[发明专利]水下涡轮机控制的改进

权利要求书

1.一种用于控制水下发电机的操作的系统，所述系统包括：

仪表或器件，用于测量与水下发电机的叶片速度和内部水流相关联的所选属性；

驱动器，用于改变所述水下发电机的操作中的一个或多个所选方面；以及

数据处理装置，包括中央处理单元(CPU)以及操作为连接至所述CPU的存储器，所述存储器包含有适于由所述CPU执行的程序，其中所述CPU和/或所述存储器操作为适于接收来自所述仪表的信息以计算叶尖速比(TSR或λ)，并响应于所计算的TSR或λ对所述驱动器执行指令来改变所述水下发电机的一个或多个所选的操作参数。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述仪表选自一个群组，该群组包括转速计、流量计、电表、伏特计、功率计、欧姆表、声学多普勒流速剖面仪、应变仪、传感器以及热电偶。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述系统包括涡轮机，该涡轮机为基于轨迹式、回转支承式、或中心轴式的涡轮机。

4.根据权利要求1、2或3所述的系统，其中所述驱动器选自一个群组，该群组包括用于改变叶片转速的变速驱动器、用于改变所述涡轮机在海床平面上方的偏航角或高度的液压马达、用于改变输入到所述涡轮机的扭矩以影响其速度的发电机或变换器、以及报警器。

5.根据权利要求1-4任一项所述的系统，其中所述水下发电机为中心轴式水轮机的形式，其包括：

发电机；

第一叶片组，操作为安装在所述发电机上，用于响应于来自所选方向的流动水以所选方向旋转；以及

第二叶片组，操作为安装在所述发电机上用于旋转，并操作为连接至所述第一叶片组，所述第二叶片组被设置为与所述第一叶片组共轴，并在所述第一叶片组的下行或在所述第一叶片组的尾流区中；

其中所述发电机适于由至少一个叶片组驱动，以及所述发电机通常共轴地设置在所述第一叶片组和所述第二叶片组之间。

6.根据权利要求5所述的系统，其中设置有离合器或制动配置，以使所述第一叶片组从所述第二叶片组分开或可选择为将所述第一叶片组与所述第二叶片组一起锁定。

7.根据权利要求5或6所述的系统，其中可在所述叶片组之间设置耦接装置，该耦接装置以与所述第一叶片组相反的方向驱动所述第二叶片组。

8.根据权利要求1-7任一项所述的系统，其中，在操作中，通过使用位于与涡轮机或系统相关联的位置的变速驱动器(VSD)改变所述发电机中的功率负载，来改变所述叶片或叶形片的转速。

9.一种用于控制水下发电机的操作的方法，其中所述水下发电机具有响应于水流进行运动的多个叶片或多个叶形片，所述方法包括下述步骤：

测量与所述水下发电机的叶片或叶形片速度以及内部水流相关联的所述发电机或环境环流的所选属性；

处理测量结果以计算叶尖速比(TSR或λ)；以及

响应于所计算的TSR或λ指示驱动器来改变所述叶片或叶形片的速度。

10.一种用于控制水轮机的操作的数据处理装置，包括：

中央处理单元(CPU)；以及

存储器，操作为连接至所述CPU，所述存储器包括适于由所述CPU执行的程序，其中所述CPU和所述存储器都操作为适于接收来自用于测量或指示与水下发电机的叶片速度和内部水流相关联的所选属性的仪表的信息，并操作为适于计算叶尖速比(TSR)并发送指令给驱动器以改变叶片或叶形片的速度。

11.一种用于控制水下发电机的操作的数据处理装置，包括：

中央控制器，包括中央处理单元(CPU)和操作为连接至所述CPU的存储器；

至少一个终端，适于与所述中央控制器相通信，用于发送来自仪表的信息，其中所述仪表用于测量或指示与所述水下发电机的叶片速度和内部水流相关联的所选属性；

所述中央控制器中的所述存储器包含适于由所述CPU执行的程序，用于接收与转速计输出和流量计输出相关的信息、计算叶尖速比(TSR或λ)、以及发送指令给所述终端，以响应于所计算的TSR或λ改变叶片速度。