杜 怿 程 明 邹国棠

（1.东南大学电气工程学院 南京 210096 2.江苏大学电气信息工程学院 镇江 212013 3.香港大学电机电子工程系 香港）

1 引言

随着能源危机和环境问题的日益凸显，可再生能源的开发利用正呈现加速发展的趋势。海浪能以其资源总量大、环境污染低和可持续性强等特点受到了人们的普遍关注。传统海浪能发电系统大多借助液压、气动等机械装置，先将海浪的直线往复运动转换成旋转运动，然后驱动传统旋转发电机进行能量转换[1]，必要时还需采用机械齿轮进行调速，以满足高速发电机的运行需求。由于使用了大量的中间转换环节，传统海浪能发电系统不可避免地存在机械损耗大，功率密度低，可靠性差和需要定期维护等缺点。直驱式海浪发电系统直接利用海浪的直线运动驱动直线发电机，取消了传统发电系统中的直线-旋转变换装置，简化了系统的结构，从而系统的可靠性、效率和功率密度都能得到相应的提高和改善[2]。目前，国内外学者对直驱式海浪发电机的研究主要集中于永磁同步直线电机（Linear Permanent Magnet Synchronous Machine，LPMSM）[3-5]，也有开关磁阻直线电机（Linear Switched Reluctance Machine，LSRM）的相关报道[6]。然而，由于海浪的起伏速度仅为0.5～2m/s，导致由海浪直接驱动的直线电机运行速度较低，所以直驱式海浪发电机本身往往存在体积大、功率密度低、制造成本高、不利于运输和安装等问题。事实上，在确定的功率和速度情况下，电机的体积与电机能产生的转矩/力密度有直接关系[7]，因此设计低速、大推力直线电机成了改善直驱式海浪发电系统性能的关键技术之一。……