波浪能发电系统和控制方法技术方案

本发明专利技术提供一种波浪能发电系统和控制方法，其中系统包括相互铰接的筏体、多个并联的液压缸以及控制集成阀、高压蓄能器、液压马达、发电机和控制系统；多个液压缸的活塞杆与一个筏体连接，多个液压缸的缸体与另一个筏体连接，多个液压缸的各腔室分别与控制集成阀连通，高压蓄能器的进口与控制集成阀连通，高压蓄能器的出口与液压马达的进口连通，液压马达的出口与低压油箱连通，低压油箱与控制集成阀连通；控制系统与控制集成阀连接，以控制控制集成阀切换油路；控制系统与高压蓄能器进口端的电控阀连接，以控制高压蓄能器的蓄能容量；控制系统与液压马达连接，以控制液压马达的排量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发电技术，尤其涉及一种。
技术介绍
波浪能发电是将波浪能转换为电能，目前，波浪能发电系统主要有机械传动、液压传动或气动等模式，其中，基于液压传动的波浪能发电技术是通过一个类似液压泵的机构，接受波浪的作用，先将波浪能转化为液压能存储，再通过液压马达驱动发电机，将存储的液压能转化为电能。液压传动具备力大、低速的特点，与波浪特性匹配，在波浪能-液压能-电能的能量转化链中，液压能起到暂存、平滑时变波浪输入功率的作用，以提高产出电能的质量。波浪发电系统设计的核心问题是尽可能地提高波浪能-液压能的吸收率，由于波浪的周期、波长、波高都是时变的，从而作用在波浪能发电系统上的加载力、输入功率也是时变的。为使一个波浪作用周期内，波浪对波浪能发电系统最大程度地做功，就要在波浪的作用力能够驱动波浪能发电系统运转的前提下，尽可能增大波浪能发电系统的对外阻力。另外，还要尽可能地提高输出电能的质量，也就是提高输出电频率和输出电功率的稳定性。
技术实现思路
本专利技术提供一种，用于解决现有技术中波浪能发电系统波浪能吸收率较低且输出电能质量差的技术缺陷。本专利技术提供一种波浪能发电系统，包括相互铰接的筏体、多个并联的液压缸以及控制集成阀、高压蓄能器、液压马达、发电机和控制系统；所述多个液压缸的活塞杆与一个筏体连接，所述多个液压缸的缸体与另一个筏体连接，所述多个液压缸的各腔室分别与所述控制集成阀连通，所述高压蓄能器的进口与所述控制集成阀连通，所述高压蓄能器的出口与所述液压马达的进口连通，所述液压马达的出口与所述低压油箱连通，所述低压油箱与所述控制集成阀连通；所述控制系统与所述控制集成阀连接，以控制所述控制集成阀切换油路，控制接入液压回路的液压缸的数量；所述控制系统与所述高压蓄能器进口端的电控阀连接，以控制所述高压蓄能器的蓄能容量；所述控制系统与所述液压马达连接，以控制所述液压马达的排量。如上所述的波浪能发电系统，优选地，所述液压缸的数量为四个，所述液压缸包括有杆腔和无杆腔；所述控制集成阀包括四组控制阀，每组控制阀包括两个电控阀和四个单向阀，所述电控阀为常开阀；第一电控阀设置在所述液压缸的无杆腔与所述低压油箱之间的低压油路上，第一单向阀设置在所述液压缸的无杆腔与所述高压蓄能器之间的高压油路上，所述第二单向阀设置在所述液压缸的无杆腔与所述低压油箱之间的低压油路上，所述第一单向阀和第二单向阀反向；第二电控阀设置在所述液压缸的有杆腔与所述低压油箱之间的低压油路上，第三单向阀设置在所述液压缸的有杆腔与所述高压蓄能器之间的高压油路上，所述第四单向阀设置在所述液压缸的有杆腔与所述低压油箱之间的低压油路上，所述第三单向阀和第四单向阀反向；所述控制系统与所述第一电控阀、第二电控阀连接，所述控制系统控制第一电控阀和第二电控阀开闭，以控制接入液压回路的液压缸数量。如上所述的波浪能发电系统，优选地，所述液压马达出口端与所述低压油箱之间的油路上设置有电磁阀；所述高压蓄能器与所述电磁阀之间的油路上设置有比例节流阀；所述高压蓄能器与所述低压油箱之间设置有泄流阀；所述控制系统与所述电磁阀、比例电磁阀连接，所述控制系统控制电磁阀不得电时，所述高压蓄能器向所述液压马达输入液压油，所述控制系统控制电磁阀得电时，所述比例节流阀将所述液压马达短路，并消耗液压能。如上所述的波浪能发电系统，优选地，所述高压蓄能器包括两组并联的蓄能器，第一组蓄能器包括蓄能瓶，第二组蓄能器包蓄能瓶和气瓶，所述气瓶与所述蓄能瓶连通；所述第一组蓄能器和第二组蓄能器的进口端均设置有电控阀，所述控制系统控制所述电控阀开启或关闭，以控制接入液压系统油路的高压蓄能器的数量和形式。如上所述的波浪能发电系统，优选地，所述液压马达为变排量马达，所述发电机为异步发电机；所述液压马达的输出轴与所述发电机的输入轴连接。本专利技术还提供一种基于上述波浪能发电系统的控制方法，包括:获取波浪能发电系统的运行状态数据；根据所述运行状态数据控制所述液压缸的对外合阻力、所述高压蓄能器的蓄能容量和所述液压马达的排量。本专利技术提供的，设置有多个液压缸，控制系统能够控制控制集成阀实现油路切换，以控制接入液压回路中的液压缸数量，进而控制液压缸的对外合阻力，使得液压缸的对外合阻力与波浪能匹配，提高波浪能吸收效率，并且可以通过控制系统控制液压马达的排量，以控制发电机输出电的频率和功率稳定，提高输出电能质量。附图说明图1为本专利技术实施例提供的波浪能发电系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的波浪能发电系统的液压系统原理图；图3为本专利技术实施例提供的波浪能发电系统液压原理图中的发电部分原理图；图4为本专利技术实施例提供的波浪能发电系统的控制方法的流程图；图5为本专利技术实施例提供的液压缸对外合阻力控制方法的流程图；图6为本专利技术实施例提供的液压缸对外合阻力的控制示意图；图7为本专利技术实施例提供的高压蓄能器的蓄能容量控制方法的流程图；图8为本专利技术一实施例提供的液压马达的排量控制方法的流程图；图9为本专利技术实施例提供的发电机的机械特性示意图；图10为本专利技术一实施例提供的液压马达的排量的控制示意图11为本专利技术另一实施例提供的液压马达的排量控制方法的流程图；图12为本专利技术另一实施例提供的液压马达的排量的控制示意图。附图标记:2-液压缸；3-控制集成阀；4-高压蓄能器；5-液压马达； 6-发电机；7-低压油箱。具体实施例方式图1为本专利技术实施例提供的波浪能发电系统的结构示意图。如图1所示，本实施例提供的波浪能发电系统，包 括相互铰接的筏体、多个并联的液压缸2以及控制集成阀3、高压蓄能器4、液压马达5、发电机6和控制系统(图中未示出)。多个液压缸2的活塞杆与第一筏体11连接，多个液压缸2的缸体与第二筏体12连接，液压缸2的各腔室分别与控制集成阀3连通，高压蓄能器4的进口与控制集成阀3连通，高压蓄能器4的出口与液压马达5的进口连通，液压马达5的出口与低压油箱7连通，低压油箱7与控制集成阀3连通。控制系统与控制集成阀3连接，以控制控制集成阀3切换油路，控制接入液压回路的液压缸2的数量；控制系统与高压蓄能器4进口端的电控阀连接，以控制高压蓄能器4的蓄能容量；控制系统与液压马达5连接，以控制液压马达5的排量。具体地，液压马达5可以为变排量马达，发电机6可以为异步发电机，液压马达5的输出轴与发电机6的输入轴连接。进一步地，液压马达5可以为柱塞式马达，可通过控制系统改变液压马达5的斜盘角度调节液压马达5的排量。发电机6可以为鼠笼式发电机，发电机6的输入轴和转子与液压马达5的输出轴同步转动，发电机6的定子直接连接电网发电。在液压马达5的输出轴或发电机6的输入轴上安装转矩传感器,在发电机6的定子侧安装电流传感器。多个液压缸2可以分为两组，两组液压缸对称布置，控制集成阀能够控制液压缸2的腔室同时接入低压油箱7的低压油路，从而使得该液压缸不接入液压回路；也可以控制液压缸2的腔室分别接入高、低压回路，从而使得该液压缸接入液压回路。以上述方式控制接入液压回路中的液压缸2的数量，进而控制液压缸2的对外合阻力。液压缸2可以为具有两个或多个双腔室的液压缸，或者为双腔室液压缸的缸体侧对顶连接形式的液压缸，可以降低多腔液压缸的加工难度。工作过程及原理为:第一筏体11和第二阀体12在波浪作用下相对旋转，从而带本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种波浪能发电系统，其特征在于，包括相互铰接的筏体、多个并联的液压缸以及控制集成阀、高压蓄能器、液压马达、发电机和控制系统；所述多个液压缸的活塞杆与一个筏体连接，所述多个液压缸的缸体与另一个筏体连接，所述多个液压缸的各腔室分别与所述控制集成阀连通，所述高压蓄能器的进口与所述控制集成阀连通，所述高压蓄能器的出口与所述液压马达的进口连通，所述液压马达的出口与所述低压油箱连通，所述低压油箱与所述控制集成阀连通；所述控制系统与所述控制集成阀连接，以控制所述控制集成阀切换油路，控制接入液压回路的液压缸数量；所述控制系统与所述高压蓄能器进口端的电控阀连接，以控制所述高压蓄能器的蓄能容量；所述控制系统与所述液压马达连接，以控制所述液压马达的排量。

【技术特征摘要】
1.一种波浪能发电系统，其特征在于，包括相互铰接的筏体、多个并联的液压缸以及控制集成阀、高压蓄能器、液压马达、发电机和控制系统； 所述多个液压缸的活塞杆与一个筏体连接，所述多个液压缸的缸体与另一个筏体连接，所述多个液压缸的各腔室分别与所述控制集成阀连通，所述高压蓄能器的进口与所述控制集成阀连通，所述高压蓄能器的出口与所述液压马达的进口连通，所述液压马达的出口与所述低压油箱连通，所述低压油箱与所述控制集成阀连通； 所述控制系统与所述控制集成阀连接，以控制所述控制集成阀切换油路，控制接入液压回路的液压缸数量；所述控制系统与所述高压蓄能器进口端的电控阀连接，以控制所述高压蓄能器的蓄能容 量；所述控制系统与所述液压马达连接，以控制所述液压马达的排量。2.根据权利要求1所述的波浪能发电系统，其特征在于，所述液压缸的数量为四个，所述液压缸包括有杆腔和无杆腔；所述控制集成阀包括四组控制阀，每组控制阀包括两个电控阀和四个单向阀，所述电控阀为常开阀； 第一电控阀设置在所述液压缸的无杆腔与所述低压油箱之间的低压油路上，第一单向阀设置在所述液压缸的无杆腔与所述高压蓄能器之间的高压油路上，所述第二单向阀设置在所述液压缸的无杆腔与所述低压油箱之间的低压油路上，所述第一单向阀和第二单向阀反向； 第二电控阀设置在所述液压缸的有杆腔与所述低压油箱之间的低压油路上，第三单向阀设置在所述液压缸的有杆腔与所述高压蓄能器之间的高压油路上，所述第四单向阀设置在所述液压缸的有杆腔与所述低压油箱之间的低压油路上，所述第三单向阀和第四单向阀反向； 所述控制系统与所述第一电控阀、第二电控阀连接，所述控制系统控制第一电控阀和第二电控阀开闭，以控制接入液压回路的液压缸数量。3.根据权利要求1或2所述的波浪能发电系统，其特征在于，所述液压马达出口端与所述低压油箱之间的油路上设置有电磁阀；所述高压蓄能器与所述电磁阀之间的油路上设置有比例节流阀；所述高压蓄能器与所述低压油箱之间设置有泄流阀； 所述控制系统与所述电磁阀、比例电磁阀连接，所述控制系统控制所述电磁阀不得电时，所述高压蓄能器向所述液压马达输入液压油；所述控制系统控制电磁阀得电时，所述比例节流阀将所述液压马达短路，并消耗液压能。4.根据权利要求1或2所述的波浪能发电系统，其特征在于，所述高压蓄能器包括两组并联的蓄能器，第一组蓄能器包括蓄能瓶，第二组蓄能器包蓄能瓶和气瓶，所述气瓶与所述蓄能瓶连通； 所述第一组蓄能器和第二组蓄能器的进口端均设置有电控阀，所述控制系统控制所述电控阀开启或关闭，以控制接入液压系统油路的高压蓄能器的数量和形式。5.根据权利要求1或2所述的波浪能发电系统，其特征在于，所述液压马达为变排量马达，所述发电机为异步发电机；所述液压马达的输出轴与所述发电机的输入轴连接。6.一种基于如权利要求1、任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴凡，李伟，周强，许社忠，李玉钦，苗小康，王安庆，丁威介，李泽文，
申请(专利权)人：北京华恒海惠海洋能有限责任公司，
类型：发明
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