一種多級(jí)主動(dòng)協(xié)調(diào)的波浪能發(fā)電液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及海洋波浪能發(fā)電技術(shù)，尤其涉及一種多級(jí)主動(dòng)協(xié)調(diào)的波浪能發(fā)電液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。
技術(shù)背景
[0002]波浪能量轉(zhuǎn)換裝置可以將采集到的能量以具體的形式輸出、傳遞至發(fā)電機(jī)中。由于波浪能的能量產(chǎn)生是由自然條件及地理環(huán)境決定，能量變化幅值、頻率隨機(jī)性較大，輸入功率一般不穩(wěn)定、不連續(xù)，甚至?xí)锌焖偻蛔?，其?duì)發(fā)電裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)的耐沖擊、穩(wěn)定性和可靠性有一定要求。在能量轉(zhuǎn)換裝置中，液壓傳動(dòng)因具有結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單、柔性傳輸，蓄能穩(wěn)壓，大扭矩等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛采用。
[0003]傳統(tǒng)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)采用蓄能器平緩波速波況變化引起的波浪能量波動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)能量的穩(wěn)定輸出，但是由于捕獲機(jī)構(gòu)周期變化復(fù)雜、液壓傳動(dòng)效率低下及蓄能器被動(dòng)調(diào)節(jié)等問題，從而影響到電能品質(zhì)及成本。在此情況下，如果能將波浪能進(jìn)行能量分區(qū)，然后根據(jù)區(qū)域進(jìn)行多級(jí)主動(dòng)調(diào)節(jié)，將非常有利于波能發(fā)電系統(tǒng)液壓傳動(dòng)效率的提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種多級(jí)主動(dòng)協(xié)調(diào)的波浪能發(fā)電液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中波浪發(fā)電系統(tǒng)不能根據(jù)當(dāng)前波浪能量區(qū)域中的波能密度的不同來進(jìn)行多級(jí)主動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)電的技術(shù)不足。
[0005]本發(fā)明通過以下技術(shù)手段解決上述技術(shù)問題:一種多級(jí)主動(dòng)協(xié)調(diào)的波浪能發(fā)電液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，包括雙桿液壓缸、高壓油路、馬達(dá)、電動(dòng)機(jī)、低壓油路以及油箱；所述雙桿液壓缸包括第一有桿腔以及第二有桿腔，所述第一有桿腔、第二有腔桿、高壓油路、馬達(dá)、低壓油路、油箱形成系統(tǒng)回路，所述馬達(dá)用以帶動(dòng)所述電動(dòng)機(jī)發(fā)電；所述高壓油路上設(shè)置有第三單向閥、第四單向閥、至少一個(gè)蓄能裝置以及第一調(diào)速閥；所述第三單向閥的入口、所述第四單向閥的入口分別與所述第一有桿腔、第二有桿腔相通連，所述第三單向閥的出口、所述第四單向閥的出口均與所述第一調(diào)速閥的一端相通連，所述第一調(diào)速閥的另一端與所述馬達(dá)的油液輸入端相通連；所述低壓油路上設(shè)置有過濾器、第五單向閥、第一單向閥、第二單向閥，所述過濾器的一端與所述馬達(dá)的油液輸出端相通連，所述過濾器的另一端與所述第五單向閥的入口相連通，所述第五單向閥的出口均與所述第一單向閥的入口、所述第二單向閥的入口相連通，所述第一單向閥、所述第二單向閥的出口分別與所述第一有桿腔以及第二有桿腔相通連；所述蓄能裝置與所述高壓油路相連通，所述高壓油路中的油液能儲(chǔ)存在所述蓄能裝置中；所述油箱設(shè)置于所述過濾器與所述第五單向閥之間；
[0006]所述波浪能發(fā)電液壓傳動(dòng)系統(tǒng)還包括溢流能量回饋油路以及多級(jí)主動(dòng)協(xié)調(diào)控制裝置，所述溢流能量回饋油路上設(shè)置有第二調(diào)速閥、第四二通二位電磁換向閥、第四蓄能器、溢流閥；所述第二調(diào)速閥的一端與所述第三單向閥的出口、所述第四單向閥的出口相連通，所述第二調(diào)速閥的另一端與所述第四二通二位電磁換向閥的一端相連通，所述第四二通二位電磁換向閥的另一端與所述第四蓄能器相連通；所述溢流閥位于所述第四二通二位電磁換向閥以及所述油箱之間；所述多級(jí)主動(dòng)協(xié)調(diào)控制裝置包括控制盒、DSP控制器、液壓控制模塊、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器；所述控制盒的輸出端與所述DSP控制器的輸入端相連，所述DSP控制器的輸出端與所述液壓控制模塊的輸入端相連，所述液壓控制模塊的輸出端分別與所述第一二通二位電磁換向閥、第二二通二位電磁換向閥、第三二通二位電磁換向閥、第四二通二位電磁換向閥、第一調(diào)速閥、第二調(diào)速閥、溢流閥相連；所述第一壓力傳感器監(jiān)控所述高壓油路中油液的壓力，所述第二壓力傳感器監(jiān)控所述低壓油路中油液的壓力，所有傳感器均將各自觸發(fā)的監(jiān)控信號(hào)發(fā)送給所述DSP控制器。
[0007]優(yōu)選地:所述蓄能裝置為三個(gè)，包括第一蓄能裝置、第二蓄能裝置以及第三蓄能裝置，所述第一蓄能裝置；所述第二蓄能裝置、第三蓄能裝置依次并列設(shè)置在所述高壓油路上；所述第一蓄能裝置包括第一蓄能器、第一二通二位電磁換向閥，所述第二蓄能裝置包括第二蓄能器、第二二通二位電磁換向閥、所述第三蓄能裝置包括第三蓄能器、第三二通二位電磁換向閥；每一個(gè)二通二位電磁換向閥的一端均與所述高壓油路相連通，每一二通二位電磁換向閥的另一端均與相對(duì)應(yīng)的蓄能器相連通。
[0008]優(yōu)選地:所述第一蓄能器和所述第四蓄能器的公稱壓力均為5MPa，容量均為5L ;所述第二蓄能器的公稱壓力為lOMPa，容量為1L ;所述第三蓄能器的公稱壓力為2MPa，容量為20L。
[0009]優(yōu)選地:在所述高壓油路上還設(shè)置有流量計(jì)以及壓力表，所述流量計(jì)用以測(cè)試單位時(shí)間內(nèi)流過高壓油路的油液量，所述壓力表用測(cè)試高壓油路的壓力。
[0010]優(yōu)選地:在所述低壓油路上還設(shè)置有溫度計(jì)，溫度計(jì)位于所述油箱與所述過濾器之間，所述溫度計(jì)用以檢測(cè)所述低壓油路的溫度變化。
[0011]優(yōu)選地:在所述第一單向閥、所述第二單向閥、所述第三單向閥、所述第四單向閥之間還設(shè)置有第一截止閥；在所述高壓油路上還設(shè)置有第二截止閥，所述第二截止閥與所述第一調(diào)速閥呈并聯(lián)設(shè)置。
[0012]優(yōu)選地:所述波浪能發(fā)電液壓傳動(dòng)系統(tǒng)還包括注油裝置，所述注油裝置包括注油箱以及注油路，所述注油箱通過所述注油路與所述系統(tǒng)回路相通連；在所述注油路上還設(shè)置有第三截止閥。
[0013]優(yōu)選地:所述波浪能發(fā)電液壓傳動(dòng)系統(tǒng)還包括扭矩轉(zhuǎn)速傳感儀、增速機(jī)、慣性輪、減速機(jī)以及負(fù)載；所述扭矩轉(zhuǎn)速傳感儀用以檢測(cè)馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)速并將所述輸出轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)傳遞給DSP控制器，所述液壓控制模塊的輸出端還連接有所述負(fù)載；所述馬達(dá)為徑向柱塞馬達(dá)，所述徑向柱塞馬達(dá)的輸出軸與所述扭矩轉(zhuǎn)速傳感儀的一端連接，所述扭矩轉(zhuǎn)速傳感儀的另一端與所述增速機(jī)的輸入軸連接，所述增速機(jī)的輸出軸與所述慣性輪的輸入軸連接，所述慣性輪的輸出軸與所述減速機(jī)的輸入軸連接，所述減速機(jī)的輸出軸與所述發(fā)電機(jī)的輸入軸連接，所述發(fā)電機(jī)的輸出軸與所述負(fù)載連接。
[0014]優(yōu)選地:在所述馬達(dá)上還設(shè)置有卸油口，所述卸油口與油箱相通連。
[0015]本發(fā)明的原理:波浪向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，本發(fā)明中的雙桿液壓油缸的第一有桿腔內(nèi)的油液受到壓力作用通過第三單向閥經(jīng)高壓油路壓入至馬達(dá)中，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，而壓入至馬達(dá)的油液再經(jīng)低壓油路流入至油箱中。于此同時(shí)，第二有桿腔進(jìn)行吸油，油箱中的油液依次經(jīng)第五單向閥以及第二單向閥流入至第二有桿腔中。當(dāng)波浪向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，本發(fā)明中的雙桿液壓油缸的第二有桿腔內(nèi)的油液受到壓力作用通過第四單向閥經(jīng)高壓油路壓入至馬達(dá)中，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，而壓入至馬達(dá)的油液再經(jīng)低壓油路流入至油箱中。于此同時(shí)，第一有桿腔進(jìn)行吸油，油箱中的油液依次經(jīng)第五單向閥以及第一單向閥流入至第一有桿腔中。
[0016]將常規(guī)的波浪能捕獲裝置捕獲的能量分為高能量區(qū)、低能量區(qū)和最佳工作區(qū)。
[0017]在低能量區(qū)時(shí)，波能密度較小，能量較弱，第一壓力傳感器發(fā)出感應(yīng)信號(hào)，DSP控制器接收信號(hào)后，一方面控制第四二通二位電磁換向閥、第二調(diào)速閥通電，此時(shí)第四蓄能器的內(nèi)部壓力大于壓力表處的壓力，第四蓄能器進(jìn)行卸油，第四蓄能器中的油液流入至高壓油路中，隨第一有桿腔壓出的油液一同壓入至馬達(dá)中，保證馬達(dá)轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)的平穩(wěn)；另一方面，調(diào)節(jié)負(fù)載減小系統(tǒng)負(fù)載并利用慣性輪的機(jī)械蓄能作用，發(fā)電機(jī)將繼續(xù)保持運(yùn)動(dòng)。由于采用的馬達(dá)為徑向柱塞馬達(dá)，具有低速高效的特點(diǎn)，為了使得慣性輪起到較優(yōu)的蓄能效果，在徑向柱塞馬達(dá)的輸出端設(shè)置增速機(jī)，提高慣性輪的轉(zhuǎn)速。但由于發(fā)電機(jī)的最佳工作轉(zhuǎn)速有一定的范圍，因此在慣性輪的輸出端增加減速機(jī)，使減速機(jī)輸出速度與發(fā)電機(jī)輸入轉(zhuǎn)速匹配。使用慣性輪的蓄能作用以及增速再減速的方式達(dá)到二級(jí)平緩蓄能的目的，使發(fā)電機(jī)在低能量區(qū)時(shí)，進(jìn)一步獲得較好的輸入轉(zhuǎn)速。
[0018]在高能量區(qū)時(shí)，波能密度較大，能量較強(qiáng)，第一壓力傳感器發(fā)出反應(yīng)信號(hào)，DSP控制器接收信號(hào)后，控制第一二通二位電磁換向閥、第二二通二位電磁換向閥、第三二通二位電磁換向閥、第四二通二位電磁換向閥、第二調(diào)速閥、溢流閥通電，此時(shí)各個(gè)蓄能器的內(nèi)部壓力小于壓力表處的壓力，高壓油路中的部分油液流入至各個(gè)蓄能器中，進(jìn)行蓄油，并通過溢流閥的調(diào)節(jié)作用控制流入至油箱的油液量，而剩余的油液壓入至馬達(dá)中，保證馬達(dá)轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)的平穩(wěn)。同理，慣性