專利名稱：基于液壓傳動(dòng)的波浪發(fā)電蓄能穩(wěn)壓恒頻方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)電系統(tǒng)的蓄能穩(wěn)壓恒頻方法及其裝置，尤其是涉及一種基于液壓傳
動(dòng)的波浪發(fā)電蓄能穩(wěn)壓恒頻方法及其裝置。
背景技術(shù)：
目前國(guó)內(nèi)外業(yè)已商業(yè)化的波浪能利用裝置中，其電能輸送方式都是采用并網(wǎng)方 式，通過大容量的電網(wǎng)來吸收小容量的不穩(wěn)定電能。然而，波浪能利用發(fā)電裝置一般建在 遠(yuǎn)離電網(wǎng)的偏遠(yuǎn)地區(qū)或海上，發(fā)電上網(wǎng)意味著需要價(jià)格昂貴的長(zhǎng)距離電纜或海底電纜，顯 然相對(duì)發(fā)電能力有限的波浪能利用發(fā)電裝置來說，長(zhǎng)距離輸電并不是一種經(jīng)濟(jì)的選擇。因 此，研究波浪能就地取材、就地使用的獨(dú)立發(fā)電技術(shù)就顯得格外重要。波浪能利用發(fā)電裝置 采用獨(dú)立工作方式需要解決波浪能不穩(wěn)定的問題，如專利CN 1177136C等，當(dāng)前人們已經(jīng) 采用的方式有采用儲(chǔ)氣罐或慣性輪蓄能，使得輸出變得稍微平穩(wěn)一些，談不上穩(wěn)定發(fā)電，無(wú) 法獨(dú)立為用戶供電。專利CN101012802A、 CN100462554C創(chuàng)造性的提出了蓄能穩(wěn)壓技術(shù)，即 在液壓系統(tǒng)回路之間增加了蓄能器，液壓缸在波浪能驅(qū)動(dòng)下輸入不穩(wěn)定能量，蓄能器把不 穩(wěn)定的能量輸入轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的液壓能，液壓能驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。然而這樣單 一依靠蓄能器也只是從一級(jí)能量轉(zhuǎn)換上實(shí)現(xiàn)了蓄能穩(wěn)壓，而如何為前一級(jí)轉(zhuǎn)換提供最佳負(fù) 載，使發(fā)電系統(tǒng)具備更好的抗沖擊性則并沒有涉及考慮。然而波浪能的一個(gè)顯著特點(diǎn)，是其 長(zhǎng)、短周期性變化和隨機(jī)性變化兼而有之，使輸入功率和機(jī)械受力狀態(tài)具有不確定性的特 征。比如波浪大小按日、月季節(jié)都有不同的變化規(guī)律，而波浪能發(fā)電裝置在不同的吃水深度 和波浪高度變化時(shí)，都會(huì)捕獲到不同的能量大小，輸入功率一般是不穩(wěn)定，不連續(xù)，甚至是 快速突變的。顯然，在波浪發(fā)電裝置這樣一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)中，沒有電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的作用， 單一依靠蓄能器是不能真正完全實(shí)現(xiàn)波浪能發(fā)電裝置高效穩(wěn)定的發(fā)電。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于液壓傳動(dòng)的波浪發(fā)電蓄能穩(wěn)壓恒頻方法及其裝 置，利用液壓傳動(dòng)方式進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換，在液壓傳遞過程中通過蓄能器來吸收波浪變化引 起的能量波動(dòng)，通過對(duì)卸荷負(fù)載的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)和變量馬達(dá)的排量調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)波浪發(fā)電裝置的 穩(wěn)壓及恒頻運(yùn)轉(zhuǎn)，提高波浪發(fā)電裝置的能量捕獲效率，使波浪發(fā)電裝置的能量輸出更加穩(wěn) 定。 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
—、一種基于液壓傳動(dòng)的波浪發(fā)電蓄能穩(wěn)壓恒頻方法 1)將浮力擺的機(jī)械能輸入液壓缸，將變量馬達(dá)輸出的機(jī)械能輸入永磁同步發(fā)電機(jī) 的主軸，在永磁同步發(fā)電機(jī)上分別安裝發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器和發(fā)電機(jī)電壓傳感器，在蓄電池 組和工作負(fù)載上也裝有各自的蓄電池組電壓傳感器和工作負(fù)載電壓傳感器，存儲(chǔ)控制程序 的PLC控制器分別與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、發(fā)電機(jī)電壓傳感器、蓄電池組電壓傳感器、工作負(fù) 載電壓傳感器、直流電能充放控制模塊、永磁同步發(fā)電機(jī)和變量馬達(dá)電氣連接；
2)利用高壓蓄能器吸收由瞬變波浪波速變化引起的壓力和流量波動(dòng)，當(dāng)波速增大 時(shí)，高壓蓄能器把多余的能量?jī)?chǔ)存起來，波速減小時(shí)，高壓蓄能器把能量釋放出來，使到達(dá) 液壓馬達(dá)的液壓能是穩(wěn)定的，低壓大容量蓄能器一方面充當(dāng)油箱，起到補(bǔ)充油液的作用，使 補(bǔ)油管路保持一定壓力，另一方面也可以吸收液壓系統(tǒng)中油液的波動(dòng)，高壓蓄能器和低壓 大容量蓄能器的共同作用實(shí)現(xiàn)液壓傳動(dòng)過程中的蓄能功能； 3)用電壓傳感器分別測(cè)量永磁同步發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓值Vg、蓄電池組的電壓值Vb 和工作負(fù)載的電壓值V工，輸入PLC控制器，PLC控制器根據(jù)永磁同步發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓值 Vg、蓄電池的電壓值Vb、工作負(fù)載的電壓值V工和事先存儲(chǔ)在PLC內(nèi)部程序中的工作負(fù)載的 最佳工作電壓值V工。pt計(jì)算出卸荷負(fù)載需消耗掉的卸荷電壓V^;，然后根據(jù)卸荷電壓V,; 由其內(nèi)部的控制算法計(jì)算出直流電能充放控制模塊的卸荷負(fù)載控制信號(hào)S,并輸出，通過 直流電能充放控制模塊切入或切出相應(yīng)的卸荷負(fù)載，實(shí)現(xiàn)卸荷負(fù)載的無(wú)級(jí)可調(diào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn) 工作負(fù)載穩(wěn)壓在最佳工作電壓值V工。pt工作； 4)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量出永磁同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速rv輸入PLC控制器，永磁同 步發(fā)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速ngN事先存儲(chǔ)在PLC內(nèi)部程序中，PLC根據(jù)已輸入的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速ng和額 定轉(zhuǎn)速ngN計(jì)算出發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)ngdif ，并根據(jù)該偏差信號(hào)ngdif由PLC控制器內(nèi)部存 儲(chǔ)的數(shù)字PID控制算法計(jì)算出變量馬達(dá)的排量控制信號(hào)qm并輸出，通過變量馬達(dá)的變量機(jī) 構(gòu)調(diào)節(jié)其排量，從而使變量馬達(dá)的轉(zhuǎn)速恒定在永磁同步發(fā)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速rv，實(shí)現(xiàn)永磁同 步發(fā)電機(jī)的恒頻運(yùn)轉(zhuǎn)。 二、一種基于液壓傳動(dòng)的波浪發(fā)電蓄能穩(wěn)壓恒頻裝置 將浮力擺分別和兩個(gè)液壓缸的活塞桿相連，兩個(gè)液壓缸的無(wú)桿腔與各自的控制集 成閥的高壓端連接，兩個(gè)液壓缸的有桿腔與各自的控制集成閥的低壓端連接，兩個(gè)控制集 成閥的一端通過高壓油管接入高壓蓄能器和變量馬達(dá)的一端，在高壓蓄能器的入口安裝第 一截止閥，變量馬達(dá)的主軸直接和永磁同步發(fā)電機(jī)的主軸相連，永磁同步發(fā)電機(jī)經(jīng)由整流 模塊和直流電能充放控制模塊相連，直流電能充放模塊并聯(lián)連接無(wú)級(jí)可調(diào)卸荷負(fù)載、蓄電 池組和工作負(fù)載；兩個(gè)控制集成閥的另一端通過低壓油管接入低壓大容量蓄能器和變量馬 達(dá)的另一端，在低壓大容量蓄能器的入口安裝第二截止閥；PLC控制器分別與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速 傳感器、發(fā)電機(jī)電壓傳感器、蓄電池組電壓傳感器、工作負(fù)載電壓傳感器、直流電能充放控 制模塊、永磁同步發(fā)電機(jī)和變量馬達(dá)電氣連接 所述的控制集成閥結(jié)構(gòu)相同，均包括四個(gè)單向閥和兩個(gè)安全閥，第一單向閥的進(jìn)
油口與第二單向閥的出油口串聯(lián)后，第一安全閥的出油口與第二安全閥的出油口串聯(lián)后，
分別并聯(lián)在液壓缸無(wú)桿腔高壓端和有桿腔的低壓端之間，第一單向閥的出油口和第一安全
閥的進(jìn)油口接在高壓端，第二單向閥的進(jìn)油口和第二安全閥的進(jìn)油口接在低壓端，高壓端
經(jīng)第三單向閥接入高壓油管，第二單向閥進(jìn)油口與第二安全閥的進(jìn)油口和第四單向閥出油
口連接，第一單向閥與第二單向閥的串接端經(jīng)第一安全閥與第二安全閥的串接端與第四單
向閥的進(jìn)油口接入低壓油管。 本發(fā)明具有的有益效果是 相比現(xiàn)有的浮力擺式波浪發(fā)電裝置，基于液壓傳動(dòng)的蓄能穩(wěn)壓恒頻方法使波浪發(fā) 電裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，其能量輸出傳遞更加平穩(wěn)，受波浪的沖擊影響更小，能量在傳遞過程 中損失較少，使發(fā)電系統(tǒng)具有較高的效率。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖。 圖2是本發(fā)明的控制集成閥的結(jié)構(gòu)原理示意圖。 圖中l(wèi)、浮力擺，2-3、液壓缸，4-5、控制集成閥，6、高壓蓄能器，7、截止閥，8、變量 馬達(dá)，9、永磁同步發(fā)電機(jī)，10、整流模塊，11、 PLC控制器，12、直流電能充放控制模塊，13、無(wú) 級(jí)可調(diào)卸荷負(fù)載，14、蓄電池組，15、工作負(fù)載，16、低壓大容量蓄能器，17、截止閥，18、高壓 油管，19、低壓油管，20、發(fā)電機(jī)電壓傳感器，21、蓄電池組電壓傳感器，22、工作負(fù)載電壓傳 感器，23、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器。 Vg_電壓傳感器輸出的永磁同步發(fā)電機(jī)的電壓值信號(hào)，
Vb_電壓傳感器輸出的蓄電池的電壓值信號(hào)，
V工-電壓傳感器輸出的工作負(fù)載的電壓值信號(hào)，
V工一-工作負(fù)載的最佳工作電壓值，
V卸荷-卸荷負(fù)載需消耗掉的卸荷電壓值， S卸荷-直流電能充放電控制模塊中的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)卸荷負(fù)載的控制信號(hào)，
ng-轉(zhuǎn)速傳感器輸出的永磁同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，
n--永磁同步發(fā)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，
ngdif-發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)，
qm-變量馬達(dá)的排量控制信號(hào)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。 如圖1所示，本發(fā)明將浮力擺1分別和兩個(gè)液壓缸2、3的活塞桿相連，兩個(gè)液壓缸 2、3的無(wú)桿腔與各自的控制集成閥4、5的高壓端連接，兩個(gè)液壓缸2、3的有桿腔與各自的 控制集成閥4、5的低壓端連接，兩個(gè)控制集成閥4、5的一端通過高壓油管18接入高壓蓄能 器6和變量馬達(dá)8的一端，在高壓蓄能器6的入口安裝第一截止閥7，變量馬達(dá)8的主軸直 接和永磁同步發(fā)電機(jī)9的主軸相連，永磁同步發(fā)電機(jī)9經(jīng)由整流模塊IO和直流電能充放模 塊12相連，直流電能充放控制模塊12并聯(lián)連接無(wú)級(jí)可調(diào)卸荷負(fù)載13、蓄電池組14和工作 負(fù)載15 ;兩個(gè)控制集成閥4、5的另一端通過低壓油管19接入低壓大容量蓄能器16和變量 馬達(dá)8的另一端，在低壓大容量蓄能器16的入口安裝第二截止閥17 ;PLC控制器11分別與 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器23、發(fā)電機(jī)電壓傳感器20、蓄電池組電壓傳感器21、工作負(fù)載電壓傳感 器22、直流電能充放控制模塊12、永磁同步發(fā)電機(jī)9和變量馬達(dá)8電氣連接。
如圖2所示，所述的控制集成閥4、5結(jié)構(gòu)相同，均包括四個(gè)單向閥24、25、26、27和 兩個(gè)安全閥28、29，第一單向閥24的進(jìn)油口與第二單向閥25的出油口串聯(lián)后，第一安全閥 28的出油口與第二安全閥29的出油口串聯(lián)后，分別并聯(lián)在液壓缸無(wú)桿腔高壓端和有桿腔 的低壓端之間，第一單向閥24的出油口和第一安全閥28的進(jìn)油口接在高壓端，第二單向閥 25的進(jìn)油口和第二安全閥29的進(jìn)油口接在低壓端，高壓端經(jīng)第三單向閥26接入高壓油管 18，第二單向閥25進(jìn)油口與第二安全閥29的進(jìn)油口和第四單向閥27出油口連接，第一單 向閥24與第二單向閥25的串接端經(jīng)第一安全閥28與第二安全閥29的串接端與第四單向
6閥27的進(jìn)油口接入低壓油管19。 控制集成閥4、5可以保護(hù)系統(tǒng)壓力不超過設(shè)定的額定值，還可以保證系統(tǒng)低壓回 路隨時(shí)向液壓缸的低壓腔補(bǔ)油，當(dāng)壓縮液壓缸無(wú)桿腔時(shí)，液壓缸無(wú)桿腔流出的高壓油經(jīng)單 向閥26流入高壓油管18，安全閥28保證液壓缸無(wú)桿腔流出的高壓油壓力不超過設(shè)定的壓 力值，同時(shí)低壓油管19經(jīng)單向閥27給液壓缸有桿腔進(jìn)行補(bǔ)油；當(dāng)壓縮液壓缸有桿腔時(shí)，液 壓缸有桿腔流出的液壓油經(jīng)單向閥25、24流入液壓缸無(wú)桿腔進(jìn)行補(bǔ)油，同時(shí)低壓油管19也 經(jīng)單向閥24流入液壓缸無(wú)桿腔進(jìn)行補(bǔ)油，安全閥29保證液壓缸有桿腔流出的低壓油壓力 不超過設(shè)定的壓力值。 如圖1所示，本發(fā)明用利用高壓蓄能器6吸收由瞬變波浪波速變化引起的壓力和 流量波動(dòng)，當(dāng)波速增大時(shí)，高壓蓄能器6把多余的能量?jī)?chǔ)存起來，波速減小時(shí)，高壓蓄能器 6把能量釋放出來，使到達(dá)變量馬達(dá)8的液壓能是基本穩(wěn)定的，低壓大容量蓄能器16中的 大容量是相對(duì)于高壓蓄能器6的容量而言的，低壓大容量蓄能器16 —方面充當(dāng)油箱，起到 補(bǔ)充油液的作用，使低壓油管19保持一定壓力，另一方面也可以吸收液壓系統(tǒng)中油液的波 動(dòng)。高壓蓄能器6和低壓大容量蓄能器16的共同作用實(shí)現(xiàn)液壓傳動(dòng)過程中的蓄能功能；
用發(fā)電機(jī)電壓傳感器20、蓄電池組電壓傳感器21、工作負(fù)載電壓傳感器22分別 測(cè)量永磁同步發(fā)電機(jī)9發(fā)出的電壓值、、蓄電池組14的電壓值Vb和工作負(fù)載15的電壓值 V工，輸入PLC控制器11 ， PLC控制器11根據(jù)永磁同步發(fā)電機(jī)9發(fā)出的電壓值Vg、蓄電池組 14的電壓值Vb、工作負(fù)載15的電壓值V工和事先存儲(chǔ)在PLC內(nèi)部程序中的工作負(fù)載15的最 佳工作電壓值V工一 計(jì)算出無(wú)級(jí)可調(diào)卸荷負(fù)載13需消耗掉的卸荷電壓V,;，然后根據(jù)卸荷 電壓V,由其內(nèi)部的控制算法計(jì)算出直流電能充放控制模塊12的卸荷負(fù)載控制信號(hào)S, 并輸出，通過直流電能充放控制模塊12切入或切出相應(yīng)的卸荷負(fù)載，實(shí)現(xiàn)卸荷負(fù)載13的無(wú) 級(jí)可調(diào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工作負(fù)載15穩(wěn)壓在最佳工作電壓值V工一 工作； 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器23測(cè)量出永磁同步發(fā)電機(jī)9的轉(zhuǎn)速rv輸入PLC控制器11，永 磁同步發(fā)電機(jī)9的額定轉(zhuǎn)速n-事先存儲(chǔ)在PLC內(nèi)部程序中，PLC根據(jù)已輸入的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速 ng和額定轉(zhuǎn)速rv計(jì)算出發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)rvif，并根據(jù)該偏差信號(hào)rvif由PLC控制器 11內(nèi)部存儲(chǔ)的數(shù)字PID控制算法計(jì)算出變量馬達(dá)8的排量控制信號(hào)qm并輸出，通過變量馬 達(dá)8的變量機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)其排量，從而使變量馬達(dá)8的轉(zhuǎn)速恒定在永磁同步發(fā)電機(jī)9的額定轉(zhuǎn) 速ngN，實(shí)現(xiàn)永磁同步發(fā)電機(jī)9的恒頻運(yùn)轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的原理如下 如圖1所示，浮力擺1在波浪的往復(fù)流動(dòng)沖擊下而隨波往復(fù)擺動(dòng)。捕獲波浪能并 轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。浮力擺1直接帶動(dòng)液壓缸2、液壓缸3交替往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將機(jī)械能輸入至液壓 傳動(dòng)系統(tǒng)，從液壓缸無(wú)桿腔輸出具有一定壓力和流量的液壓油。液壓缸2和液壓缸3的無(wú) 桿腔輸出的高壓油分別通過集成控制閥4和集成控制閥5經(jīng)由高壓油管18部分流入高壓 蓄能器6中存儲(chǔ)，部分流入變量馬達(dá)8使變量馬達(dá)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，，從而直接帶動(dòng)永磁同步發(fā)電 機(jī)9運(yùn)轉(zhuǎn)，將液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，永磁同步發(fā)電機(jī)9再將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電 能輸出。集成控制閥4和集成控制閥5的作用是當(dāng)液壓缸活塞向無(wú)桿腔壓縮做功時(shí)，低壓 油可經(jīng)集成控制閥向液壓缸無(wú)桿腔補(bǔ)油，當(dāng)液壓缸活塞反向向有桿腔壓縮時(shí)，無(wú)桿腔內(nèi)的 油液以及低壓油管19的低壓油可經(jīng)由集成控制閥向液壓缸無(wú)桿腔補(bǔ)油，同時(shí)集成控制閥 還集成有安全閥的作用，限制系統(tǒng)壓力過高。波速變化引起的能量波動(dòng)可以通過高壓蓄能器6來緩和，當(dāng)波速增大時(shí)，高壓蓄能器6把多余的能量?jī)?chǔ)存起來，當(dāng)波速減小時(shí)，高壓蓄能 器6把能量釋放出來，使功率輸出曲線達(dá)到理想的狀態(tài)。低壓大容量油路蓄能器16 —方面 起到油箱的作用來補(bǔ)充油液，保證隨時(shí)可通過低壓管路19向液壓缸的低壓腔補(bǔ)油，另一方 面也可以吸收液壓系統(tǒng)中油液的震動(dòng)，降低噪音。高壓蓄能器6和低壓大容量蓄能器16入 口處分別安裝的截止閥7和截止閥17在系統(tǒng)安裝和維修時(shí)能封閉液壓油液。
如圖1所示，在永磁同步發(fā)電機(jī)9、蓄電池組14和工作負(fù)載15上分別安裝發(fā)電機(jī) 電壓傳感器20、蓄電池組電壓傳感器21、工作負(fù)載電壓傳感器22，分別用以測(cè)量永磁同步 發(fā)電機(jī)9發(fā)出的電壓值Vg、蓄電池組14上的電壓值Vb和工作負(fù)載上的電壓值V工并輸入PLC 控制器11， PLC控制器11根據(jù)工作負(fù)載15的最佳工作電壓值Va。pt和永磁同步發(fā)電機(jī)9的 電壓值Vg、蓄電池組14的電壓值Vb計(jì)算出卸荷負(fù)載13需消耗掉的卸荷電壓V,;，其中工作 負(fù)載15的最佳工作電壓值V工一 為存儲(chǔ)在PLC控制器中的常數(shù)，該計(jì)算過程由存儲(chǔ)在PLC 控制器11中的卸荷電壓計(jì)算程序完成。用電壓傳感器22測(cè)量工作負(fù)載15的電壓V工輸入 至PLC控制器11， PLC控制器11根據(jù)工作負(fù)載15的最佳工作電壓值V工。pt和工作負(fù)載15 的電壓V工計(jì)算出工作負(fù)載15的電壓偏差信號(hào)V工dif，然后由PLC控制器ll內(nèi)部存儲(chǔ)的數(shù) 字PID控制算法計(jì)算出直流電能充放控制模塊12的卸荷負(fù)載無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)控制信號(hào)S,;，并由 PLC控制器11輸出，通過直流電能充放控制模塊12切入或切出相應(yīng)大小的卸荷負(fù)載電阻 實(shí)現(xiàn)卸荷負(fù)載13的無(wú)級(jí)可調(diào)，從而使工作負(fù)載15始終穩(wěn)定在最佳工作電壓值V工。pt附近工 作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)壓發(fā)電。 如圖l所示，本發(fā)明方法中，用發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器23測(cè)量永磁同步發(fā)電機(jī)9的轉(zhuǎn) 速rv輸入PLC控制器11， PLC控制器11根據(jù)其內(nèi)部存儲(chǔ)的永磁同步發(fā)電機(jī)9的額定轉(zhuǎn)速 值ngN和輸入的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速ng計(jì)算出永磁同步發(fā)電機(jī)9的轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)ngdif，并根據(jù)該偏 差信號(hào)ngdif由PLC控制器11內(nèi)部存儲(chǔ)的數(shù)字PID控制算法計(jì)算出變量馬達(dá)8的排量控制 信號(hào)qm，并從PLC控制器11輸出，通過變量馬達(dá)8的變量機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)變量馬達(dá)8的排量，從而 使得變量馬達(dá)8的轉(zhuǎn)速恒定，保持為永磁同步發(fā)電機(jī)9的額定轉(zhuǎn)速值rv，實(shí)現(xiàn)永磁同步發(fā) 電機(jī)9恒頻運(yùn)轉(zhuǎn)，系統(tǒng)發(fā)出恒定頻率的電能。 直流電能充放控制模塊12的核心功能將三相永磁同步發(fā)電機(jī)9發(fā)出的電能通過 工作負(fù)載15、蓄電池組14及無(wú)級(jí)可調(diào)卸荷負(fù)載13三部分完全消耗掉；系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，永磁同 步發(fā)電機(jī)9發(fā)出的交流電經(jīng)整流模塊10整流后，供給工作負(fù)載15，多余的電能儲(chǔ)存在蓄電 池組14中；永磁同步發(fā)電機(jī)9發(fā)出的電能較少無(wú)法滿足工作負(fù)載15的需求時(shí)，蓄電池組 14和永磁同步發(fā)電機(jī)9同時(shí)向工作負(fù)載15供電以滿足工作負(fù)載15的需求；當(dāng)工作負(fù)載15 的電能需求較小，且蓄電池組14也處于將要充滿電的狀態(tài)時(shí)，直流電能充放控制模塊12切 入無(wú)級(jí)可調(diào)卸荷負(fù)載13，且實(shí)時(shí)地?zé)o級(jí)調(diào)節(jié)，將多余的電能消耗掉，維持發(fā)電系統(tǒng)能量的平
權(quán)利要求
一種基于液壓傳動(dòng)的波浪發(fā)電蓄能穩(wěn)壓恒頻方法，其特征在于1)將浮力擺的機(jī)械能輸入液壓缸，將變量馬達(dá)輸出的機(jī)械能輸入永磁同步發(fā)電機(jī)的主軸，在永磁同步發(fā)電機(jī)上分別安裝發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器和發(fā)電機(jī)電壓傳感器，在蓄電池組和工作負(fù)載上也裝有各自的蓄電池組電壓傳感器和工作負(fù)載電壓傳感器，存儲(chǔ)控制程序的PLC控制器分別與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、發(fā)電機(jī)電壓傳感器、蓄電池組電壓傳感器、工作負(fù)載電壓傳感器、直流電能充放控制模塊、永磁同步發(fā)電機(jī)和變量馬達(dá)電氣連接；2)利用高壓蓄能器吸收由瞬變波浪波速變化引起的壓力和流量波動(dòng)，當(dāng)波速增大時(shí)，高壓蓄能器把多余的能量?jī)?chǔ)存起來，波速減小時(shí)，高壓蓄能器把能量釋放出來，使到達(dá)液壓馬達(dá)的液壓能是穩(wěn)定的，低壓大容量蓄能器一方面充當(dāng)油箱，起到補(bǔ)充油液的作用，使補(bǔ)油管路保持一定壓力，另一方面也可以吸收液壓系統(tǒng)中油液的波動(dòng)，高壓蓄能器和低壓大容量蓄能器的共同作用實(shí)現(xiàn)液壓傳動(dòng)過程中的蓄能功能；3)用電壓傳感器分別測(cè)量永磁同步發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓值Vg、蓄電池組的電壓值Vb和工作負(fù)載的電壓值V工，輸入PLC控制器，PLC控制器根據(jù)永磁同步發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓值Vg、蓄電池的電壓值Vb、工作負(fù)載的電壓值V工和事先存儲(chǔ)在PLC內(nèi)部程序中的工作負(fù)載的最佳工作電壓值V工opt計(jì)算出卸荷負(fù)載需消耗掉的卸荷電壓V卸荷，然后根據(jù)卸荷電壓V卸荷由其內(nèi)部的控制算法計(jì)算出直流電能充放控制模塊的卸荷負(fù)載控制信號(hào)S卸荷并輸出，通過直流電能充放控制模塊切入或切出相應(yīng)的卸荷負(fù)載，實(shí)現(xiàn)卸荷負(fù)載的無(wú)級(jí)可調(diào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工作負(fù)載穩(wěn)壓在最佳工作電壓值V工opt工作；4)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量出永磁同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速ng，輸入PLC控制器，永磁同步發(fā)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速ngN事先存儲(chǔ)在PLC內(nèi)部程序中，PLC根據(jù)已輸入的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速ng和額定轉(zhuǎn)速ngN計(jì)算出發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)ngdif，并根據(jù)該偏差信號(hào)ngdif由PLC控制器內(nèi)部存儲(chǔ)的數(shù)字PID控制算法計(jì)算出變量馬達(dá)的排量控制信號(hào)qm并輸出，通過變量馬達(dá)的變量機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)其排量，從而使變量馬達(dá)的轉(zhuǎn)速恒定在永磁同步發(fā)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速ngN，實(shí)現(xiàn)永磁同步發(fā)電機(jī)的恒頻運(yùn)轉(zhuǎn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述方法的一種基于液壓傳動(dòng)的波浪發(fā)電蓄能穩(wěn)壓恒頻的裝置，其 特征在于將浮力擺(1)分別和兩個(gè)液壓缸(2、3)的活塞桿相連，兩個(gè)液壓缸(2、3)的無(wú) 桿腔與各自的控制集成閥(4、5)的高壓端連接，兩個(gè)液壓缸(2、3)的有桿腔與各自的控制 集成閥(4、5)的低壓端連接，兩個(gè)控制集成閥(4、5)的一端通過高壓油管(18)接入高壓 蓄能器(6)和變量馬達(dá)(8)的一端，在高壓蓄能器(6)的入口安裝第一截止閥(7)，變量馬 達(dá)(8)的主軸直接和永磁同步發(fā)電機(jī)(9)的主軸相連，永磁同步發(fā)電機(jī)(9)經(jīng)由整流模塊 (10)和直流電能充放控制模塊(12)相連，直流電能充放模塊(12)并聯(lián)連接無(wú)級(jí)可調(diào)卸荷 負(fù)載(13)、蓄電池組(14)和工作負(fù)載(15);兩個(gè)控制集成閥(4、5)的另一端通過低壓油管 (19)接入低壓大容量蓄能器(16)和變量馬達(dá)(8)的另一端，在低壓大容量蓄能器(16)的 入口安裝第二截止閥(17) ;PLC控制器(11)分別與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器(23)、發(fā)電機(jī)電壓傳 感器(20)、蓄電池組電壓傳感器(21)、工作負(fù)載電壓傳感器(22)、直流電能充放控制模塊 (12)、永磁同步發(fā)電機(jī)(9)和變量馬達(dá)(8)電氣連接；
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于液壓傳動(dòng)的波浪發(fā)電蓄能穩(wěn)壓恒頻的裝置，其特征 在于所述的控制集成閥(4、5)結(jié)構(gòu)相同，均包括四個(gè)單向閥(24、25、26、27)和兩個(gè)安全閥 (28、29)，第一單向閥(24)的進(jìn)油口與第二單向閥(25)的出油口串聯(lián)后，第一安全閥(28)的出油口與第二安全閥(29)的出油口串聯(lián)后，分別并聯(lián)在液壓缸無(wú)桿腔高壓端和有桿腔 的低壓端之間，第一單向閥(24)的出油口和第一安全閥(28)的進(jìn)油口接在高壓端，第二 單向閥(25)的進(jìn)油口和第二安全閥(29)的進(jìn)油口接在低壓端，高壓端經(jīng)第三單向閥(26) 接入高壓油管，第二單向閥(25)進(jìn)油口與第二安全閥(29)的進(jìn)油口和第四單向閥(27)出 油口連接，第一單向閥(24)與第二單向閥(25)的串接端經(jīng)第一安全閥(28)與第二安全閥 (29)的串接端與第四單向閥(27)的進(jìn)油口接入低壓油管。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于液壓傳動(dòng)的波浪發(fā)電蓄能穩(wěn)壓恒頻方法及其裝置。將浮力擺和液壓缸相連，液壓缸無(wú)桿腔輸出的高壓油經(jīng)由控制集成閥通過高壓油管接入高壓蓄能器和變量馬達(dá)的進(jìn)油口，變量馬達(dá)的出油口輸出的低壓油接入低壓大容量蓄能器和控制集成閥流回液壓缸有桿腔，變量馬達(dá)的主軸連接永磁同步發(fā)電機(jī)，永磁同步發(fā)電機(jī)和整流模塊、直流電能充放控制模塊相連后接無(wú)級(jí)可調(diào)卸荷負(fù)載和蓄電池組。高壓蓄能器和低壓大容量蓄能器通過吸收由瞬變波浪變化引起的壓力和流量波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)蓄能?？刂破鞣謩e通過無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)卸荷負(fù)載和液壓馬達(dá)排量，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓和恒頻。本發(fā)明使波浪發(fā)電裝置能量輸出更加平穩(wěn)，受波浪的沖擊影響更小，具有較高的效率。
文檔編號(hào)F03B13/22GK101737241SQ20091015512
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月2日
發(fā)明者張大海, 李偉, 林勇剛, 鮑經(jīng)緯 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)