[發明專利]一種基于虛擬抽蓄的多路液壓缸補償控制裝置

有效

• 申請號: 202010468587.4
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111734571B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 姜彤;張晴
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: F03B13/06
• 分類號: F03B13/06;F03B3/10;F04B23/06;F04B23/02;F04B49/06;F04B49/02;F03C1/007;F03C1/02;F03C1/26;F03C1/40;F04B1/02
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

本發明公開了屬于液力機械領域的一種基于虛擬抽蓄的多路液壓缸補償控制裝置；其中包括至少兩路并聯的液壓缸、與液壓缸數量相對應的驅動設備，每個液壓缸的活塞桿都有一個驅動設備與其相連，液壓缸的一端通過高壓側管道與高壓水池側主管道相連，另一端通過低壓側管道與低壓水池側主管道相連；控制器D使用交錯穩流控制策略對各驅動設備發出運動指令，使各驅動設備以時間交錯的方式運行，各路液壓缸啟停與換向的時間相互交錯，保證并聯的各路液壓缸內流出的液體在匯入高壓水池側主管道后的流量相互補償并實現平穩。本發明通過控制器控制多組液壓缸的交錯運行，使得引水管道系統的水流始終保持穩定，實現了維持管道液流穩定互補的目的。

技術領域

本發明屬于液力機械技術領域，具體為一種基于虛擬抽蓄的多路液壓缸補償控制裝置。

背景技術

在水電站水力設備抽水和發電的過程中，液壓缸活塞桿往復運行時速度的變化會引起管道液體流速變化，沖擊引水系統管道，進而造成引水管道系統水壓波動。管道承受的水擊波壓力越高，對水力設備、引水管道、液壓缸缸體等產生的沖擊越大，液流傳遞過程中產生的附加損耗越大，減損水力設備的使用壽命，對引水系統造成破壞，嚴重威脅水電站的安全運行。

如中國申請號為201310042435.8的發明專利《基于壓縮空氣儲能的虛擬抽水蓄能電站及儲能發電方法》和中國申請號為201610057043.2的發明專利《自適應液壓勢能轉換裝置》的公開，在實際工程應用中，在水輪機發出功率一定的情況下，造成的能量損耗與管道流量波動和管道長度均正相關。水力設備與高壓水池引水管道越長，引起的能量損耗越大，越需要通過抑制液流波動來減小損耗。

傳統的液壓缸為了抑制液流不平穩產生的波動性水壓，在高壓水池管道處添加溢流閥，達到定壓的目的。但是溢流閥的頻繁作用會造成水能一定程度上的浪費，降低水力發電系統的整體運行效率。

針對這一問題，我們提出了一種基于虛擬抽蓄的多路液壓缸補償控制裝置，在保證水力設備抽水與發電的過程中流經管道的液體流速始終保持一致的基礎上，避免采用傳統的溢流閥，同時減少能量損耗。

發明內容

針對背景技術中存在的問題，本發明提供了一種基于虛擬抽蓄的多路液壓缸補償控制裝置，其特征在于，包括至少兩路并聯的液壓缸、與液壓缸數量相對應的驅動設備、低壓水池C、控制器D、高壓水池E和水力設備G，其中，每個液壓缸的活塞桿都有一個驅動設備與其相連，液壓缸的一端通過高壓側管道與高壓水池側主管道相連，另一端通過低壓側管道與低壓水池側主管道相連；高壓水池側主管道與高壓水池E相連，低壓水池側主管道與低壓水池C相連，水力設備G連接高壓水池E與低壓水池C；驅動設備的電力輸入接至外部動力源，水力設備G的電力輸入與電網相連；控制器D使用交錯穩流控制策略對各驅動設備發出運動指令，使各驅動設備以時間交錯的方式運行，各路液壓缸啟停與換向的時間相互交錯，保證并聯的各路液壓缸內流出的液體在匯入高壓水池側主管道后的流量相互補償并實現平穩，由高壓水池側主管道流入高壓水池E的總流量保持穩定。

所述液壓缸可以是單個子液壓缸，也可以是同桿串聯的多個子液壓缸。

所述多個子液壓缸在同桿串聯后成為一個可變面積的液壓缸，每個子液壓缸的截面積可以相同也可以不同，各子液壓缸的一端都通過閥門和管道與同一根高壓側管道相連，另一端通過閥門和管道與同一根低壓側管道相連，當液壓缸運動至活塞行程終點時，各子液壓缸左右腔與高壓水池或低壓水池連通的狀態互換，從而推動液壓缸中的活塞向相反行程方向運動，以此實現活塞往復運動。

所述控制器D使用交錯穩流控制策略的具體實現方式包括完全補償交錯穩流策略和部分補償交錯穩流策略，其中完全補償交錯穩流策略，是令控制器D采取正弦波的非線性補償控制形式對各路驅動設備發出速度指令；

部分補償交錯穩流策略，是令控制器D采取三角波或梯形波的線性控制形式對各路驅動設備發出速度指令。