离网型海流能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(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN103075294103075294B(45)授权公告日2015.02.11(21)申请号201210545434.0(22)申请日2012.12.14(73)专利权人浙江大学地址310027浙江省杭州市西湖区浙大路38号(72)发明人刘宏伟徐全坤石茂顺李伟林勇刚丁金钟(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.F03B13/22(2006.01)F03B15/00(2006.01)审查员安丽丽权权利要求书1页利要求书1页说明书8页说明书8页附图2页附图2页(54)发明名称离网型海流能发电装置及其控制方法(57)摘要本发明涉及一种离网型海流能发电装置及其控制方法，离网型海流能发电装置，包括叶轮，所述叶轮的转轴连接第一变量液压泵的主轴，第一变量液压泵的入口连接油箱，第一变量液压泵的出口连接并联的第二变量液压泵和定量液压马达，定量液压马达的输出轴连接第二变量液压泵的主轴，第二变量液压泵和定量液压马达构成液压变压器，第二变量液压泵的出口接油箱，定量液压马达的出口连接变量液压马达，变量液压马达的出口连接油箱，变量液压马达的输出轴连接发电机的主轴，发电机的输出端连接负载。本发明采用液压传动方式，以实现叶轮最大功率跟踪控制以及发电机的恒频输出控制。CN103075294BCN10375294BCN103075294B权利要求书1/1页1.离网型海流能发电装置，其特征在于：包括由海流推动旋转的叶轮（1），所述叶轮（1）的转轴连接第一变量液压泵（2）的主轴，第一变量液压泵（2）的入口连接油箱（13），第一变量液压泵（2）的出口连接并联的第二变量液压泵（7）和定量液压马达（8），定量液压马达（8）的输出轴连接第二变量液压泵（7）的主轴，第二变量液压泵（7）和定量液压马达（8）构成液压变压器，第二变量液压泵（7）的出口接油箱（13），定量液压马达（8）的出口连接变量液压马达（9），变量液压马达（9）的出口连接油箱（13），变量液压马达（9）的输出轴连接发电机（10）的主轴，发电机（10）的输出端连接负载（11）；所述叶轮（1）处装有测量海水流速的流速传感器（21），叶轮（1）与第一变量液压泵（2）之间的连接轴上装有第一转速传感器（22），定量液压马达（8）和变量液压马达（9）之间的液压管路上装有压力传感器（23），发电机（10）的主轴上装有第二转速传感器（24），所述流速传感器（21）、第一转速传感器（22）、压力传感器（23）、第二转速传感器（24）均与控制器（12）相连，第一变量液压泵（2）的排量执行机构、第二变量液压泵（7）的排量执行机构、变量液压马达（9）的排量执行机构均与控制器（12）相连。2.如权利要求1所述的离网型海流能发电装置，其特征在于：所述第一变量液压泵（2）与液压变压器的连接管路上设置有蓄能器（4），蓄能器（4）的入口设置有截止阀（5）。3.如权利要求1或2所述的离网型海流能发电装置，其特征在于：所述第一变量液压泵（2）与液压变压器的连接管路上设置有单向阀（3）。4.如权利要求3所述的离网型海流能发电装置，其特征在于：所述第一变量液压泵（2）与液压变压器的连接管路上设置有溢流阀（6）。5.如权利要求1所述离网型海流能发电装置的控制方法，其特征在于：1）每个海流流速都对应一个可使叶轮捕获到最大功率的最佳叶轮转速ωopt，流速传感器（21）将采集到的包含海水流速v信息的信号传递给控制器（12），控制器（12）根据最优尖速比λopt计算得到当前流速下的最佳叶轮转速ωopt，并与当前第一转速传感器（22）采集到的叶轮转速ω对比，计算得到第一变量液压泵（2）的排量Dp，将包含此第一变量液压泵（2）的排量Dp信息的控制信号传递给第一变量液压泵（2）的排量执行机构，第一变量液压泵（2）的排量执行机构控制第一变量液压泵（2）的排量改变，使叶轮（1）达到最佳叶轮转速ωopt，从而通过调节第一变量液压泵（2）的排量使叶轮（1）运转在最佳叶轮转速ωopt，实现最大功率跟踪控制；2）控制器（12）通过将目标压力pre与压力传感器（23）实测到的变量液压马达（9）的进口压力pm相比较得出压力偏差pe，并计算输出变量液压马达（9）的排量Dm，将包含此变量液压马达（9）的排量Dm信息的控制信号传递给变量液压马达（9）的排量执行机构，变量液压马达（9）的排量执行机构调节变量液压马达（9）的进口压力pm，使其稳定在目标压力pre；控制器（12）将发电机（10）目标转速ωre与第二转速传感器（24）实测到的转速ωm相比较得出发电机的转速偏差ωe2，并计算输出第二变量液压泵（7）的排量Dcp，将包含此第二变量液