Study on Water Wave Energy Harvester for Clean Energy Buoys

摘要： 波浪能是世界上分布最广泛的可再生能源之一。海洋环境中波浪运动随机复杂且频率极低，这为海洋波浪能的高效收集利用提出挑战。设计了一种混沌平面摆式波浪能收集装置，其中混沌平面摆作为超低频随机波浪俘能机构，配合齿轮增速传递机构与电磁旋转机构实现波浪能收集装置的高功率输出。为更好响应浮标在海洋中的运动激励，对俘能机构进行动力学分析建模与优化。针对装置输出电压无规律且低频交流的特性，设计功率采样跟踪升压存储的电源管理电路。通过实验室测试与实际近海测试，装置能够对复杂波浪产生最大10 V的开路电压，最大输出功率约205 mW。海试中，4小时可将200 mAh锂电池电压由3.12 V充电至3.6 V，能够作为新能源海洋浮标低功耗传感器的可持续电源。