[发明专利]一种全液压风-潮汐混合发电设备的控制方法

摘要

本发明公开了一种全液压风‑潮汐混合发电设备的控制方法，包括以下控制方式：1)电动变桨控制，在中央控制器内部预置的模糊PID算法中设置额定风速时的基准电压值，通过风速风向仪反馈即时风速的电压信号与基准电压值进行比较，决定是否进行风动叶轮的电动变桨操作；潮汐叶轮采用同样的控制方法；2)将风能采集器上的转速转矩传感器一和潮汐能采集器上的转速转矩传感器二转速信号以及两个变量泵的排量信号，一起输入中央控制器中，运用模糊PID算法进行处理，根据处理结果控制分流阀的开度；3)最佳功率追踪控制；4)液压系统压力调节控制。本发明的方法，控制灵活，可靠性高，发电效率高。

主权项

1.一种全液压风‑潮汐混合发电设备的控制方法，利用一种全液压风‑潮汐混合发电设备，其结构是，包括风能采集器(1)和潮汐能采集器(3)，风能采集器(1)内部包括风动叶轮、电动变桨控制器一(21)、转速转矩传感器一(22)及风速风向仪，风动叶轮与变量泵一(19)同轴刚性连接，变量泵一(19)设置有变排量机构一(2)；潮汐能采集器(3)内部包括潮汐叶轮、电动变桨控制器二(23)、转速转矩传感器二(24)及流速流向仪，潮汐叶轮与变量泵二(4)同轴刚性连接，变量泵二(4)设置有变排量机构二(6)；变量泵二(4)进口端通过过滤器(5)与水箱连通，变量泵二(4)出口端与分流阀(8)进口端连通；分流阀(8)主出口端与变量泵一(19)进口端连通；变量泵一(19)出口端一路通过溢流阀一(16)与水箱连通，另一路与蓄能器(15)、压力表一(14)、压力传感器一(13)及冲击式水轮机(10)第一进口端连通；冲击式水轮机(10)的第一进口端设置有变截面喷嘴一，该变截面喷嘴一设置有变截面机构一(12)；分流阀(8)的分流口一路通过溢流阀二(20)与水箱连通，另一路与压力表二(18)、压力传感器二(17)及冲击式水轮机(10)第二进口端连通；冲击式水轮机(10)的第二进口端设置有变截面喷嘴二，该变截面喷嘴二设置有变截面机构二(9)，冲击式水轮机(10)的溢流口另外接回水箱；冲击式水轮机(10)与永磁同步发电机(11)同轴传动连接，通过电力电子变流器并网，基于上述的全液压风‑潮汐混合发电设备，其特征在于，本方法包括以下控制方式：1)电动变桨控制利用风速风向仪输出的电压与风速成正比关系，直接将风速信号转为电信号；在中央控制器(25)内部预置的模糊PID算法中设置额定风速时的基准电压值，通过风速风向仪反馈即时风速的电压信号与基准电压值进行比较，决定是否进行风动叶轮的电动变桨操作；潮汐叶轮采用与风动叶轮同样的控制方法；2)分流阀(8)的开度控制将风能采集器(1)上的转速转矩传感器一(22)和潮汐能采集器(3)上的转速转矩传感器二(24)转速信号以及两个变量泵的排量信号，一起输入中央控制器(25)中，运用模糊PID算法进行处理，根据处理结果控制分流阀(8)的开度；所述的控制分流阀(8)的开度，包括以下四种工况：工况1、风速和潮汐流速均在切入速度之下或切出速度之上时，变量泵一(19)和变量泵二(4)均不工作，整个混合发电机组处于停机状况；工况2、风速在切入风速之下或切出风速之上，而潮汐流速在切入速度和切出速度之间时，只有变量泵二(4)工作，分流阀开度X＝0；工况3、风速和潮汐流速均在切入速度和切出速度之间，且变量泵二(4)流量Q_t大于变量泵一(19)的Q_w时，变量泵一(19)和变量泵二(4)均正常工作，分流阀开度X＝(Q_w/Q_t)*100％；工况4、风速和潮汐流速均在切入速度和切出速度之间，但变量泵二(4)流量Q_t小于变量泵一(19)的Q_w时，变量泵二(4)正常工作，变量泵一(19)排量V_wpump＝Q_t/ω_w，分流阀开度X＝100％；3)最佳功率追踪控制利用转矩平衡的方法调节叶轮转速，通过调节变量泵排量，使变量泵产生的反作用转矩为当前风速条件下的最优转矩，具体过程是：对于风能采集器(1)，低于额定风速时，通过转矩转速反馈及中央控制器(25)控制调整变量泵一(19)的排量，使变量泵一(19)负载转矩处于当前风速条件下的最优转矩，风力机组运行于最佳叶尖速比，获取最大风能利用系数进而最大限度跟踪最佳功率；高于额定风速时，采用电动变桨控制器进行变速控制，稳定输出功率，提高效率及发电电能质量；对于潮汐能采集器(3)，采用与风能采集器(1)同样的最佳功率追踪控制策略；4)液压系统压力调节控制采用两个变截面喷嘴与液压管道相连，经变量泵二(4)加压后的海水经变截面喷嘴二进入冲击式水轮机(10)发电；以两个变量泵的输出流量为输入，中央控制器(25)运用模糊PID算法进行处理，控制分流阀(8)，两个变截面喷嘴的喷嘴截面积由分流阀(8)控制的油缸活塞位移决定，实现液压系统处于恒压工作状态。