[发明专利]一种漂浮式风能-波浪能联合发电装置及其控制方法

权利要求书

1.一种漂浮式风能-波浪能联合发电装置，包括风力发电模块、波浪能发电模块和漂浮式平台，其特征在于：

所述风力发电模块包括塔筒以及设置于所述塔筒顶端的风力发电机；所述漂浮式平台设置于所述塔筒的底端，漂浮式平台通过锚链与海床连接；

所述波浪能发电模块包括固定在所述漂浮式平台侧面的液压系统、通过连接臂铰接在所述漂浮式平台侧面的浮子，以及铰接在所述漂浮式平台与所述连接臂之间的液压缸；所述浮子在海水的作用下上下起伏，带动所述连接臂上下摆动，同时所述液压缸做往复运动，驱动所述液压系统运转并带动液压马达和液压发电机旋转发电；

所述液压系统包括可调式节流阀和液控单向阀，所述可调式节流阀用于调节液压系统流量，从而控制所述液压缸往复运动的阻尼，并通过所述液压缸与浮筒之间的相互作用力减小漂浮式平台的运动响应；所述液控单向阀用于封闭液压系统油路和锁定液压缸，实现波浪能发电装置的停机；

基于所述漂浮式风能-波浪能联合发电装置实现的液压系统控制方法，包括以下步骤：

步骤1)设定波浪能发电模块的工作波高范围，波高上限为h_max；设定波浪能发电模块为三组；

步骤2)实时检测波高值h，联合发电装置的摇摆运动的角速度ω_p及其方向，三组波浪能发电模块的角速度ω₁，ω₂，ω₃及其方向；

步骤3)判断当前波高值是否在波浪能发电模块工作波高范围以内，若hh_max，则锁定液压缸，将波浪能发电模块提离水面锁定并停止工作；

步骤4)若h≤h_max，则根据联合发电装置的摇摆运动方向和三组波浪能发电模块位置计算得到三组波浪能发电模块与联合发电装置摇摆运动所在平面的夹角θ₁，θ₂，θ₃；

步骤5)计算三组波浪能发电模块角速度ω₁，ω₂，ω₃在联合发电装置摇摆运动所在平面内投影的角速度，计算公式为：

步骤6)以联合发电装置摇摆运动方向为正方向，判断ω_p-ω_i的符号，若ω_p-ω_i0，即表示在该平面内波浪能发电模块相对于联合发电装置的相对角速度为负，则需增大该波浪能发电模块的液压系统阻尼；若ω_p-ω_i0，即表示在该平面内波浪能发电模块相对于联合发电装置的相对角速度为正，则需减小该波浪能发电模块的液压系统阻尼；

步骤7)计算三组波浪能发电模块中液压缸的最优阻尼B₁，B₂，B₃，求解条件为：

在此限制条件下结合步骤6)，通过数值方法确定允许范围内三组液压缸的最优阻尼B₁，B₂，B₃；

步骤8)根据液压缸的最优阻尼B₁，B₂，B₃控制液压缸达到该阻尼值；

步骤9)重复步骤2)～8)，直至装置停止工作。

2.根据权利要求1所述的漂浮式风能-波浪能联合发电装置，其特征在于：所述的漂浮式平台包括连接在所述塔筒底部的桁架结构和安装在所述桁架结构上的浮筒，所述的波浪能发电模块安装在所述浮筒外壁上。

3.根据权利要求2所述的漂浮式风能-波浪能联合发电装置，其特征在于：所述的浮筒以塔筒为中心，均匀布置于所述桁架结构的周围。

4.根据权利要求1所述的漂浮式风能-波浪能联合发电装置，其特征在于：所述的液压缸的一端通过第一铰链连接在所述漂浮式平台侧面，另一端通过第二铰链连接在所述连接臂上；所述连接臂的端部通过第三铰链连接在所述漂浮式平台侧面。

5.根据权利要求1所述的漂浮式风能-波浪能联合发电装置，其特征在于：所述的液压缸为双行程液压缸。

6.根据权利要求1所述的漂浮式风能-波浪能联合发电装置，其特征在于：所述的波浪能发电模块还包括用于实时检测波高的波高仪，以及用于检测混合发电平台摇摆的位移和速度的姿态传感器。