本发明专利技术涉及一种离网型海流能发电装置及其控制方法，离网型海流能发电装置，包括叶轮，所述叶轮的转轴连接第一变量液压泵的主轴，第一变量液压泵的入口连接油箱，第一变量液压泵的出口连接并联的第二变量液压泵和定量液压马达，定量液压马达的输出轴连接第二变量液压泵的主轴，第二变量液压泵和定量液压马达构成液压变压器，第二变量液压泵的出口接油箱，定量液压马达的出口连接变量液压马达，变量液压马达的出口连接油箱，变量液压马达的输出轴连接发电机的主轴，发电机的输出端连接负载。本发明专利技术采用液压传动方式，以实现叶轮最大功率跟踪控制以及发电机的恒频输出控制。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种海流能发电装置及其控制方法。
技术介绍
作为新能源的一种，海流能全球储量巨大，能量密度高，可预测性强，备受关注。目前的海流能发电装置可分为并网型和离网型。并网型海流能发电装置主要将收集到的海流能输入到电网，不需要考虑负载特性，但由于海流发电的不稳定性，并网型海流能发电装置会对电网造成冲击，目前并网仍有一定难度。离网型海流能发电装置可将收集到的海流能就近供给附近的岛屿或偏远地区，输送成本低，实用性较强。离网型海流能发电装置的传动方式分为机械传动和液压传动。由于海流的不稳定性，机械传动会产生较大的冲击载荷及振动，对发电机及负载会产生较大冲击。而液压传动则可以减缓冲击载荷及振动，可以实现无极调速，有着很好的动态运行性能，有较高研究价值。海流能发电装置主要解决两个问题，一个是最大功率跟踪控制问题，一个是发电机恒频输出问题。此处的离网型海流发电技术中“恒频”的含义与并网型风力机技术中的“恒频”的含义不同，并网型风力机技术中的“恒频”的含义是机组输出的电能频率与电网频率保持同步，而离网型海流发电技术中的“恒频”的含义是为提高永磁同步发电机输出效率，使永磁同步发电机在机组运行时工作在额定转速。并网型海流发电技术中的“恒频”的含义依然与并网型风力机发电技术中的“恒频”的含义相同。公开号为CN101350589的专利技术专利，提出了一种基于液压传动的海流发电变速恒频方法及其装置，该专利的缺点在于，其发电机接电网，发电机频率由电网频率决定，不能被液压系统控制。如果该装置的发电机不接电网，离网使用，则其传动系统为基本的泵-马达系统。若同时实现最大功率跟踪控制以及发电机恒频输出控制，其控制量只有两个变量液压泵和变量液压马达的排量，而控制对象实际上有三个叶轮转速、发电机转速和系统压力。当液压传动系统有负载时，系统就会建立起一定的压力，通过调节变量液压泵的排量，就可以调节变量液压泵的反力矩，从而间接的调节叶轮转速，实现叶轮转速的主动控制。此时，假定系统负载不变，变量液压泵的输出流量为不可控变量，完全由海水流速决定，如果这个时候试图通过调节变量液压马达的排量来控制发电机转速(转速等于流量除以排量)，排量的改变引起系统压力的变化，系统压力也成为不可控变量，导致变量液压马达输出力矩(排量乘以压力)的不可控，变量液压马达输出功率与负载所需功率不匹配，从而无法实现发电机转速的控制。也就是说该装置及其控制方法在离网情况下不能同时实现最大功率跟踪控制以及发电机的恒频输出控制。公开号为CN102628426A的专利技术专利申请，提出了一种基于液压传动的风力机及其控制方法。该风力机只能在未接入电网时在空载的情况下实现发电机的恒频运转，接电网之后，发电机的频率也是由电网决定，不能由液压系统进行控制。如果该风力机离网运行，由于其只有一个定量泵，一个变量液压马达，也就是只有一个控制变量，也不能同时实现最大功率跟踪控制以及发电机的恒频输出控制。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种，采用液压传动方式，以实现叶轮最大功率跟踪控制，同时实现发电机的恒频输出控制。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案离网型海流能发电装置，包括由海流推动旋转的叶轮，所述叶轮的转轴连接第一变量液压泵的主轴，第一变量液压泵的入口连接油箱，第一变量液压泵的出口连接并联的第二变量液压泵和定量液压马达，定量液压马达的输出轴连接第二变量液压泵的主轴，第二变量液压泵和定量液压马达构成液压变压器，第二变量液压泵的出口接油箱，定量液压马达的出口连接变量液压马达，变量液压马达的出口连接油箱，变量液压马达的输出轴连接发电机的主轴，发电机的输出端连接负载；所述叶轮处装有测量海水流速的流速传感器，叶轮与第一变量液压泵之间的连接轴上装有第一转速传感器，定量液压马达和变量液压马达之间的液压管路上装有压力传感器，发电机的主轴上装有第二转速传感器，所述流速传感器、第一转速传感器、压力传感器、第二转速传感器均与控制器相连，第一变量液压泵的排量执行机构、第二变量液压泵的排量执行机构、变量液压马达的排量执行机构均与控制器相连。进一步，所述第一变量液压泵与液压变压器的连接管路上设置有蓄能器，蓄能器的入口设置有截止阀。蓄能器的作用是吸收液压系统的波动，使液压系统保持平稳。当叶轮捕获过多的海流能时，多余的能量会以压力能的方式储存在蓄能器中；当叶轮捕获的海流能不足以供给发电机时，蓄能器释放能量供给发电机发电。进一步，所述第一变量液压泵与液压变压器的连接管路上设置有单向阀。单向阀的作用是防止液压油逆流。进一步，所述第一变量液压泵与液压变压器的连接管路上设置有溢流阀。通过溢流阀可以设定系统压力，当系统压力过高时，可以通过溢流阀释放部分液压油，使系统压力值维持在溢流阀的设定溢流压力值，避免系统压力过高对系统造成损坏。上述离网型海流能发电装置的控制方法I)每个海流流速都对应一个可使叶轮捕获到最大功率的最佳叶轮转速Wtjpt，流速传感器将采集到的海水流速V传递给控制器，控制器根据最优尖速比\ opt计算得到当前流速下的最佳叶轮转速，并与当前第一转速传感器采集到的叶轮转速《对比，计算得到第一变量液压泵的排量Dp，将此第一变量液压泵的排量Dp传递给第一变量液压泵的排量执行机构，第一变量液压泵的排量执行机构控制第一变量液压泵的排量改变，使叶轮达到最佳叶轮转速，从而通过调节第一变量液压泵的排量使叶轮运转在最佳叶轮转速实现最大功率跟踪控制；2)控制器通过将目标压力Pr6与压力传感器实测到的变量液压马达的进口压力Pm相比较得出压力偏差pe，并计算输出变量液压马达的排量Dm，将包含有此变量液压马达的排量D111信息的控制信号传递给变量液压马达的排量执行机构，变量液压马达的排量执行机构调节变量液压马达的进口压力Pm，使其稳定在目标压力Pm ;控制器将发电机目标转速与第二转速传感器实测到的转速相比较得出发电机的转速偏差，并计算输出第二变量液压泵的排量Df将包含此第二变量液压泵的排量Dct信息的控制信号传递给第二变量液压泵的排量执行机构，第二变量液压泵的排量执行机构通过改变排量调节定量液压马达的转速ω。，从而间接调节发电机转速ωπ跟踪目标转速，实现发电机的恒频输出控制。采用本专利技术具有如下的有益效果:1、通过液压系统带动发电机的主轴旋转，发电机无需与电网连接，因此本专利技术可以离网运行在海岛或偏远地区，解决当地的用电问题，省去大电网往这些地区铺设线路输电的成本。2、可以同时实现叶轮的最大功率跟踪控制以及发电机恒频输出控制。3、可以使连接发电机的液压马达的输入压力稳定在一定值，减小液压波动，利于装置平稳运行。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1为本专利技术实施例离网型海流发电装置的原理图。图2为本专利技术实施例在不同流速下叶轮输出功率-转速关系曲线。图3为本专利技术实施例离网型海流发电装置的变速恒频控制方法原理图。附图标号:1_叶轮；2_第一变量液压泵；3_单向阀；4_蓄能器；5_截止阀；6-溢流阀；7_第二变量液压泵；8_定量液压马达；9_变量液压马达；10-发电机；11_负载；12_控制器；13_油箱；21_流速传感器；22_第一转速传感器；23_压力传感器；24_第二转速传感器。具体实施例方式以下结合附图本文档来自技高网...
【技术保护点】
离网型海流能发电装置，其特征在于：包括由海流推动旋转的叶轮（1），所述叶轮（1）的转轴连接第一变量液压泵（2）的主轴，第一变量液压泵（2）的入口连接油箱（13），第一变量液压泵（2）的出口连接并联的第二变量液压泵（7）和定量液压马达（8），定量液压马达（8）的输出轴连接第二变量液压泵（7）的主轴，第二变量液压泵（7）和定量液压马达（8）构成液压变压器，第二变量液压泵（7）的出口接油箱（13），定量液压马达（8）的出口连接变量液压马达（9），变量液压马达（9）的出口连接油箱（13），变量液压马达（9）的输出轴连接发电机（10）的主轴，发电机（10）的输出端连接负载（11）；所述叶轮（1）处装有测量海水流速的流速传感器（21），叶轮（1）与第一变量液压泵（2）之间的连接轴上装有第一转速传感器（22），定量液压马达（8）和变量液压马达（9）之间的液压管路上装有压力传感器（23），发电机（10）的主轴上装有第二转速传感器（24），所述流速传感器（21）、第一转速传感器（22）、压力传感器（23）、第二转速传感器（24）均与控制器（12）相连，第一变量液压泵（2）的排量执行机构、第二变量液压泵（7）的排量执行机构、变量液压马达（9）的排量执行机构均与控制器（12）相连。...
【技术特征摘要】
1.离网型海流能发电装置，其特征在于:包括由海流推动旋转的叶轮(1)，所述叶轮(1)的转轴连接第一变量液压泵(2)的主轴，第一变量液压泵(2)的入口连接油箱(13)，第一变量液压泵(2)的出口连接并联的第二变量液压泵(7)和定量液压马达(8)，定量液压马达(8)的输出轴连接第二变量液压泵(7)的主轴，第二变量液压泵(7)和定量液压马达(8)构成液压变压器，第二变量液压泵(7 )的出口接油箱(13 )，定量液压马达(8 )的出口连接变量液压马达(9)，变量液压马达(9)的出口连接油箱(13)，变量液压马达(9)的输出轴连接发电机(10)的主轴，发电机(10)的输出端连接负载(11);所述叶轮(I)处装有测量海水流速的流速传感器(21)，叶轮(I)与第一变量液压泵(2)之间的连接轴上装有第一转速传感器(22)，定量液压马达(8)和变量液压马达(9)之间的液压管路上装有压力传感器(23)，发电机(10)的主轴上装有第二转速传感器(24)，所述流速传感器(21)、第一转速传感器(22)、压力传感器(23)、第二转 速传感器(24)均与控制器(12)相连，第一变量液压泵(2)的排量执行机构、第二变量液压泵(7)的排量执行机构、变量液压马达(9)的排量执行机构均与控制器(12)相连。2.如权利要求1所述的离网型海流能发电装置，其特征在于:所述第一变量液压泵(2)与液压变压器的连接管路上设置有蓄能器(4)，蓄能器(4)的入口设置有截止阀(5)。3.如权利要求1或2所述的离网型海流能发电装置，其特征在于:所述第一变量液压泵(2 )与液压变压器的连接管路上设置有单向阀(3 )。4.如权利要求3所述的离网型海流能发电装置，其特征在于:所述第一变量液压泵(...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐全坤，石茂顺，刘宏伟，李伟，林勇刚，丁金钟，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。