[發(fā)明專(zhuān)利]離網(wǎng)型海流能發(fā)電裝置及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210545434.0
• 申請(qǐng)日: 2012-12-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103075294A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐全坤;石茂順;劉宏偉;李偉;林勇剛;丁金鐘
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): F03B13/22
• 分類(lèi)號(hào): F03B13/22;F03B15/00
• 代理公司: 杭州宇信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 33231
• 代理人: 張宇娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種海流能發(fā)電裝置及其控制方法。?

背景技術(shù)

作為新能源的一種，海流能全球儲(chǔ)量巨大，能量密度高，可預(yù)測(cè)性強(qiáng)，備受關(guān)注。目前的海流能發(fā)電裝置可分為并網(wǎng)型和離網(wǎng)型。并網(wǎng)型海流能發(fā)電裝置主要將收集到的海流能輸入到電網(wǎng)，不需要考慮負(fù)載特性，但由于海流發(fā)電的不穩(wěn)定性，并網(wǎng)型海流能發(fā)電裝置會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成沖擊，目前并網(wǎng)仍有一定難度。離網(wǎng)型海流能發(fā)電裝置可將收集到的海流能就近供給附近的島嶼或偏遠(yuǎn)地區(qū)，輸送成本低，實(shí)用性較強(qiáng)。?

離網(wǎng)型海流能發(fā)電裝置的傳動(dòng)方式分為機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)。由于海流的不穩(wěn)定性，機(jī)械傳動(dòng)會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊載荷及振動(dòng)，對(duì)發(fā)電機(jī)及負(fù)載會(huì)產(chǎn)生較大沖擊。而液壓傳動(dòng)則可以減緩沖擊載荷及振動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速，有著很好的動(dòng)態(tài)運(yùn)行性能，有較高研究?jī)r(jià)值。?

海流能發(fā)電裝置主要解決兩個(gè)問(wèn)題，一個(gè)是最大功率跟蹤控制問(wèn)題，一個(gè)是發(fā)電機(jī)恒頻輸出問(wèn)題。此處的離網(wǎng)型海流發(fā)電技術(shù)中“恒頻”的含義與并網(wǎng)型風(fēng)力機(jī)技術(shù)中的“恒頻”的含義不同，并網(wǎng)型風(fēng)力機(jī)技術(shù)中的“恒頻”的含義是機(jī)組輸出的電能頻率與電網(wǎng)頻率保持同步，而離網(wǎng)型海流發(fā)電技術(shù)中的“恒頻”的含義是為提高永磁同步發(fā)電機(jī)輸出效率，使永磁同步發(fā)電機(jī)在機(jī)組運(yùn)行時(shí)工作在額定轉(zhuǎn)速。并網(wǎng)型海流發(fā)電技術(shù)中的“恒頻”的含義依然與并網(wǎng)型風(fēng)力機(jī)發(fā)電技術(shù)中的“恒頻”的含義相同。公開(kāi)號(hào)為CN101350589的發(fā)明專(zhuān)利，提出了一種基于液壓?傳動(dòng)的海流發(fā)電變速恒頻方法及其裝置，該專(zhuān)利的缺點(diǎn)在于，其發(fā)電機(jī)接電網(wǎng)，發(fā)電機(jī)頻率由電網(wǎng)頻率決定，不能被液壓系統(tǒng)控制。如果該裝置的發(fā)電機(jī)不接電網(wǎng)，離網(wǎng)使用，則其傳動(dòng)系統(tǒng)為基本的泵-馬達(dá)系統(tǒng)。若同時(shí)實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤控制以及發(fā)電機(jī)恒頻輸出控制，其控制量只有兩個(gè)：變量液壓泵和變量液壓馬達(dá)的排量，而控制對(duì)象實(shí)際上有三個(gè)：葉輪轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和系統(tǒng)壓力。當(dāng)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)有負(fù)載時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)建立起一定的壓力，通過(guò)調(diào)節(jié)變量液壓泵的排量，就可以調(diào)節(jié)變量液壓泵的反力矩，從而間接的調(diào)節(jié)葉輪轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)葉輪轉(zhuǎn)速的主動(dòng)控制。此時(shí)，假定系統(tǒng)負(fù)載不變，變量液壓泵的輸出流量為不可控變量，完全由海水流速?zèng)Q定，如果這個(gè)時(shí)候試圖通過(guò)調(diào)節(jié)變量液壓馬達(dá)的排量來(lái)控制發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)速等于流量除以排量），排量的改變引起系統(tǒng)壓力的變化，系統(tǒng)壓力也成為不可控變量，導(dǎo)致變量液壓馬達(dá)輸出力矩（排量乘以壓力）的不可控，變量液壓馬達(dá)輸出功率與負(fù)載所需功率不匹配，從而無(wú)法實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。也就是說(shuō)該裝置及其控制方法在離網(wǎng)情況下不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤控制以及發(fā)電機(jī)的恒頻輸出控制。?

公開(kāi)號(hào)為CN102628426A的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)，提出了一種基于液壓傳動(dòng)的風(fēng)力機(jī)及其控制方法。該風(fēng)力機(jī)只能在未接入電網(wǎng)時(shí)在空載的情況下實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的恒頻運(yùn)轉(zhuǎn)，接電網(wǎng)之后，發(fā)電機(jī)的頻率也是由電網(wǎng)決定，不能由液壓系統(tǒng)進(jìn)行控制。如果該風(fēng)力機(jī)離網(wǎng)運(yùn)行，由于其只有一個(gè)定量泵，一個(gè)變量液壓馬達(dá)，也就是只有一個(gè)控制變量，也不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤控制以及發(fā)電機(jī)的恒頻輸出控制。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種離網(wǎng)型海流能發(fā)電裝置及其控制方法，?采用液壓傳動(dòng)方式，以實(shí)現(xiàn)葉輪最大功率跟蹤控制，同時(shí)實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的恒頻輸出控制。?

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：?

離網(wǎng)型海流能發(fā)電裝置，包括由海流推動(dòng)旋轉(zhuǎn)的葉輪，所述葉輪的轉(zhuǎn)軸連接第一變量液壓泵的主軸，第一變量液壓泵的入口連接油箱，第一變量液壓泵的出口連接并聯(lián)的第二變量液壓泵和定量液壓馬達(dá)，定量液壓馬達(dá)的輸出軸連接第二變量液壓泵的主軸，第二變量液壓泵和定量液壓馬達(dá)構(gòu)成液壓變壓器，第二變量液壓泵的出口接油箱，定量液壓馬達(dá)的出口連接變量液壓馬達(dá)，變量液壓馬達(dá)的出口連接油箱，變量液壓馬達(dá)的輸出軸連接發(fā)電機(jī)的主軸，發(fā)電機(jī)的輸出端連接負(fù)載；所述葉輪處裝有測(cè)量海水流速的流速傳感器，葉輪與第一變量液壓泵之間的連接軸上裝有第一轉(zhuǎn)速傳感器，定量液壓馬達(dá)和變量液壓馬達(dá)之間的液壓管路上裝有壓力傳感器，發(fā)電機(jī)的主軸上裝有第二轉(zhuǎn)速傳感器，所述流速傳感器、第一轉(zhuǎn)速傳感器、壓力傳感器、第二轉(zhuǎn)速傳感器均與控制器相連，第一變量液壓泵的排量執(zhí)行機(jī)構(gòu)、第二變量液壓泵的排量執(zhí)行機(jī)構(gòu)、變量液壓馬達(dá)的排量執(zhí)行機(jī)構(gòu)均與控制器相連。?

進(jìn)一步，所述第一變量液壓泵與液壓變壓器的連接管路上設(shè)置有蓄能器，蓄能器的入口設(shè)置有截止閥。蓄能器的作用是吸收液壓系統(tǒng)的波動(dòng)，使液壓系統(tǒng)保持平穩(wěn)。當(dāng)葉輪捕獲過(guò)多的海流能時(shí)，多余的能量會(huì)以壓力能的方式儲(chǔ)存在蓄能器中；當(dāng)葉輪捕獲的海流能不足以供給發(fā)電機(jī)時(shí)，蓄能器釋放能量供給發(fā)電機(jī)發(fā)電。?