有进出水孔，不同的浮力作用，可以使伸缩浮板嵌入或者伸出固定浮板：当潮汐波浪波高较大的时候，较多海水通过进出水孔进入固定浮板之中，使伸缩浮板受到较大海水浮力作用而伸出固定浮板，从而增大浮板机构受到的水平方向海洋波浪力面积，进而可以把更多的潮汐式波浪能转换成浮板的机械能，并把该机械能转换成发电机的电能输出；当潮汐波浪波高较小的时候，受到较小浮力作用，使伸缩浮板嵌入固定浮板之中，此时只需要固定浮板就可以把较小波高的潮汐式波浪能转换成电能。浮板机构将潮汐波浪能转换成电能的过程是：伸缩浮板和固定浮板受到水平方向潮汐波浪力的作用，从而驱动摆动架做往复摆动式运动，摆动架的往复运动可以使得转筒转动，即使得旋转发电机的转子转动，驱动旋转发电机发电，同时摆动架的往复运动使得直线发电机的动子和定子发生了相对移动，驱动直线发电机发电，最终把潮汐波浪能转换成电能。浮板机构安装在摆动架的上部，浮板机构具有可拆卸功能，当海洋环境中出现台风、飓风等恶劣海洋气候的情况下，拆卸并回收浮板机构，可以使整个潮汐式波浪能发电装置受到较小的水平方向潮汐波浪力，从而保障了整个发电装置不被破坏。所述主框架优选采用固体浮力材料制作，固体浮力材料具有低密度、高强度、抗海水腐蚀和低吸水的优点；适当选择主框架的尺寸，并在主框架内部填充聚氨酯泡沫，可以使海平面处于潮汐式波浪能发电装置的固定浮板位置附近，这样有利于固定浮板把水平方向潮汐波浪能转换成驱动发电机运行的机械能。优选的，所述自动升降式控制阀包括安装在固定基柱上的弹性伸缩机构和设置在滑动基柱上的弧形槽口，弹性伸缩机构包括弹簧套筒、弹簧、触头套筒，弹簧套筒一端固定在固定基柱上，弹簧安装在弹簧套筒内，触头套筒套设在弹簧套筒的另一端；当弹性伸缩机构位于滑动基柱内侧时，弹簧压紧；固定基柱和滑动基柱相对移动，当触头套筒移动到弧形槽口位置时，触头套筒在弹簧压力的驱动下伸入到弧形槽口内。所述自动升降式控制阀采用了纯机械结构没有电气控制环节，在整个潮汐式波浪能发电装置的浮力大于重力情况下，浮力使弹簧受到压缩，从而使整个潮汐式波浪能发电装置上浮；在整个潮汐式波浪能发电装置的浮力小于重力情况下，重力使弹簧受到压缩，从而使整个潮汐式波浪能发电装置下降。自动升降式控制阀是通过纯机械装置实现的，与电气控制式自动升降基柱相比，纯机械式自动升降式控制阀易于在海水环境中实施、成本投入低、结构简单和不消耗电能的优点。优选的，所述直线发电机组包括一组不同额定功率和运动行程的直线发电机，越靠近主框架顶部的的直线发电机的额定功率和运动行程越大；所有直线发电机呈Λ字型对称分布，即连接直线发电机和主框架的转动轴在主框架的右侧面呈Λ字型对称分布，连接直线发电机和摆动架的转动轴在摆动架的左侧呈Λ字型对称分布，Λ字型顶端的直线发电机的额定功率和运动行程最大，其他对称位置上的两个直线发电机的额定功率和运动行程相同。在不同潮汐波浪波高的情况下，由控制器控制各个直线发电机的启停，可以实现整个直线发电机组的最优运行。优选的，所述直线发电机包括定子和动子，定子包括定子铁芯和绕组，动子包括动子铁芯和永磁体，动子铁芯为滑套结构，永磁体沿动子铁芯长度方向分布，永磁体的厚度由动子铁芯中间位置向两侧逐渐增大。由于水平方向潮汐波浪的运动过程是非匀速的，这必然导致直线发电机的运行速度也是非匀速的，因此设计动子铁芯表面排列不同厚度的永磁体，目的是使直线发电机在非恒定速度运行过程中，降低输出电压幅值和电能幅值的波动率。优选的，所述浮板机构通过角度调节器安装在摆动架的上部，波浪方向测量仪把数据信息传送给控制器之后，控制器控制控制角度调节器，通过角度调节器调节浮板机构始终垂直于潮汐波浪的来波方向，这样可以最大化地采集和利用潮汐式波浪能，从而提高潮汐波浪能转换成电能的效率。本案中的，潮汐波浪波高测量器和波浪方向测量仪均是自主设计和制作而成的，而不是采用市场已存在的产品仪器，这样具有成本低、结构简单和适用于潮汐波浪环境的优点。优选的，所述潮汐波浪波高测量器包括滑动浮体、滑动导轨和红外测距仪，滑动浮体浮于海面，并且滑动浮体安装在滑动导轨上，红外测距仪固定在滑动导轨的顶端，红外测距仪对滑动浮体在滑动导轨的位置进行测量。滑动导轨固定在主框架左侧，通过滑动浮体在滑动导轨的位置，结合滑动导轨的安装信息，可以得到潮汐波浪的波高幅值等数据信息。优选的，所述波浪方向测量仪包括浮球、弹性系绳和角度测量器，角度测量器由球轴和角度传感器构成，弹性系绳的一端通过球轴安装在主框架的连接杆上，弹性系绳的另一端连接浮球，浮球浮于海面，潮汐波浪带动浮球移动，牵动弹性系绳及球轴的转动，角度传感器对弹性系绳的角度进行测量。优选的，本案还可以主框架上安装电源和太阳能板，通过太阳能板为整个潮汐式波浪能发电装置进行内部供电，潮汐式波浪能发电装置的发电部分是向附近的大功率用电设备提供电能，或者经整流逆变处理后进行远距离输电；而太阳能板是把太阳能转换成电能，并存储到电源之中，从而为控制系统的运行提供电能支持，太阳能板和发电部分是分开的。另外，本案中涉及的数据信息传输，优选采用无线传输的方式实现。一种上述潮汐式波浪能发电装置的最优运行控制方法，包括如下步骤：①潮汐波浪波高幅值大于最大阈值时，大量海水通过进出水孔流入固定浮板中，较大的海水浮力使伸缩浮板伸出固定浮板，伸缩浮板和固定浮板均受到水平方向潮汐波浪力的作用，控制器启动所有的直线发电机，直线发电机组处于最大发电功率运行状态；②潮汐波浪波高幅值小于最小阈值时，少量海水通过进出水孔流入固定浮板中，较小的海水浮力不能使伸缩浮板伸出固定浮板，伸缩浮板嵌入固定浮板，固定浮板受到水平方向潮汐波浪力的作用，控制器启动额定功率和运动行程最小的直线发电机，直线发电机组处于最小发电功率运行状态；③潮汐波浪波高幅在最大阈值和最小阈值之间时，海水通过进出水孔流入固定浮板中，伸缩浮板部分伸出固定浮板，固定浮板和部分伸缩浮板受到水平方向潮汐波浪力的作用，控制器启动额定功率和运动行程最小的一个以上直线发电机，使得直线发电机组处于最佳运行状态。有益效果：本发明提供的潮汐式波浪能发电装置及其最优运行控制方法，该发电装置通过结构设计、机械设计和电气控制，能够在潮汐潮涨潮落、潮汐波浪来波方向时变的海洋环境中实现最优化运行，从而提高了潮汐波浪能转换成电能的效率，并从细节设计的角度增强了整个潮汐式波浪能发电装置的切实可行性和可控性，为潮汐式波浪能发电装置的规模化推广和市场应用，奠定必要的技术基础和理论基础。附图说明图1为潮汐式波浪能发电装置的整体结构侧视示意图；图2为固定浮板与摆动架之间的相对位置控制示意图；图3为伸缩支撑架机构及其自动升降控制原理；图4为直线发电机组在摆动架与主框架之间的安装分布图；图5为直线发电机结构示意图；图6为控制器控制直线发电机组运行的流程图；图7为潮汐波浪波高测量器的结构示意图；图8为波浪方向测量仪的俯视结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本发明作更进一步的说明。如图1所示为一种潮汐式波浪能发电装置的侧视结构图，整个潮汐式波浪能发电装置呈纵向安装垂直于潮汐波浪的来波或回波方向。该潮汐式波浪能发电装置主要由三部分组成，分别是机械部分、发电部分和测控部分。所述机械部分包括伸缩支撑架机构、主框架5、摆动架8和浮板机构，主框架5安装在伸缩支撑架机构上，摆动架8的底端通过转筒安装在主框架5右侧底端，浮板机构安装在摆动架8的上部；所述伸缩支撑架包括固定基柱2、滑动基柱4和自动升降式控制阀3，固定基柱2固定在海底1，滑动基柱4套设在固定基柱2上，固定基柱2和滑动基柱4之间通过自动升降式控制阀3固定；所述浮板机构包括固定浮板9和伸缩浮板10，伸缩浮板10套设在固定浮板9内，在固定浮板9的侧面设置有一个进出水孔11，伸缩浮板10的密度低于海水密度。所述发电部分包括旋转发电机6和直线发电机组14，所述旋转发电机6的转子作为连接摆动架8和主框架5的转筒，所述直线发电机组14包括一组直线发电机，直线发电机包括定子和动子，动子为滑套结构和导杆，导杆套设在动子内，动子和导杆之间通过控制阀13固定，动子和导杆各自通过一个转动轴7分别与主框架5和摆动架8连接。所述测控部分包括负荷传感器组12、潮汐波浪波高测量器和波浪方向测量仪，负荷传感器组12包括一组负荷传感器，在每一个直线发电机的导杆上安装一个负荷传感器，潮汐波浪波高测量器和波浪方向测量仪均安装在主框架5上。所述主框架5优选采用固体浮力材料制作，固体浮力材料具有低密度、高强度、抗海水腐蚀和低吸水的优点；适当选择主框架5的尺寸，并在主框架5内部填充聚氨酯泡沫20，可以使海平面处于潮汐式波浪能发电装置的固定浮板9位置附近，这样有利于固定浮板9把水平方向潮汐波浪能转换成驱动发电机运行的机械能。如图2所示，是固定浮板9与摆动架8之间的相对位置控制示意图。固定浮板9通过角度调节器21安装在摆动架8的上部，固定浮板9具有可拆卸功能，当海洋环境中出现台风、飓风等恶劣海洋气候的情况下，拆卸并回收固定浮板9，可以使整个潮汐式波浪能发电装置受到较小的水平方向海洋波浪力，从而保障了整个发电装置不被破坏。通过控制角度调节器21的运行过程，可以使固定浮板9与摆动架8之间存在一定的夹角，这样有利于使整个固定浮板9与潮汐波浪的来波方向垂直，从而增大了固定浮板9受到的水平方向潮汐波浪力的面积，进而可以实现不同波浪方向的潮汐波浪能转换成电能，最终增强了整个潮汐式波浪能发电装置的灵活性和效率性。如图3所示，是潮汐式波浪能发电装置的伸缩支撑架机构及其自动升降控制原理，伸缩支撑架机构由固定基柱2和滑动基柱4组成，二者之间通过自动升降式控制阀3连接。自动升降式控制阀3是通过纯机械装置实现的，与电气控制式自动升降基柱相比，纯机械式自动升降式控制阀3易于在海水环境中实施、成本投入低，结构简单和不消耗电能的优点。所述自动升降式控制阀3包括安装在固定基柱2上的弹性伸缩机构和设置在滑动基柱4上的弧形槽口25，弹性伸缩机构包括弹簧套筒23、弹簧22、触头套筒24，弹簧套筒23一端固定在固定基柱2上，弹簧22安装在弹簧套筒23内，触头套筒24套设在弹簧套筒23的另一端；当弹性伸缩机构位于滑动基柱4内侧时，弹簧22压紧；固定基柱2和滑动基柱4相对移动，当触头套筒24移动到弧形槽口25位置时，触头套筒24在弹簧22压力的驱动下伸入到弧形槽口25内。自动升降式控制阀3的运行原理是：在整个潮汐式波浪能发电装置的浮力大于重力1.3倍情况下，浮力使弹簧22受到较大幅度的压缩，从而使浮力克服触头套筒24与弧形槽口25之间的摩擦力，驱动整个潮汐式波浪能发电装置上浮，使自动升降式控制阀3的触头套筒24嵌入到上部的弧形槽口25之中；在整个潮汐式波浪能发电装置的浮力小于重力1.3倍情况下，重力使弹簧22受到较大幅度的压缩，从而使重力克服触头套筒24与弧形槽口25之间的摩擦力，驱动整个潮汐式波浪能发电装置下降，使自动升降式控制阀3的触头套筒24嵌入到下部的弧形槽口25之中。如图4所示，为直线发电机组14在摆动架8与主框架5之间的安装分布图也就是图1所示摆动架8的正视图。直线发电机组14由不同额定功率和运动行程的直线发电机构成，并通过直线杆26和Λ字型27，在摆动架8和主框架5之间呈Λ字型分布。其中，直线发电机14-1的额定功率和运动行程最大，直线发电机14-4的额定功率和运动行程最小。在不同潮汐波浪波高的情况下，由控制器控制直线发电机14-1、14-2、14-3和14-4的启停，可以实现整个直线发电机组14的最佳运行，具体过程如下：①潮汐波浪波高幅值较大的情况下，较大浮力使伸缩浮板10伸出固定浮板9，伸缩浮板10和固定浮板9受到较大水平方向潮汐波浪力，控制器启动所有的直线发电机14-1、14-2、14-3和14-4，直线发电机组14处于最大发电功率运行状态；②潮汐波浪波高幅值较小的情况下，较小浮力使伸缩浮板嵌10入固定浮板9之中，固定浮板9受到较小水平方向潮汐波浪力，控制器停止额定功率和运动行程较大的直线发电机14-1、14-2和14-3，启动运行额定功率和运动行程最小的直线发电机14-4，直线发电机组14处于较小发电功率运行状态，能够把较小潮汐波浪能转换成电能；③潮汐波浪波高幅值处于较大和较小之间，伸缩浮板10的上端部伸出固定浮板9，控制器根据负荷传感器12的数据信息，停止部分额定功率和运动行程较大的直线发电机，直线发电机组14处于最佳运行状态。如图5所示，为潮汐式波浪能发电装置的直线发电机结构图。该直线发电机由定子和动子组成，定子包括定子铁芯28和绕组29，动子包括动子铁芯31和永磁体30，动子铁芯31为滑套结构，永磁体30沿动子铁芯31长度方向分布，永磁体30的厚度由动子铁芯31中间位置向两侧逐渐增大。该直线发电机的最大结构特点是分布于动子铁芯31表面的永磁体30厚度不一样，分布于动子铁芯31两端部位的永磁体30厚度较大，分布于动子铁芯31中间部位的永磁体30厚度较小，具体原因是：由于水平方向潮汐波浪的运动过程是非匀速的，这必然导致直线发电机的运行速度也是非匀速的，为了降低直线发电机非匀速运动过程中的输出电压和功率的波动率，直线发电机的动子部分由不同厚度的永磁体30列组成。总体来说，直线发电机组14的运行控制过程，是由由控制器15、负荷传感器12、潮汐波浪波高测量器18、控制阀13、电源16和太阳能板17共同完成的。如图6所示，是控制器15控制直线发电机组运行14的流程图。具体过程是：控制器15接收潮汐波浪波高测量器18上传的潮汐波浪波高数据信息，并分析此数据信息，假如潮汐波浪波高幅值较大，则启动所有的直线发电机运行；假如潮汐波浪波高幅值较小，则停止运行直线发电机14-1、14-2和14-3，只启动运行直线发电机14-4；假如潮汐波浪波高幅值界于较大值和较小值之间，则控制器15根据负荷传感器组12上传的数据信息，启动或停止与负荷传感器相对应的直线发电机。特别地，负荷传感器组12由负荷传感器12-1、12-2、12-3和12-4组成，每一个负荷传感器的编号分别与直线发电机14-1、14-2、14-3和14-4相对应。本案中，旋转发电机6和直线发电机组14输出的电能，与太阳能板17输出的电能是相互独立的。上述两种发电机输出的电能是向附近的大功率用电设备提供电能，或者经整流逆变处理后进行远距离输电；太阳能板17是把太阳能转换成电能，并存储到电源16之中，从而为潮汐式波浪能控制系统的运行提供电能支持。本案中的潮汐波浪波高测量器18和波浪方向测量仪19均是自主设计和制作而成的，而不是采用市场上已存在的产品仪器，这样具有成本低、结构简单和适用于波浪环境的优点。如图7所示，潮汐波浪波高测量器18的结构示意图，潮汐波浪波高测量器18安装在主框架5的左侧，包括滑动浮体33、滑动导轨34和红外测距仪35，滑动浮体33浮于海面，并且滑动浮体33安装在滑动导轨34上，红外测距仪35固定在滑动导轨34的顶端，红外测距仪35对滑动浮体33在滑动导轨34的位置进行测量。其工作原理是：滑动浮体33漂浮在潮汐波浪32中，在潮汐波浪32的运动过程中，滑动浮体33受到浮力作用，将会沿着滑动导轨34在纵向做往复运动，红外测距器35可以实时地测量其与滑动浮体33之间的距离，并把距离数据信息传送给控制器15，控制器15经过分析和计算，就能得到潮汐波浪的波高幅值等数据信息。本案的潮汐波浪波高测量器18，与当前市场上的海洋波浪波高测量器相比，具有结构简单、成本极低和适用于海洋环境的优点。如图8所示，为波浪方向测量仪19的俯视结构图，波浪方向测量仪19安装在主框架5的左侧，包括浮球36、弹性系绳37和角度测量器38，角度测量器38由球轴40和角度传感器39构成，弹性系绳37的一端通过球轴40安装在主框架5的连接杆上，弹性系绳37的另一端连接浮球36，浮球36浮于海面，潮汐波浪带动浮球36移动，牵动弹性系绳37及球轴40的转动，角度传感器39对弹性系绳37的角度进行测量。其工作原理是：如图8b所示，假如潮汐波浪是从南至北的方向运动，则在波浪的作用力下，浮球36的漂浮方向是正北方向，并带动球轴40使角度传感器39指向北方，角度传感器39把测量得到的数据信息传送给控制器15，控制器15经过分析处理，便可得出潮汐波浪的运动方向。同理，不同运动方向的潮汐波浪，促使浮球36改变角度传感器39的测量值，该测量值就代表了潮汐波浪的运动方向，如图8a和图8b所示，这为固定浮板9与摆动架8之间的角度控制，奠定基础。如图1所示的波浪方向测量仪19的安装妨碍，可以使得波浪方向测量仪19具有360度无死角测量的功能。本案中的所有电气控制过程和数据传输过程，均优选采用无线传输方式。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

权利要求：1.一种潮汐式波浪能发电装置，其特征在于：包括机械部分、发电部分和测控部分；所述机械部分包括伸缩支撑架机构、主框架5、摆动架8和浮板机构，主框架5安装在伸缩支撑架机构上，摆动架8的底端通过转筒安装在主框架5右侧底端，浮板机构安装在摆动架8的上部；所述伸缩支撑架包括固定基柱2、滑动基柱4和自动升降式控制阀3，固定基柱2固定在海底1，滑动基柱4套设在固定基柱2上，固定基柱2和滑动基柱4之间通过自动升降式控制阀3固定；所述浮板机构包括固定浮板9和伸缩浮板10，伸缩浮板10套设在固定浮板9内，在固定浮板9的侧面设置有一个进出水孔11，伸缩浮板10的密度低于海水密度；所述发电部分包括旋转发电机6和直线发电机组14，所述旋转发电机6的转子作为连接摆动架8和主框架5的转筒，所述直线发电机组14包括一组直线发电机，直线发电机包括定子和动子，动子为滑套结构和导杆，导杆套设在动子内，动子和导杆之间通过控制阀13固定，动子和导杆各自通过一个转动轴7分别与主框架5和摆动架8连接；所述测控部分包括负荷传感器组12、潮汐波浪波高测量器和波浪方向测量仪，负荷传感器组12包括一组负荷传感器，在每一个直线发电机的导杆上安装一个负荷传感器，潮汐波浪波高测量器和波浪方向测量仪均安装在主框架5上。2.根据权利要求1所述的潮汐式波浪能发电装置，其特征在于：所述自动升降式控制阀3包括安装在固定基柱2上的弹性伸缩机构和设置在滑动基柱4上的弧形槽口25，弹性伸缩机构包括弹簧套筒23、弹簧22、触头套筒24，弹簧套筒23一端固定在固定基柱2上，弹簧22安装在弹簧套筒23内，触头套筒24套设在弹簧套筒23的另一端；当弹性伸缩机构位于滑动基柱4内侧时，弹簧22压紧；固定基柱2和滑动基柱4相对移动，当触头套筒24移动到弧形槽口25位置时，触头套筒24在弹簧22压力的驱动下伸入到弧形槽口25内。3.根据权利要求1所述的潮汐式波浪能发电装置，其特征在于：所述直线发电机组14包括一组不同额定功率和运动行程的直线发电机，越靠近主框架5顶部的的直线发电机的额定功率和运动行程越大；所有直线发电机呈Λ字型对称分布，即连接直线发电机和主框架5的转动轴7在主框架5的右侧面呈Λ字型对称分布，连接直线发电机和摆动架8的转动轴7在摆动架8的左侧呈Λ字型对称分布，Λ字型顶端的直线发电机的额定功率和运动行程最大，其他对称位置上的两个直线发电机的额定功率和运动行程相同。4.根据权利要求1所述的潮汐式波浪能发电装置，其特征在于：所述直线发电机包括定子和动子，定子包括定子铁芯28和绕组29，动子包括动子铁芯31和永磁体30，动子铁芯31为滑套结构，永磁体30沿动子铁芯31长度方向分布，永磁体30的厚度由动子铁芯31中间位置向两侧逐渐增大。5.根据权利要求1所述的潮汐式波浪能发电装置，其特征在于：所述浮板机构通过角度调节器21安装在摆动架8的上部，通过角度调节器调节浮板机构始终垂直于潮汐波浪的来波方向。6.根据权利要求1所述的潮汐式波浪能发电装置，其特征在于：所述潮汐波浪波高测量器18包括滑动浮体33、滑动导轨34和红外测距仪35，滑动浮体33浮于海面，并且滑动浮体33安装在滑动导轨34上，红外测距仪35固定在滑动导轨34的顶端，红外测距仪35对滑动浮体33在滑动导轨34的位置进行测量。7.根据权利要求1所述的潮汐式波浪能发电装置，其特征在于：所述波浪方向测量仪19包括浮球36、弹性系绳37和角度测量器38，角度测量器38由球轴40和角度传感器39构成，弹性系绳37的一端通过球轴40安装在主框架5的连接杆上，弹性系绳37的另一端连接浮球36，浮球36浮于海面，潮汐波浪带动浮球36移动，牵动弹性系绳37及球轴40的转动，角度传感器39对弹性系绳37的角度进行测量。8.一种权利要求1所述的潮汐式波浪能发电装置的最优运行控制方法，其特征在于：包括如下步骤：①潮汐波浪波高幅值大于最大阈值时，大量海水通过进出水孔11流入固定浮板9中，伸缩浮板10伸出固定浮板9，伸缩浮板10和固定浮板9均受到水平方向潮汐波浪力的作用，控制器启动所有的直线发电机，直线发电机组14处于最大发电功率运行状态；②潮汐波浪波高幅值小于最小阈值时，少量海水通过进出水孔11流入固定浮板9中，伸缩浮板10嵌入固定浮板9，固定浮板9受到水平方向潮汐波浪力的作用，控制器启动额定功率和运动行程最小的直线发电机，直线发电机组14处于最小发电功率运行状态；③潮汐波浪波高幅在最大阈值和最小阈值之间时，海水通过进出水孔11流入固定浮板9中，伸缩浮板10部分伸出固定浮板9，固定浮板9和部分伸缩浮板10受到水平方向潮汐波浪力的作用，控制器启动额定功率和运动行程最小的一个以上直线发电机。

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