[发明专利]基于波力发电液压PTO系统的综合特性曲线获取方法

说明书

本发明涉及一种基于波力发电液压PTO系统的综合特性曲线获取方法，用测功机替换发电机后进行能量实验从而确定不同主油路流量Q、不同主轴转速n和不同液压马达进出口压差Δp下的运行效率η，在以液压马达进出口压差Δp为纵坐标、主轴转速n为横坐标的Δp‑n直角坐标系中作出模型综合特性曲线，模型综合特性曲线包括等排量线、等机械转矩线和等效率线，在以主油路流量Q为纵坐标、液压马达出力N为横坐标的Q‑N直角坐标系中作出运转特性曲线，运转特性曲线包括等效率线、最大流量线、最小流量线和出力限制线。本发明能够实现波力发电液压PTO系统在复杂海况下连续高效的电能输出。

技术领域

本发明属于波浪能发电领域，具体涉及一种基于波力发电液压PTO系统的综合特性曲线获取方法。

背景技术

波浪能作为一种清洁可再生能源，储量大且源源不断，通过波力发电装置能够给海岛上的军事设施和居民提供清洁电能。波力发电装置的能量转换系统由捕能系统和PTO系统组成，捕能系统俘获波浪能，将波浪能转换成机械能，PTO系统将机械能转换成稳定的电能输出，PTO系统根据其传动方式的不同，可分为液压式、气动式、液动式、机械传动式、特殊电机式。

目前PTO系统多采用液压式，波力发电液压PTO系统一般包括液压缸、液压马达、发电机、液压油路以及各种用于蓄能、换向、调速和泄压的液压功能元件，液压马达与发电机的主轴连接，捕能系统将波浪能转换成机械能并推动液压缸的活塞杆往复运动，活塞杆的往复运动带动液压油在液压油路内运动从而推动液压马达转动，液压马达通过主轴带动发电机转动产生电能。

由于波力发电液压PTO系统在不同海况下活塞杆往复运动规律不同、得到的主油路中流量Q不同，因此需要通过调节液压马达的排量V维持主轴转速n为发电机额定转速n₀、通过发电机的矢量控制调节主轴的机械转矩T从而稳定液压马达进出口压差Δp，进而使PTO系统工作在该流量和n₀下的高效区，但是，现有的波力发电液压PTO系统没有统一的综合特性曲线指导其选型设计和运行控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于波力发电液压PTO系统的综合特性曲线获取方法，本发明提出并获取的模型综合特性曲线和运转特性曲线可用于指导波力发电液压PTO系统的选型设计和运行控制，实现波力发电液压PTO系统在复杂海况下连续高效的电能输出。

本发明所采用的技术方案是：

一种基于波力发电液压PTO系统的综合特性曲线获取方法，在波力发电液压PTO系统中，用测功机替换发电机后进行能量实验，确定不同主油路流量Q、不同主轴转速n和不同液压马达进出口压差Δp下的运行效率η，在以液压马达进出口压差Δp为纵坐标、主轴转速n为横坐标的Δp-n直角坐标系中作出模型综合特性曲线，模型综合特性曲线包括等排量线、等机械转矩线和等效率线，在以主油路流量Q为纵坐标、液压马达出力N为横坐标的Q-N直角坐标系中作出运转特性曲线，运转特性曲线包括等效率线、最大流量线、最小流量线和出力限制线。

进一步地，所述的波力发电液压PTO系统包括发电机、补油箱、主油路、支油路和两个单作用单杆液压缸，两个单作用单杆液压缸的无杆腔各自通过两条支油路分别与主油路的进、出口端连接，主油路上设有变排量液压马达、蓄能器和比例调速阀，变排量液压马达与发电机的主轴连接，连接主油路进口端的支油路上均设有只能向主油路进口端开启的单向阀，连接主油路出口端的支油路上均设有只能向单作用单杆液压缸的无杆腔开启的单向阀，一个支油路上设有溢流阀，补油箱分别与主油路出口端和溢流阀连接，两个单作用单杆液压缸的活塞杆分别与一个齿条的两端连接成一个整体，齿条与摆臂上的齿轮啮合，摆臂设在船体上。

进一步地，运行效率η＝测功机测得的液压马达出力M捕能系统输入两个单作用单杆液压缸的机械功率。

进一步地，获取某一主油路流量Q下的模型综合特性曲线的步骤包括：

S1.绘制所述主油路流量Q下的等机械转矩线；