一种低速直驱液压型海流发电装置及其控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103206334A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103206334103206334A(43)申请公布日2013.07.17(21)申请号201310116749.8(22)申请日2013.04.03(71)申请人浙江大学地址310027浙江省杭州市西湖区浙大路38号(72)发明人刘宏伟石茂顺李伟楼杉(74)专利代理机构杭州宇信知识产权代理事务所(普通合伙)33231代理人张宇娟(51)Int.Cl.F03B13/00(2006.01)H02K7/10(2006.01)F16H39/02(2006.01)F16H61/42(2010.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书5页说明书5页附图3页附图3页(54)发明名称一种低速直驱液压型海流发电装置及其控制方法(57)摘要本发明属于海流能发电领域，具体涉及一种低速直驱液压型海流发电装置及，包括叶轮、与叶轮主轴相连的定量液压泵、与定量液压泵并联且与定量液压泵出口相连的变量液压泵和变量液压马达、发电机；定量液压泵的入口、变量液压泵的出口和变量液压马达的出口均连接油箱；变量液压泵和变量液压马达的主轴刚性连接；变量液压马达主轴另一端与发电机主轴相连；控制方法，步骤包括：1、通过叶轮将海流能转换为机械能；2、通过定量液压泵将机械能转换为液压能，并且通过调整变量液压泵排量大小调整液压系统压力，进而调整叶轮捕获功率大小；3、通过变量液压马达将液压能转换为机械能；4、将得到的机械能通过发电机将机械能转换为电能。CN103206334ACN103264ACN103206334A权利要求书1/2页1.一种低速直驱液压型海流发电装置，其特征在于，包括油箱、叶轮（1）、与叶轮主轴相连的定量液压泵（2）、与定量液压泵（2）串联且与定量液压泵（2）出口相连的变量液压泵（5）和变量液压马达（6）、发电机（7）；所述定量液压泵（2）的入口、变量液压泵（5）的出口和变量液压马达（6）的出口均连接至油箱；所述变量液压泵（5）和变量液压马达（6）的主轴刚性连接；所述变量液压马达（6）主轴另一端与发电机（7）主轴相连，所述发电机（7）上连接有负载（8）。2.如权利要求1所述的低速直驱液压型海流发电装置，其特征在于，还包括控制器（9）；第一转速传感器（12）安装在叶轮（1）主轴上，用于检测叶轮（1）主轴转速并将第一转速信息发送到控制器（9）；第二转速传感器（15）安装在发电机（7）主轴上，用于检测发电机（7）主轴转速并将第二转速信息发送到控制器（9）；流速传感器（11）安装在靠近叶轮（1）处，用于检测使叶轮（1）转动的海流流速并将信息发送到控制器（9）。3.如权利要求1所述的低速直驱液压型海流发电装置，其特征在于，所述变量液压泵上设有第一控制机构；所述变量液压马达上设有第二控制机构。4.如权利要求1所述的低速直驱液压型海流发电装置，其特征在于，所述定量液压泵（2）的出口与并联的变量液压泵（5）和变量液压马达（6）之间设有单向阀（3）。5.如权利要求4所述的低速直驱液压型海流发电装置，其特征在于，所述定量液压泵（2）的出口与并联的变量液压泵（5）和变量液压马达（6）之间的管路上安装有溢流阀（4），且溢流阀（4）连接油箱。6.一种低速直驱液压型海流发电装置的控制方法，其特征在于，步骤包括：S1、通过叶轮（1）将海流能转换为机械能；S2、通过定量液压泵（2）将机械能转换为液压能，并且通过调整变量液压泵排量大小调整液压系统压力，进而调整叶轮（1）捕获功率大小；S3、通过变量液压马达（6）将液压能转换为机械能；S4、将得到的机械能通过发电机（7）将机械能转换为电能。7.根据权利要求6所述的低速直驱液压型海流发电装置的控制方法，其特征在于，所述步骤S3包括：S3a、通过第一转速传感器检测到叶轮（1）主轴的转速，并将第一转速信息发送到控制器（9）计算得到目标功率，并同时检测得到发电机（7）输出的实测功率；S3b、通过目标功率与实测功率相比较得出功率偏差信号，控制器（9）再根据功率偏差信号计算输出排量的第二控制信号；S3c、将第二控制信号传递给变量液压马达（6）的第二控制机构（14），从而调节系统压力，间接控制叶轮（1）的转速，使得叶轮（1）捕获最大功率，实现最大功率跟踪控制。8.如权利要求6所述的低速直驱液压型海流发电装置的控制方法，其特征在于，所述步骤S2包括：S2a、通过第二转速传感器检测到发电机（7）转轴的转速，并将第二转速信息发送到控制器（9）得到实测转速；2CN103206334A权利要求书2/2页S2b、实测转速与发电机（7）需要的目标转速相比较得出偏差转速，控制器（9）根据偏差转速计算输出排量第一控制信号；S2c、将第一控制信号传递给变量液