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主要从事船舶与海洋工程/力学方面的教学研究工作。 大浪中非线性船舶运动和水动力问题、高速船耐波性与波浪载荷、多体船水动力问题、数值水池技术、船舶流体力学网格计算技术、数值流体力学无网格方法等 。 主持国家自然科学基金研究项目两项，中英国际合作研究项目一项，教育部基金项目以及参加预研项目和民品船舶科研项目等。在国内外杂志发表学术论文40余篇，10余篇被SCI和EI收录。1999年博士论文被评为全国首届百篇优秀博士学位论文。 2005年，哈尔滨工程大学船舶工程学院成立深海工程技术研究中心，段文洋教授和深海中心有关教授积极开展国际交流和引智工作，引进欧美大学和石油公司的十几位杰出人才为该校柔性教授，以这些学术交流活动为重要支撑申报教育部和国家外国专家局联合组织实施的“高等学校学科创新引智计划”（又称“111计划”）获得批准，在哈尔滨工程大学设立深海工程科学与技术创新引智基地。有力地促进了深海工程团队的发展和学科创新。2009年，段文洋受邀多次参加国家自然基金委、总装、工信部、科工局及学校的中长期及十二五发展规划论证。在船舶水动力学势流理论研究方面取得同行公认的系统性、创造性研究成果，体现在段文洋与戴遗山教授和写的专著《船舶在波浪中运动的势流理论》。在国际重大谈判项目（IMO温室气体减排谈判）中，段教授发挥重要作用，解决关键技术问题，维护了国家和行业利益。瞄准 “三海”发展中的基础力学问题，段文洋教授连续10年获得4项国家自然科学基金项目，并借此把握人才培养及教学方向，将先进的理念、前沿技术与专业基础融合渗透到日常教学中，连续3年指导学生研究获得校级优秀毕业论文。2009年段文洋带领深海工程科研团队，深入论证“深海浮体运动耦合及外载荷分析”项目，挖掘特色优势，积极组织申报材料，在专家评审答辩会上，在包括上海交大、大连理工、哈工程、702所、708所等全国5家申报单位中，名列第一，成功获得工信部首批唯一海洋工程基础科研项目。段文洋教授发挥船舶工程学院多年来在船舶耐波性基础理论研究方面积累的经验，高效率的理清发达国家提案的技术脉络，抓住其缺陷进行辩论和磋商，有力支撑中方的国际谈判，以此为基础深入研究的建议获得省杰出青年科学基金项目支持。海军舰艇高速化，大型化的发展，提出了高航速和非线性船舶耐波性水动力学新问题，段文洋发挥在水动力学基础理论方面的特色，在国内提出并发展了二维半耐波性理论和时域水动力模拟新理论，上述工作受到舰船总体设计所和有关单位关注，因而受专门委托开展自研*船耐波性研究项目和承担国防973项目子课题等研究。在舰船基础和关键技术方面体现了学校的优势。在国际重大谈判项目（IMO温室气体减排谈判）中，段教授发挥主力作用，解决关键技术问题，维护了国家和行业利益。
浅谈波浪能发电装置发电机优化设计
引言：发电机的三相输出接到风光互补控制器上，通过控制器可以得到48V的稳定电压，可将稳定的电能存储在蓄电池中。以下是我来浅谈波浪能发电装置发电机优化设计，希望对你们有帮助。
【论文摘要】 本文在上海海洋大学研制的“浪流一体化发电装置”的基础上，对其发电机进行了优化设计，去掉了发电机和水轮机的中间转换装置，满足了海洋能直驱发电的形式，通过电机实验室性能测试验证了其可行性，提高了发电效率和可靠率，降低了维护成本，可以应用于实际生产中。
【关键词】浪流一体化;发电装置;发电机;优化设计;直驱发电
0 前言
上海海洋大学研制的“浪流一体化发电装置”同时可以捕获波浪和海流的向前的推力，在接受到海洋能量之后产生惯性而发生连续转动;通过主轴带动发电机旋转而产生电能。为海洋观测、岛礁生活、海洋养殖、海水淡化等提供稳定的电能，并用于解决边远海域的国防设施、部分电网未覆盖的有居民海岛、偏远无居民海岛生态建设中的供电需求。本文以此发电装置为研究对象，对其水轮机匹配的发电机进行了优化设计，克服了传统的海洋能需要经过三个部分转换的缺点，没有齿轮箱，减少了传动损耗，采用发电机输出电压稳定控制器，实现了浪轮机的输出转速稳定，提高了发电效率，降低了运行维护成本。尤其是在低转速环境下，效果更加显著。
1 研究对象与方法
本项目设计的发电机是满足海洋能直驱发电形式的。然而，齿轮箱的存在却成为制约海洋能发电机组发展的因素之一：机组运行过程中齿轮箱一直处于高速旋转，增加了系统损耗，降低了能量利用率;海洋能发电机组往往安装在海平面或海水之中，经受严寒酷暑，海水腐蚀、温度变化大，环境条件恶劣，导致升速齿轮箱的工况严峻，维护保养工作量大;为了能适应恶劣的运行环境，齿轮箱毕竟造价昂贵，更由于海洋能能量多变，往往会造成过载，这样就更容易损坏齿轮箱，使得系统运行成本增大。
因此，本设计取掉了中间转换环节，水轮机主轴右端通过联轴器和电机连接在一起，直接带动电机发电，中间不经过任何环节，这就实现了绝对的直驱。本文研制海洋能直驱发电方式有以下几个方面优点：
(1)提高了发电效率高。直驱式发电没有齿轮箱，减少了传动损耗，提高了发电效率，尤其是在低转速环境下，效果更加显著。
(2)提高了可靠性。直驱技术省去了齿轮箱及其附件，简化了传动结构，提高了机组的可靠性。同时，机组在低转速下运行，旋转部件少，可靠性更高。
(3)运行及维护成本低。采用无齿轮直驱技术可减少发电机组装置零部件数量，避免齿轮箱油的定期更换，降低了运行维护成本。
然而，这样的海洋能直驱发电方式就需要发电机具有低速运行的'特性，并且有较高的效率，更者要求发电机要能在海水中运行。
2 直驱发电机设计
2.1 直驱发电机结构设计
发电机采用盘式结构：波浪能单位体积所携带的能量有限，要能高效的收集这些能源，发电机则成为本装置中能源转换的关键设备之一。波浪能发电机，最多每分钟几百转，因此发电机的技术指标、经济性等决定本装置在市场中的竞争力。常用发电机分为盘式和圆柱式两种：圆柱式发电机的气隙磁场延轴向分布，要想获得较高的发电效率，圆柱式发电机必须运行在高速下，而盘式发电机的定转子为平行结构，克服了圆柱式发电机定子包容转子的结构缺点，轴向尺寸小，没有叠片和铆压工序，工艺好，因此盘式发电机可以运行在低速条件下。因此发电机选用盘式发电机结构，能够在低转速下达到额定功率，从而满足了波浪能发电系统对发电机的技术要求，提高了效率。
2.2 发电机输出电压稳定控制器设计
发电机的三相输出接到风光互补控制器上，通过控制器可以得到48V的稳定电压，可将稳定的电能存储在蓄电池中。控制器的原理是将输入的交流电流通过三相桥式全控整流电路转化成直流电流，直流电流通过升降压斩波电路将电压输出控制在48V。值得注意的是发电机转速达到54r/min控制器输出端才会有电流输出。控制器如图2所示，经过控制器流出的电流为直流，将控制器后面的电池组“+”“-”接到蓄电池的接口即可，反面细节如图3所示。
2.3 直驱电机工作原理
2.3.1 三相桥式全控整流电路
在三相桥式全控整流电路中，如图4所示，晶闸管KP1和KP4接a相，晶闸管KP3和KP6接b相，晶管KP5和KP2接c相。晶闸管KP1、KP3、KP5组成共阴极组，而晶闸管KP2、KP4、KP6组成共阳极组。
2.3.2 升降压斩波电路原理
如图5所示为升降压斩波电路原理，V通时，电源E经V向L供电使其贮能，此时电流为i1。同时，C维持输出电压恒定并向负载R供电。V断时，L的能量向负载释放，电流为i2。负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，该电路也称作反极性斩波电路。
3 实验分析
在实验室中模拟不同工况水流下轮机所具有的转数，并以可控转数电动机带动发电机测试其发电性能。为此，我们搭建了发电机测试平台。发电机测试平台如图7所示，通过机架将发电机固定，通过联轴器与传感器相连。在发电机测试平台中，右边是直流电动机，模拟水轮机的作用，作为动力的出入。通过联轴器与电动机相连的是传感器，这种传感器连接显示屏后可以看到瞬态的扭矩、转速、功率。其中功率可是为发电机的输入功率，这样我们测出输出功率后可以得到发电机的效率。电阻箱、整流器与扭矩仪如图8所示，扭矩仪上的3个显示屏即为扭矩、转速、功率。
发电机所发出的是三相交流电，三相交流电输入电子测试平台，通过电子测试平台，可以得到三相交流电的瞬态电压、电流、功率、功率因数。流出整流器的电流经过整流变为直流电流，流入功率计，并将滑动变阻箱串联到整个电路中。
4 电机方案总结与展望
方案采用直驱式发电形式不仅增加了发电效率，而且提高的发电装置的可靠性，无障碍运行时间满足了要求。发电机采用盘式发电机结构，其能够在低转速下达到额定功率，从而满足了波浪能发电系统对发电机的技术要求，提高了效率。装置发出的三相交流电通过控制器后，经实际测量，电压基本维持在48V左右，且为直流电，这将电能存储到蓄电池中提供了条件，并最终达到了我们的要求。
但是发电机组安装在海平面或海水之中，经受严寒酷暑，海水腐蚀、温度变化大，环境条件恶劣，容易遭受海水腐蚀，因此今后可以做的研究方向还有以下几个方面：
1)发电机本身要具有良好的机械密封设计，评估不同海水深度、压力下密封系统的可靠性。研究海水环流条件下，涉海材料在淤泥、深海、浅海、浪花飞溅、海雾等不同区域环境下，其腐蚀规律，设计相应的耐腐蚀材料;
2)发电机外部可增设防水箱，使发电机与海水具有了隔离层，不仅达到了防水的效果，也使发电机无需浸泡在海水中。
【参考文献】
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