[发明专利]水下涡轮机控制的改进无效
申请号: | 201080022504.3 | 申请日: | 2010-05-21 |
公开(公告)号: | CN102439286A | 公开(公告)日: | 2012-05-02 |
发明(设计)人: | 约翰·基尔 | 申请(专利权)人: | 亚特兰蒂斯能源有限公司 |
主分类号: | F03B15/00 | 分类号: | F03B15/00;F03B13/10 |
代理公司: | 隆天国际知识产权代理有限公司 72003 | 代理人: | 李琳;张龙哺 |
地址: | 新加坡*** | 国省代码: | 新加坡;SG |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 水下 涡轮机 控制 改进 | ||
技术领域
本发明一般涉及一种适用于控制水下发电单元的操作的系统和方法。
背景技术
从水流中发电的技术为已知的。然而,许多已知的用于从水流发电的系统不易于控制。为了连接电网和电源,具有可预测和可控的功率输出是有用的。
尽管在特定位置处水的流动一般以可预测的方式变化(通常例如潮汐的退潮和流动),然而当一些成分(component)不会以某种方式无限地变化或一点都不会变化时,这些变化会改变可从水下发电单元提取出的功率以及提取功率的效率。此外,会存在流动以不可预测的方式(诸如来自一些气象(frontal)、月亮或其它种不可预见的事件)改变的时间。这会以不可期望的形式增加水流或者根据频率和/或幅度的变化增加水流,结果会对效率和元件(componentry)造成负面影响。
此外,水环境包括不可预测的因素,诸如大的和小的浅海生命、垃圾、淤泥、生长物以及其它复杂的因素。目前的控制系统还不能够应对这些各种输出风险因素。
本发明寻求改善上述提及缺点中一个或多个。
发明内容
在第一方案中,本发明提供一种用于控制水下发电机的操作的系统,该系统包括:
仪表(meter),用于测量或指示与所述水下发电机的叶片(blade)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;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,该存储器包含有适于由CPU执行的程序,其中所述CPU和/或存储器为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操作参数。
优选地,仪表包括用于直接或间接测量或指示叶片速度和内部水流的适合仪表,包括转速计、流量计、电表、伏特计、功率计、欧姆表或其它类似的仪表。
由所述驱动器改变的操作参数可包括叶片的转速。
在该系统的操作中存在一些情况,其中外部电力和/或VSD可被用于启动或继续使马达以最小或期望速度进行旋转,以确保最佳电力产生。如果需要的话,控制系统可启动从电网中抽取电力,以对涡轮机通电。
优选地,所述系统控制涡轮机,从而以给定的水流速使电力的产生最优化。典型地,流速小于约10哩/小时(knot),小于约8哩/小时,小于约6哩/小时,或介于约1-5哩/小时之间。水流速可为潮汐、河流、流出口(outflow)、或海洋或大海中的水流。本发明尤其适于以小于约5哩/小时的低流速控制安装在环境中的水轮机,以提供最佳的功率或电力产生。该系统可被用于控制上至约8哩/小时的涡轮机。
所述涡轮机可为基于轨迹的涡轮机(track-based turbine)或回转支承(slew-ring)涡轮机,也可为如在亚特兰蒂斯资源股份私人有限公司(Atlantis Resources Corporation Pte Limited)申请的WO 2005/028857、WO 2005/119052以及WO 2007/070935中所描述的涡轮机。
如果所述涡轮机为基于轨迹的涡轮机,则所述涡轮机可具有运行一个或多个发电机的一个动力输出轴,或运行多个发电机的多个动力输出轴。
优选地,其它仪表被设置为测量诸如下述的动作或数量:水流方向,水流的相对位置,负载,扭矩,水中的高度或位置,马达叶片或叶形片(foil)的提升,马达叶片或叶形片的拖动(trailing),扭矩、功率输出,所产生的电,功率负载等。
优选地,还提供下述仪表,包括:用于检测潜在或实际障碍物的声纳器件;用于以流速剖面仪形式测量动作的组件;用于测量环境空气或环境水的温度或马达温度、或液压油温度的热电偶;接收与涡轮机的偏航或线性定位(positioning)相关的角度或高度测量结果的传感器(transducer);一个或多个水下或水上摄像机,用于检测潜在或实际障碍物;一个或多个传感器,用于测量涡轮机速度或所产生的功率、所产生的电压、所产生的相位;潮汐信息;保险丝,连接或中继检查线路;以及上述的组合。
在优选实施例中,所述驱动器可为下述中的一个或多个:液压马达,用于改变该表叶片的斜度(pitch)或攻角(attack angle);涡轮机在海床平面上方的偏航角或高度;发电机或变换器,来改变输入到涡轮机的扭矩,以影响其转速;报警装置;以及上述的组合。
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