[发明专利]基于液压传动的波浪发电蓄能稳压恒频方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及发电系统的蓄能稳压恒频方法及其装置，尤其是涉及一种基于 液压传动的波浪发电蓄能稳压恒频方法及其装置。

背景技术

目前国内外业已商业化的波浪能利用装置中，其电能输送方式都是采用并 网方式，通过大容量的电网来吸收小容量的不稳定电能。然而，波浪能利用发 电装置一般建在远离电网的偏远地区或海上，发电上网意味着需要价格昂贵的 长距离电缆或海底电缆，显然相对发电能力有限的波浪能利用发电装置来说， 长距离输电并不是一种经济的选择。因此，研究波浪能就地取材、就地使用的 独立发电技术就显得格外重要。波浪能利用发电装置采用独立工作方式需要解 决波浪能不稳定的问题，如专利CN 1177136C等，当前人们已经采用的方式有 采用储气罐或惯性轮蓄能，使得输出变得稍微平稳一些，谈不上稳定发电，无 法独立为用户供电。专利CN101012802A、CN100462554C创造性的提出了蓄能 稳压技术，即在液压系统回路之间增加了蓄能器，液压缸在波浪能驱动下输入 不稳定能量，蓄能器把不稳定的能量输入转换为稳定的液压能，液压能驱动液 压马达带动发电机发电。然而这样单一依靠蓄能器也只是从一级能量转换上实 现了蓄能稳压，而如何为前一级转换提供最佳负载，使发电系统具备更好的抗 冲击性则并没有涉及考虑。然而波浪能的一个显著特点，是其长、短周期性变 化和随机性变化兼而有之，使输入功率和机械受力状态具有不确定性的特征。 比如波浪大小按日、月季节都有不同的变化规律，而波浪能发电装置在不同的 吃水深度和波浪高度变化时，都会捕获到不同的能量大小，输入功率一般是不 稳定，不连续，甚至是快速突变的。显然，在波浪发电装置这样一个复杂系统 中，没有电气自动控制系统的作用，单一依靠蓄能器是不能真正完全实现波浪 能发电装置高效稳定的发电。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于液压传动的波浪发电蓄能稳压恒频方法及 其装置，利用液压传动方式进行能量的转换，在液压传递过程中通过蓄能器来 吸收波浪变化引起的能量波动，通过对卸荷负载的无级调节和变量马达的排量 调节来实现波浪发电装置的稳压及恒频运转，提高波浪发电装置的能量捕获效 率，使波浪发电装置的能量输出更加稳定。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一、一种基于液压传动的波浪发电蓄能稳压恒频方法：

1)将浮力摆的机械能输入液压缸，将变量马达输出的机械能输入永磁同步 发电机的主轴，在永磁同步发电机上分别安装发电机转速传感器和发电机电压 传感器，在蓄电池组和工作负载上也装有各自的蓄电池组电压传感器和工作负 载电压传感器，存储控制程序的PLC控制器分别与发电机转速传感器、发电机 电压传感器、蓄电池组电压传感器、工作负载电压传感器、直流电能充放控制 模块、永磁同步发电机和变量马达电气连接；

2)利用高压蓄能器吸收由瞬变波浪波速变化引起的压力和流量波动，当波 速增大时，高压蓄能器把多余的能量储存起来，波速减小时，高压蓄能器把能 量释放出来，使到达变量马达的液压能是稳定的，低压大容量蓄能器一方面充 当油箱，起到补充油液的作用，使补油管路保持一定压力，另一方面也可以吸 收液压系统中油液的波动，高压蓄能器和低压大容量蓄能器的共同作用实现液 压传动过程中的蓄能功能；

3)用电压传感器分别测量永磁同步发电机发出的电压值V_g、蓄电池组的电 压值V_b和工作负载的电压值V_工，输入PLC控制器，PLC控制器根据永磁同步发 电机发出的电压值V_g、蓄电池组的电压值V_b、工作负载的电压值V_工和事先存储 在PLC内部程序中的工作负载的最佳工作电压值V_工opt计算出卸荷负载需消耗掉 的卸荷电压V_卸荷，然后根据卸荷电压V_卸荷由PLC内部的控制算法计算出直流电能 充放控制模块的卸荷负载控制信号S_卸荷并输出，通过直流电能充放控制模块切入 或切出相应的卸荷负载，实现卸荷负载的无级可调，进而实现工作负载稳压在 最佳工作电压值V_工opt工作；