專利名稱：一種離網(wǎng)型混合傳動(dòng)海流發(fā)電裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于新能源利用領(lǐng)域，具體涉及一種離網(wǎng)型混合傳動(dòng)海流發(fā)電裝置及其控制方法。
背景技術(shù)：
海流發(fā)電裝置是一種與風(fēng)力機(jī)相類似的發(fā)電裝置，兩者的區(qū)別在于驅(qū)動(dòng)葉輪的介質(zhì)不同，海流發(fā)電裝置的葉輪由海水驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)捕獲流體動(dòng)能，并將其轉(zhuǎn)化為電能?，F(xiàn)有的海流發(fā)電裝置較多地選用機(jī)械傳動(dòng)作為能量傳遞方式，雖然機(jī)械傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡單、效率高(其效率可以達(dá)到95%以上)的優(yōu)點(diǎn)，但是機(jī)械傳動(dòng)也有傳動(dòng)比單一、沖擊載荷明顯、柔性差及易損壞等缺點(diǎn)。由于海水的密度比空氣的密度大許多，較小的海水流速波動(dòng)就會(huì)引起較大的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，轉(zhuǎn)矩的突變?nèi)菀自斐升X輪箱故障。采用機(jī)械傳動(dòng)的海流發(fā)電裝置，其齒輪箱是放置在水下的，如果齒輪箱故障率過高，水下機(jī)組的維修是非常不方便的。在現(xiàn)有的海流發(fā)電裝置中，也有部分機(jī)組采用液壓傳動(dòng)作為能量傳遞方式，液壓傳動(dòng)可以緩沖突變的海流對(duì)機(jī)組的沖擊及振動(dòng)，可以穩(wěn)定機(jī)組功率輸出，但是液壓傳動(dòng)的傳動(dòng)效率較低，使得整體能量利用率偏低。
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根據(jù)海流發(fā)電裝置的葉輪轉(zhuǎn)速是否可以進(jìn)行主動(dòng)控制，海流發(fā)電裝置的運(yùn)行方式可分為定速運(yùn)行和變速運(yùn)行兩種運(yùn)行方式。采用定速運(yùn)行方式的海流發(fā)電裝置能量捕獲效率較低，使得整體能量利用率偏低。海流發(fā)電裝置的變速運(yùn)行方式是指為了使海流發(fā)電裝置實(shí)現(xiàn)能量捕獲最大化，當(dāng)海水流速小于額定流速時(shí)，通過主動(dòng)控制葉輪轉(zhuǎn)速跟隨海水流速的變化而變化，使海流發(fā)電裝置運(yùn)行在最大功率曲線上的工況點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)海流發(fā)電裝置的最大能量捕獲。離網(wǎng)型海流發(fā)電裝置通常采用永磁同步發(fā)電機(jī)作為電能輸出環(huán)節(jié)，通常情況下，永磁同步發(fā)電機(jī)工作在額定轉(zhuǎn)速時(shí)的效率最大。由于海水流速是隨機(jī)波動(dòng)的，對(duì)于采用機(jī)械傳動(dòng)變速運(yùn)行方式的海流發(fā)電裝置來說，永磁同步發(fā)電機(jī)的工作轉(zhuǎn)速會(huì)跟隨葉輪轉(zhuǎn)速不斷變化，使得永磁同步發(fā)電機(jī)不能持續(xù)工作在額定轉(zhuǎn)速；而對(duì)于采用液壓傳動(dòng)變速運(yùn)行方式的海流發(fā)電裝置來說，通常采用電力電子設(shè)備調(diào)節(jié)永磁同步發(fā)電機(jī)負(fù)載特性的方法來控制永磁同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使永磁同步發(fā)電機(jī)工作在額定轉(zhuǎn)速，但電力電子設(shè)備的成本較聞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種離網(wǎng)型混合傳動(dòng)海流發(fā)電裝置，該海流發(fā)電裝置采用機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)兩種傳動(dòng)的混合傳動(dòng)方式，集成了機(jī)械傳動(dòng)的高傳動(dòng)效率和液壓傳動(dòng)的柔性傳動(dòng)兩種優(yōu)點(diǎn)。該海流發(fā)電裝置的控制方法可以同時(shí)保證葉輪運(yùn)行在變速運(yùn)行工作狀態(tài)和永磁同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行在恒頻工作狀態(tài)，使得葉輪捕獲最大功率和永磁同步發(fā)電機(jī)工作在額定轉(zhuǎn)速。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
一種離網(wǎng)型混合傳動(dòng)海流發(fā)電裝置，該海流發(fā)電裝置包括葉輪、控制器、機(jī)械液壓混合傳動(dòng)裝置和永磁同步發(fā)電機(jī)。葉輪捕獲海流能并將其轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，所述葉輪聯(lián)接機(jī)械液壓混合傳動(dòng)裝置并通過機(jī)械液壓混合傳動(dòng)裝置將能量傳遞給永磁同步發(fā)電機(jī)，永磁同步發(fā)電機(jī)輸出電能給負(fù)載。所述機(jī)械液壓混合傳動(dòng) 裝置包括第一齒輪、第一齒輪副、第二齒輪畐O、調(diào)速行星齒輪和調(diào)速液壓系統(tǒng)，所述第一齒輪的轉(zhuǎn)軸與所述葉輪相聯(lián)接。所述第一齒輪副包括相嚙合的第三齒輪和第四齒輪，所述第二齒輪副包括相嚙合的第五齒輪和第六齒輪。所述第三齒輪的轉(zhuǎn)軸與調(diào)速行星齒輪相聯(lián)接，所述第五齒輪的轉(zhuǎn)軸的一端與永磁同步發(fā)電機(jī)相聯(lián)接。所述調(diào)速液壓系統(tǒng)包括第一變量液壓泵、第二變量液壓泵、變量液壓馬達(dá)、蓄能器和油箱。所述第一變量液壓泵的輸出口分別與所述第二變量液壓泵的輸出口和變量液壓馬達(dá)的輸入口相連接，所述第一變量液壓泵的輸入口、所述第二變量液壓泵的輸入口和所述變量液壓馬達(dá)的輸出口均與所述油箱相連接。所述蓄能器連接在所述第一變量液壓泵的輸出口和所述第二變量液壓泵的輸出口相連接的管路上。所述第四齒輪的轉(zhuǎn)軸與所述第一變量液壓泵的輸入軸相聯(lián)接，所述變量液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)軸一端與所述第六齒輪的轉(zhuǎn)軸相聯(lián)接，所述變量液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)軸另一端聯(lián)接所述第二變量液壓泵的輸入軸。進(jìn)一步的，所述調(diào)速行星齒輪包括齒圈、行星輪、太陽輪、行星架和第二齒輪。所述第二齒輪與所述第一齒輪相嚙合，所述齒圈的轉(zhuǎn)軸與所述第五齒輪的轉(zhuǎn)軸的另一端相聯(lián)接，所述第三齒輪的轉(zhuǎn)軸與所述太陽輪相聯(lián)接。所述行星輪分別與所述齒圈和所述太陽輪相嚙合，所述行星輪均勻地安裝在行星架上并可繞其轉(zhuǎn)動(dòng)。所述行星架與所述第二齒輪固定聯(lián)接，所述行星架與所述第二齒輪可以繞所述太陽輪和所述第三齒輪的聯(lián)接軸旋轉(zhuǎn)。進(jìn)一步的，所述調(diào)速液壓系統(tǒng)還包括單向閥、截止閥和溢流閥。所述單向閥安裝在所述第一變量液壓泵的輸出口處，所述單向閥的輸出口分別與所述第二變量液壓泵的輸出口和所述變量液壓馬達(dá)的輸入口相連接。所述截止閥安裝在蓄能器的出口處，所述截止閥的一端與蓄能器相連接，所述截止閥的另一端連接所述單向閥與所述第一變量液壓泵相連接的管路。所述溢流閥的一端與所述變量液壓馬達(dá)的輸入口相連接，所述溢流閥的另一端連接油箱。進(jìn)一步的，所述葉輪主軸處設(shè)有第一轉(zhuǎn)速傳感器，所述永磁同步發(fā)電機(jī)的輸入軸處設(shè)有第二轉(zhuǎn)速傳感器，所述第一變量液壓泵的輸出口處設(shè)有壓力傳感器。所述控制器分別與流速傳感器、第一轉(zhuǎn)速傳感器、第二轉(zhuǎn)速傳感器、壓力傳感器、所述第一變量液壓泵的排量執(zhí)行機(jī)構(gòu)、所述第二變量液壓泵的排量執(zhí)行機(jī)構(gòu)和所述變量液壓馬達(dá)的排量執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行電氣連接。上述一種離網(wǎng)型混合傳動(dòng)海流發(fā)電裝置的控制方法:
I)每個(gè)海水流速都對(duì)應(yīng)一個(gè)最佳葉輪轉(zhuǎn)速ω_，使葉輪捕獲到最大功率；流速傳感器將采集到的海水流速信號(hào)r傳遞給控制器，控制器根據(jù)最優(yōu)尖速比λ opt計(jì)算得到當(dāng)前海水流速下的最佳葉輪轉(zhuǎn)速，并與當(dāng)前第一轉(zhuǎn)速傳感器采集到的葉輪轉(zhuǎn)速ω做比較，得出轉(zhuǎn)速偏差ω—控制器根據(jù)轉(zhuǎn)速偏差計(jì)算得到第一變量液壓泵的理論排量Dp，并將此時(shí)計(jì)算出的理論排量信號(hào)傳遞給第一變量液壓泵的排量執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)第一變量液壓泵的排量，使葉輪的轉(zhuǎn)速達(dá)到最佳轉(zhuǎn)速ω_。從而通過調(diào)節(jié)第一變量液壓泵的排量使葉輪運(yùn)轉(zhuǎn)在最佳轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)海流發(fā)電裝置的最大能量跟蹤控制；
2)第二轉(zhuǎn)速傳感器將采集到的永磁同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)傳遞給控制器，控制器將永磁同步發(fā)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速與當(dāng)前第二轉(zhuǎn)速傳感器采集到的轉(zhuǎn)速信號(hào)《8做比較，得出轉(zhuǎn)速偏差ω@?？刂破鞲鶕?jù)轉(zhuǎn)速偏差計(jì)算得到第二變量液壓泵的排量控制信號(hào)Dgp，并將此排量控制信號(hào)傳遞給第二變量液壓泵的排量執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)第二變量液壓泵的排量，使得變量液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速得到調(diào)節(jié)，從而間接調(diào)節(jié)永磁同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速ω g跟蹤永磁同步發(fā)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)永磁同步發(fā)電機(jī)的恒頻輸出控制。進(jìn)一步的，壓力傳感器將采集到的調(diào)速液壓系統(tǒng)的壓力信號(hào)Pm傳遞給控制器，控制器將目標(biāo)壓力Pm與當(dāng)前壓力傳感器采集到的調(diào)速液壓系統(tǒng)的壓力信號(hào)Pm做比較，得出壓力偏差匕?？刂破鞲鶕?jù)壓力偏差Pe計(jì)算得到變量液壓馬達(dá)的排量控制信號(hào)Dm，并將此排量控制信號(hào)傳遞給變量液壓馬達(dá)的排量執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)變量液壓馬達(dá)的排量，使調(diào)速液壓系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定在目標(biāo)壓力PM，實(shí)現(xiàn)調(diào)速液壓系統(tǒng)的恒壓控制。
采用本發(fā)明具有如下的有益效果:
1、離網(wǎng)型混合傳動(dòng)海流發(fā)電裝置可以為偏遠(yuǎn)海島解決用電問題，且不需要鋪設(shè)電纜線及設(shè)置長線路安裝時(shí)的升壓系統(tǒng)，節(jié)省成本。2、離網(wǎng)型混合傳動(dòng)海流發(fā)電裝置采用機(jī)械液壓混合傳動(dòng)方式，既有機(jī)械傳動(dòng)高效率的優(yōu)點(diǎn)，又可通過液壓傳動(dòng)的柔性傳動(dòng)減小海水流速引起的系統(tǒng)沖擊和振動(dòng)，降低齒輪箱的故障率，平緩機(jī)組輸出功率的波動(dòng)。3、離網(wǎng)型混合傳動(dòng)海流發(fā)電裝置的控制方法可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)葉輪的最大能量跟蹤控制、永磁同步發(fā)電機(jī)的恒 頻輸出控制以及調(diào)速液壓系統(tǒng)的恒壓控制，保證葉輪捕獲最大功率、永磁同步發(fā)電機(jī)工作在額定轉(zhuǎn)速和液壓系統(tǒng)壓力穩(wěn)定。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖1為本發(fā)明一種離網(wǎng)型混合傳動(dòng)海流發(fā)電裝置實(shí)施例的工作原理 圖2為海流發(fā)電裝置在不同流速下葉輪捕獲功率與轉(zhuǎn)速關(guān)系曲線；
圖3為本發(fā)明一種離網(wǎng)型混合傳動(dòng)海流發(fā)電裝置實(shí)施例的控制策略。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1。一種離網(wǎng)型混合傳動(dòng)海流發(fā)電裝置，該海流發(fā)電裝置包括葉輪1、控制器2、機(jī)械液壓混合傳動(dòng)裝置3和永磁同步發(fā)電機(jī)4。葉輪I在海水的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，捕獲海流能并將其轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，所述葉輪I與機(jī)械液壓混合傳動(dòng)裝置3相聯(lián)接，機(jī)械液壓混合傳動(dòng)裝置3將葉輪捕獲的能量傳遞給永磁同步發(fā)電機(jī)4，所述永磁同步發(fā)電機(jī)4將傳遞來的能量轉(zhuǎn)換為電能輸出給負(fù)載5。所述機(jī)械液壓混合傳動(dòng)裝置3包括第一齒輪31、第一齒輪副32、第二齒輪副33、調(diào)速行星齒輪和調(diào)速液壓系統(tǒng)8，所述第一齒輪31的轉(zhuǎn)軸與所述葉輪I相聯(lián)接。所述調(diào)速液壓系統(tǒng)8包括第一變量液壓泵82、第二變量液壓泵87、變量液壓馬達(dá)88、蓄能器84、油箱81、單向閥83、截止閥85和溢流閥86。所述第一齒輪副32包括相嚙合的第三齒輪321和第四齒輪322，所述第二齒輪副33包括相嚙合的第五齒輪331和第六齒輪332。所述調(diào)速行星齒輪包括齒圈71、行星輪72、太陽輪73、行星架74和第二齒輪75。所述第二齒輪75與所述第一齒輪31相哨合,所述第五齒輪331的轉(zhuǎn)軸的一端與永磁同步發(fā)電機(jī)4相聯(lián)接，所述第五齒輪331的轉(zhuǎn)軸的另一端與所述齒圈71的轉(zhuǎn)軸相聯(lián)接。所述行星輪72分別與所述齒圈71和所述太陽輪73相嚙合，所述行星輪72均勻地安裝在行星架74上并可繞其轉(zhuǎn)動(dòng)。所述行星架74與所述第二齒輪75固定聯(lián)接，所述行星架74與所述第二齒輪75可以繞所述太陽輪73和所述第三齒輪321的聯(lián)接軸旋轉(zhuǎn)。所述第三齒輪321的轉(zhuǎn)軸與所述太陽輪73相聯(lián)接，所述第四齒輪322的轉(zhuǎn)軸與所述第一變量液壓泵82的輸入軸相聯(lián)接，所述變量液壓馬達(dá)88的轉(zhuǎn)軸一端與所述第六齒輪332的轉(zhuǎn)軸相聯(lián)接，所述變量液壓馬達(dá)88的轉(zhuǎn)軸另一端聯(lián)接所述第二變量液壓泵87的輸入軸。在所述調(diào)速液壓系統(tǒng)8中，所述第一變量液壓泵82的輸出口與所述單向閥83的輸入口相連接，所述單向閥83的輸出口分別與所述第二變量液壓泵87的輸出口和變量液壓馬達(dá)88的輸入口相連接。所述第一變量液壓泵82的輸入口、所述第二變量液壓泵87的輸入口和所述變量液壓馬達(dá)88的輸出口均與所述油箱81相連接。所述溢流閥86的一端與所述變量液壓馬達(dá)88的輸入口相連接，所述溢流閥86的另一端連接油箱81。所述蓄能器84與所述截止閥85的輸入口相連接，所述截止閥85的輸出口連接在所述單向閥83的輸出口和所述第二變量液壓泵87的輸出口相連接的管路上。所述蓄能器84的作用是:緩沖第一變量液壓泵82調(diào)節(jié)葉輪轉(zhuǎn)速時(shí)輸出的油液壓力波動(dòng)，減小作用在機(jī)械結(jié)構(gòu)上的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)；同時(shí)，在葉輪捕獲的海流能多于負(fù)載5所需能量時(shí)，暫時(shí)存儲(chǔ)多余的能量；在葉輪捕獲的海流能少于負(fù)載所需能量時(shí)，將暫時(shí)存儲(chǔ)的多余的能量釋放出來。所述第一變量液壓泵82的作用是:`隨著海水流速的波動(dòng)，調(diào)節(jié)葉輪轉(zhuǎn)速跟蹤海水流速的波動(dòng)，使得葉輪捕獲最大功率。所述第二變量液壓泵87的作用是:根據(jù)葉輪捕獲海流能的多少和負(fù)載5所需能量的多少，調(diào)節(jié)永磁同步發(fā)電機(jī)4輸出的功率與負(fù)載5所需功率相匹配，使得永磁同步發(fā)電機(jī)4的工作轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在額定轉(zhuǎn)速。所述葉輪I主軸處設(shè)有第一轉(zhuǎn)速傳感器62，所述永磁同步發(fā)電機(jī)4的輸入軸處設(shè)有第二轉(zhuǎn)速傳感器63，所述第一變量液壓泵82的輸出口處設(shè)有壓力傳感器64。所述控制器2分別與流速傳感器61、第一轉(zhuǎn)速傳感器62、第二轉(zhuǎn)速傳感器63、壓力傳感器64、所述第一變量液壓泵82的排量執(zhí)行機(jī)構(gòu)、所述第二變量液壓泵87的排量執(zhí)行機(jī)構(gòu)和所述變量液壓馬達(dá)88的排量執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行電氣連接。參照?qǐng)D1、圖2和圖3，闡述本發(fā)明一種離網(wǎng)型混合傳動(dòng)海流發(fā)電裝置實(shí)施例的控制方法，該控制方法包括三個(gè)控制部分，即葉輪最大功率跟蹤控制、永磁同步發(fā)電機(jī)恒頻輸出控制和調(diào)速液壓系統(tǒng)恒壓控制，具體控制方法如下所述:
O葉輪最大功率跟蹤控制
根據(jù)Betz理論，離網(wǎng)型混合傳動(dòng)海流發(fā)電裝置的葉輪I從海水中捕獲的功率為:P =^fl ^'3CP
式中，Z7為葉輪捕獲功率，P為海水密度，^為葉輪I的掃截面積，r為海水流速， 為葉輪I的功率系數(shù)。對(duì)于不同的海水流速，都有一個(gè)最大功率與其相對(duì)應(yīng)。如圖2所示為不同海水流速(如V1-V4)下的葉輪I捕獲功率/7與葉輪轉(zhuǎn)速ω的關(guān)系曲線，對(duì)應(yīng)每個(gè)海水流速都有一個(gè)最大功率點(diǎn)(點(diǎn)A、B、C、D)，連接這些曲線的最大功率點(diǎn)即可得到葉輪I的最大功率曲線。在最大功率曲線的每個(gè)點(diǎn)上，葉輪I捕獲功率的變化相對(duì)于葉輪轉(zhuǎn)速ω的變化為
零，此時(shí)，葉輪I捕獲最大功率，即
權(quán)利要求
1.一種離網(wǎng)型混合傳動(dòng)海流發(fā)電裝置，該海流發(fā)電裝置包括葉輪(I)、控制器(2)、機(jī)械液壓混合傳動(dòng)裝置(3)和永磁同步發(fā)電機(jī)(4);葉輪(I)捕獲海流能并將其轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，所述葉輪(I)聯(lián)接機(jī)械液壓混合傳動(dòng)裝置(3 )并通過機(jī)械液壓混合傳動(dòng)裝置(3 )將能量傳遞給永磁同步發(fā)電機(jī)(4)，永磁同步發(fā)電機(jī)(4)輸出電能給負(fù)載(5);所述機(jī)械液壓混合傳動(dòng)裝置(3)包括第一齒輪(31)、第一齒輪副(32)、第二齒輪副(33)、調(diào)速行星齒輪和調(diào)速液壓系統(tǒng)(8)，所述第一齒輪(31)的轉(zhuǎn)軸與所述葉輪(I)相聯(lián)接；所述第一齒輪副(32)包括相嚙合的第三齒輪(321)和第四齒輪(322)，所述第二齒輪副(33)包括相嚙合的第五齒輪(331)和第六齒輪(332);所述第三齒輪(321)的轉(zhuǎn)軸與調(diào)速行星齒輪相聯(lián)接，所述第五齒輪(331)的轉(zhuǎn)軸的一端與永磁同步發(fā)電機(jī)(4)相聯(lián)接，其特征在于 所述調(diào)速液壓系統(tǒng)(8)包括第一變量液壓泵(82)、第二變量液壓泵(87)、變量液壓馬達(dá)(88)、蓄能器(84)和油箱(81);所述第一變量液壓泵(82)的輸出口分別與所述第二變量液壓泵(87)的輸出口和變量液壓馬達(dá)(88)的輸入口相連接，所述第一變量液壓泵(82)的輸入口、所述第二變量液壓泵(87)的輸入口和所述變量液壓馬達(dá)(88)的輸出口均與所述油箱(81)相連接；所述蓄能器(84)連接在所述第一變量液壓泵(82)的輸出口和所述第二變量液壓泵(87)的輸出口相連接的管路上； 所述第四齒輪(322)的轉(zhuǎn)軸與所述第一變量液壓泵(82)的輸入軸相聯(lián)接，所述變量液壓馬達(dá)(88)的轉(zhuǎn)軸一端與所述第六齒輪(332)的轉(zhuǎn)軸相聯(lián)接，所述變量液壓馬達(dá)(88)的轉(zhuǎn)軸另一端聯(lián)接所述第二變量液壓泵(87)的輸入軸。
2.如權(quán)利要求I所述的一種離網(wǎng)型混合傳動(dòng)海流發(fā)電裝置，其特征在于所述調(diào)速行星齒輪包括齒圈(71)、行星輪(72)、太陽輪(73)、行星架(74)和第二齒輪(75);所述第二齒輪(75)與所述第一齒輪(31)相嚙合，所述齒圈(71)的轉(zhuǎn)軸與所述第五齒輪(331)的轉(zhuǎn)軸的另一端相聯(lián)接，所述第三齒輪(321)的轉(zhuǎn)軸與所述太陽輪(73)相聯(lián)接；所述行星輪(72)分別與所述齒圈(71)和所述太陽輪(73)相嚙合，所述行星輪(72)均勻地安裝在行星架(74)上并可繞其轉(zhuǎn)動(dòng)；所述行星架(74)與所述第二齒輪(75)固定聯(lián)接，所述行星架(74)與所述第二齒輪(75)可以繞所述太陽輪(73)和所述第三齒輪(321)的聯(lián)接軸旋轉(zhuǎn)。
3.如權(quán)利要求I或2所述的一種離網(wǎng)型混合傳動(dòng)海流發(fā)電裝置，其特征在于所述調(diào)速液壓系統(tǒng)(8 )還包括單向閥(83 )、截止閥(85 )和溢流閥(86 );所述單向閥(83 )安裝在所述第一變量液壓泵(82)的輸出口處，所述單向閥(83)的輸出口分別與所述第二變量液壓泵(87)的輸出口和所述變量液壓馬達(dá)(88)的輸入口相連接；所述截止閥(85)安裝在蓄能器(84)的出口處，所述截止閥(85)的一端與蓄能器(84)相連接，所述截止閥(85)的另一端連接所述單向閥(83)與所述第一變量液壓泵(82)相連接的管路；所述溢流閥(86)的一端與所述變量液壓馬達(dá)(88)的輸入口相連接，所述溢流閥(86)的另一端連接油箱(81)。
4.如權(quán)利要求3所述的一種離網(wǎng)型混合傳動(dòng)海流發(fā)電裝置，其特征在于所述葉輪(I)主軸處設(shè)有第一轉(zhuǎn)速傳感器(62)，所述永磁同步發(fā)電機(jī)(4)的輸入軸處設(shè)有第二轉(zhuǎn)速傳感器(63)，所述第一變量液壓泵(82)的輸出口處設(shè)有壓力傳感器(64);所述控制器(2)分別與流速傳感器(61)、第一轉(zhuǎn)速傳感器(62)、第二轉(zhuǎn)速傳感器(63)、壓力傳感器(64)、所述第一變量液壓泵(82)的排量執(zhí)行機(jī)構(gòu)、所述第二變量液壓泵(87)的排量執(zhí)行機(jī)構(gòu)和所述變量液壓馬達(dá)(88)的排量執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行電氣連接。
5.如權(quán)利要求I所述的一種離網(wǎng)型混合傳動(dòng)海流發(fā)電裝置的控制方法，其特征在于1)每個(gè)海水流速都對(duì)應(yīng)一個(gè)最佳葉輪轉(zhuǎn)速ω_，使葉輪(I)捕獲到最大功率；流速傳感器(61)將采集到的海水流速信號(hào)r傳遞給控制器(2)，控制器(2)根據(jù)最優(yōu)尖速比λ opt計(jì)算得到當(dāng)前海水流速下的最佳葉輪轉(zhuǎn)速，并與當(dāng)前第一轉(zhuǎn)速傳感器(62)采集到的葉輪轉(zhuǎn)速ω做比較，得出轉(zhuǎn)速偏差;控制器(2)根據(jù)轉(zhuǎn)速偏差0^計(jì)算得到第一變量液壓泵(82)的理論排量Dp，并將此時(shí)計(jì)算出的理論排量信號(hào)傳遞給第一變量液壓泵(82)的排量執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)第一變量液壓泵(82)的排量，使葉輪(I)的轉(zhuǎn)速達(dá)到最佳轉(zhuǎn)速;從而通過調(diào)節(jié)第一變量液壓泵(82)的排量使葉輪(I)運(yùn)轉(zhuǎn)在最佳轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)海流發(fā)電裝置的最大能量跟蹤控制； 2)第二轉(zhuǎn)速傳感器(63)將采集到的永磁同步發(fā)電機(jī)(4)的轉(zhuǎn)速信號(hào)傳遞給控制器(2)，控制器(2)將永磁同步發(fā)電機(jī)(4)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速《^與當(dāng)前第二轉(zhuǎn)速傳感器(63)采集到的轉(zhuǎn)速信號(hào)做比較，得出轉(zhuǎn)速偏差ω@;控制器(2)根據(jù)轉(zhuǎn)速偏差計(jì)算得到第二變量液壓泵(87)的排量控制信號(hào)Dgp，并將此排量控制信號(hào)傳遞給第二變量液壓泵(87)的排量執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)第二變量液壓泵(87)的排量，使得變量液壓馬達(dá)(88)的轉(zhuǎn)速得到調(diào)節(jié)，從而間接調(diào)節(jié)永磁同步發(fā)電機(jī)(4)的轉(zhuǎn)速跟蹤永磁同步發(fā)電機(jī)(4)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)永磁同步發(fā)電機(jī)(4)的恒頻輸出控制。
6.如權(quán)利要求5所述的一種離網(wǎng)型混合傳動(dòng)海流發(fā)電裝置的控制方法，其特征在于壓力傳感器(64)將采集到的調(diào)速液壓系統(tǒng)(8)的壓力信號(hào)Pm傳遞給控制器(2)，控制器(2)將目標(biāo)壓力Pm與當(dāng)前壓力傳感器(64)采集到的調(diào)速液壓系統(tǒng)(8)的壓力信號(hào)Pm做比較，得出壓力偏差Pe ;控制器(2)根據(jù)壓力偏差Pe計(jì)算得到變量液壓馬達(dá)(88)的排量控制信號(hào)Dm，并將此排量控制信號(hào)傳遞給變量液壓馬達(dá)(88)的排量執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)變量液壓馬達(dá)(88)的排量，使調(diào)速液壓系統(tǒng)(8)的壓力穩(wěn)定在目標(biāo)壓力Pm，實(shí)現(xiàn)調(diào)速液壓系統(tǒng)(8)的恒壓控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種離網(wǎng)型混合傳動(dòng)海流發(fā)電裝置及其控制方法，該海流發(fā)電裝置包括葉輪、控制器、機(jī)械液壓混合傳動(dòng)裝置和永磁同步發(fā)電機(jī)。葉輪捕獲海流能并將其轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，并通過機(jī)械液壓混合傳動(dòng)裝置將能量傳遞給永磁同步發(fā)電機(jī)，永磁同步發(fā)電機(jī)輸出電能給負(fù)載。所述機(jī)械液壓混合傳動(dòng)裝置包括第一齒輪、第一齒輪副、第二齒輪副、調(diào)速行星齒輪和調(diào)速液壓系統(tǒng)，通過調(diào)速液壓系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用，可以調(diào)節(jié)葉輪轉(zhuǎn)速使葉輪捕獲最大功率和永磁同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速使其工作在額定轉(zhuǎn)速。該離網(wǎng)型混合傳動(dòng)海流發(fā)電裝置的控制方法可以保證葉輪最大功率跟蹤控制、調(diào)速液壓系統(tǒng)恒壓控制和永磁同步發(fā)電機(jī)恒頻輸出控制，提高整個(gè)裝置的能量傳遞效率和發(fā)電效率。
文檔編號(hào)F03B15/00GK103256168SQ201310166789
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月9日
發(fā)明者涂樂, 石茂順, 李偉, 林勇剛, 劉宏偉 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)