[發(fā)明專利]波能吸收裝置，動(dòng)力輸出組件以及波能系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580045507.1
• 申請(qǐng)日: 2015-06-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106715893A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·西登馬克
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 海洋采伐科技有限公司
• 主分類號(hào): F03B13/18
• 分類號(hào): F03B13/18;E02B9/08;F03G3/00
• 代理公司: 北京煦潤(rùn)律師事務(wù)所11522
• 代理人: 梁永芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及波能吸收裝置、包括能量存儲(chǔ)器的動(dòng)力輸出裝置和發(fā)電機(jī)組件，將多個(gè)波能吸收單元連接到公用的動(dòng)力輸出裝置和發(fā)電機(jī)組件的液壓收集系統(tǒng)，其中，施加到每個(gè)波能吸收裝置的力可以在沒(méi)有來(lái)自能量存儲(chǔ)器的顯著干擾的前提下被獨(dú)立地控制。

背景技術(shù)

用于控制施加到浮筒的阻尼力的策略被廣泛研究以增加波能轉(zhuǎn)換器的動(dòng)力捕獲。使用的最佳阻尼力很大程度上取決于波的大小。如果沒(méi)有施加最佳阻尼力，則浮筒將通過(guò)波而被或者過(guò)度地或者過(guò)少地抑制，并因此將捕獲較少的動(dòng)力。

最常用的控制策略是所謂的被動(dòng)加載(passive loading)，并且這通常與被認(rèn)為是最佳控制策略的無(wú)功控制(reactive control)相比較。被動(dòng)加載施加與浮筒的速度成比例的阻尼力，并且無(wú)功控制施加最佳阻尼并且控制浮筒的相位以與波共振。由于阻尼力的相對(duì)于速度成比例的特性，被動(dòng)加載提供了相對(duì)于從波提取的平均動(dòng)力的非常高的峰值力，并且阻尼力分布對(duì)于獲取每個(gè)波中的最大動(dòng)力不是最佳的。無(wú)功控制提供了更好的動(dòng)力捕獲，但控制相位所需的力高于阻尼所需的力，并且必須在波浪運(yùn)動(dòng)的一些情況下施加以推動(dòng)浮筒，并且因此需要在系統(tǒng)中反轉(zhuǎn)動(dòng)力。這對(duì)于動(dòng)力輸出系統(tǒng)的部件尺寸和效率是一個(gè)挑戰(zhàn)。恒定阻尼是與被動(dòng)加載相比能夠以更小的力獲取更多動(dòng)力的另一種控制策略，并且其比無(wú)功控制更有效，但其不控制相位，并因此與無(wú)功控制相比獲取更少的動(dòng)力。

動(dòng)力輸出裝置中的能量存儲(chǔ)器減小了尺寸要求并且增加了動(dòng)力輸出裝置中的部件的效率，并且這對(duì)于成本有效的系統(tǒng)以及提供足夠的動(dòng)力輸出質(zhì)量是必要的。但是當(dāng)在發(fā)電機(jī)之前對(duì)動(dòng)力輸出裝置增加儲(chǔ)能時(shí)，通常難以控制阻尼力。包括氣缸、蓄能器和馬達(dá)的液壓動(dòng)力輸出裝置將施加與蓄能器中存儲(chǔ)的能量的水平成比例的阻尼力。

對(duì)于重力存儲(chǔ)器與根據(jù)專利公開(kāi)No.WO2014/0055033的液壓動(dòng)力輸出裝置連接，液壓壓力不取決于蓄能器中存儲(chǔ)的能量的水平，而是液壓壓力與蓄能器中的重物的質(zhì)量、其加速度以及從重物到浮筒的傳動(dòng)比成比例。在固定傳動(dòng)比下，阻尼力接近恒定，這意味著動(dòng)力獲取性能將不是最優(yōu)的。專利公開(kāi)No.WO2014/0055033示出了可能利用重物與浮筒之間的可變傳動(dòng)比來(lái)調(diào)節(jié)阻尼力，例如，可變排量液壓馬達(dá)，其軸連接到行星齒輪箱中的行星架(carrier)。這允許系統(tǒng)壓力的快速控制，并且由此通過(guò)具有固定排量的液壓缸施加到浮筒的阻尼力的快速控制，其通常用于波能裝置中的液壓動(dòng)力輸出裝置中。然而，這具有如下限制：阻尼力僅可以在多個(gè)浮筒通過(guò)液壓收集系統(tǒng)附接到具有集中消除和轉(zhuǎn)換為電力的轂系統(tǒng)中的公用液壓馬達(dá)的情況下被共同控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種裝置，該裝置能夠獨(dú)立控制施加到附接于公用的液壓收集系統(tǒng)及中央動(dòng)力輸出裝置和發(fā)電機(jī)組件的多個(gè)浮筒的力，該裝置或多或少獨(dú)立于發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)壓力的控制，并因此獨(dú)立于動(dòng)力輸出裝置中能量存儲(chǔ)器的使用。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種更有效的多排量泵布置，其使得能夠以使用存儲(chǔ)在動(dòng)力輸出裝置中的能量的方式實(shí)現(xiàn)無(wú)功控制，以優(yōu)化動(dòng)力捕獲，而不會(huì)給系統(tǒng)添加顯著的損失。另一目的是提供一種動(dòng)力輸出裝置和發(fā)電機(jī)組件，其可以被放大以包括更大的存儲(chǔ)能力和更高的額定功率，以使得能夠?qū)⒏鄶?shù)量的浮筒連接于其上。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種波能吸收裝置，其包括：浮筒，適于隨著水的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)；以及浮筒振蕩裝置，附接到浮筒，該浮筒振蕩裝置包括細(xì)長(zhǎng)裝置和適于與細(xì)長(zhǎng)裝置相互作用的旋轉(zhuǎn)裝置，該波能吸收裝置的特征為具有可變排量的液壓泵連接到旋轉(zhuǎn)裝置(21b)并且能連接到液壓回路，其中，當(dāng)浮筒隨著水的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)時(shí)，在細(xì)長(zhǎng)裝置與液壓泵之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由此液壓泵將動(dòng)能轉(zhuǎn)換成液壓能。

在優(yōu)選實(shí)施例中，浮筒振蕩裝置是齒條和小齒輪驅(qū)動(dòng)器。振蕩裝置還可以是絞盤系統(tǒng)，其中細(xì)長(zhǎng)裝置是帶、線或鏈，并且旋轉(zhuǎn)裝置是絞盤鼓輪或鏈輪。

在優(yōu)選實(shí)施例中，細(xì)長(zhǎng)裝置附接到以下中的任一個(gè)：海床、相對(duì)于浮筒具有相對(duì)大質(zhì)量的移動(dòng)體，以及水中的活塞或垂蕩板，該活塞或垂蕩板具有相對(duì)于浮筒質(zhì)量的大附加質(zhì)量的水。

在優(yōu)選實(shí)施例中，液壓泵是與液壓格雷茨(Graetz)橋組合的雙向泵。

在優(yōu)選實(shí)施例中，液壓泵是多排量液壓泵，優(yōu)選地為徑向活塞泵，更優(yōu)選地為具有串聯(lián)布置的兩個(gè)不同尺寸的單元的徑向活塞泵。

在優(yōu)選實(shí)施例中，液壓泵具有無(wú)級(jí)變化的排量，優(yōu)選地為具有旋轉(zhuǎn)斜盤的軸向活塞泵。

在優(yōu)選實(shí)施例中，提供了多個(gè)固定排量泵，優(yōu)選地為4-8個(gè)泵，每個(gè)泵均具有附接到同一細(xì)長(zhǎng)裝置(21a)的一個(gè)旋轉(zhuǎn)裝置。