[发明专利]波能吸收装置，动力输出组件以及波能系统

说明书

技术领域

本发明总体上涉及波能吸收装置、包括能量存储器的动力输出装置和发电机组件，将多个波能吸收单元连接到公用的动力输出装置和发电机组件的液压收集系统，其中，施加到每个波能吸收装置的力可以在没有来自能量存储器的显着干扰的前提下被独立地控制。

背景技术

用于控制施加到浮筒的阻尼力的策略被广泛研究以增加波能转换器的动力捕获。使用的最佳阻尼力很大程度上取决于波的大小。如果没有施加最佳阻尼力，则浮筒将通过波而被或者过度地或者过少地抑制，并因此将捕获较少的动力。

最常用的控制策略是所谓的被动加载(passive loading)，并且这通常与被认为是最佳控制策略的无功控制(reactive control)相比较。被动加载施加与浮筒的速度成比例的阻尼力，并且无功控制施加最佳阻尼并且控制浮筒的相位以与波共振。由于阻尼力的相对于速度成比例的特性，被动加载提供了相对于从波提取的平均动力的非常高的峰值力，并且阻尼力分布对于获取每个波中的最大动力不是最佳的。无功控制提供了更好的动力捕获，但控制相位所需的力高于阻尼所需的力，并且必须在波浪运动的一些情况下施加以推动浮筒，并且因此需要在系统中反转动力。这对于动力输出系统的部件尺寸和效率是一个挑战。恒定阻尼是与被动加载相比能够以更小的力获取更多动力的另一种控制策略，并且其比无功控制更有效，但其不控制相位，并因此与无功控制相比获取更少的动力。

动力输出装置中的能量存储器减小了尺寸要求并且增加了动力输出装置中的部件的效率，并且这对于成本有效的系统以及提供足够的动力输出质量是必要的。但是当在发电机之前对动力输出装置增加储能时，通常难以控制阻尼力。包括气缸、蓄能器和马达的液压动力输出装置将施加与蓄能器中存储的能量的水平成比例的阻尼力。

对于重力存储器与根据专利公开No.WO2014/0055033的液压动力输出装置连接，液压压力不取决于蓄能器中存储的能量的水平，而是液压压力与蓄能器中的重物的质量、其加速度以及从重物到浮筒的传动比成比例。在固定传动比下，阻尼力接近恒定，这意味着动力获取性能将不是最优的。专利公开No.WO2014/0055033示出了可能利用重物与浮筒之间的可变传动比来调节阻尼力，例如，可变排量液压马达，其轴连接到行星齿轮箱中的行星架(carrier)。这允许系统压力的快速控制，并且由此通过具有固定排量的液压缸施加到浮筒的阻尼力的快速控制，其通常用于波能装置中的液压动力输出装置中。然而，这具有如下限制：阻尼力仅可以在多个浮筒通过液压收集系统附接到具有集中消除和转换为电力的毂系统中的公用液压马达的情况下被共同控制。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种装置，该装置能够独立控制施加到附接于公用的液压收集系统及中央动力输出装置和发电机组件的多个浮筒的力，该装置或多或少独立于发电机和系统压力的控制，并因此独立于动力输出装置中能量存储器的使用。本发明的另一个目的是提供一种更有效的多排量泵布置，其使得能够以使用存储在动力输出装置中的能量的方式实现无功控制，以优化动力捕获，而不会给系统添加显著的损失。另一目的是提供一种动力输出装置和发电机组件，其可以被放大以包括更大的存储能力和更高的额定功率，以使得能够将更多数量的浮筒连接于其上。

根据本发明的第一方面，提供了一种波能吸收装置，其包括：浮筒，适于随着水的运动而运动；以及浮筒振荡装置，附接到浮筒，该浮筒振荡装置包括细长装置和适于与细长装置相互作用的旋转装置，该波能吸收装置的特征为具有可变排量的液压泵连接到旋转装置(21b)并且能连接到液压回路，其中，当浮筒随着水的运动而运动时，在细长装置与液压泵之间产生相对运动，由此液压泵将动能转换成液压能。

在优选实施例中，浮筒振荡装置是齿条和小齿轮驱动器。振荡装置还可以是绞盘系统，其中细长装置是带、线或链，并且旋转装置是绞盘鼓轮或链轮。

在优选实施例中，细长装置附接到以下中的任一个：海床、相对于浮筒具有相对大质量的移动体，以及水中的活塞或垂荡板，该活塞或垂荡板具有相对于浮筒质量的大附加质量的水。

在优选实施例中，液压泵是与液压格雷茨(Graetz)桥组合的双向泵。

在优选实施例中，液压泵是多排量液压泵，优选地为径向活塞泵，更优选地为具有串联布置的两个不同尺寸的单元的径向活塞泵。

在优选实施例中，液压泵具有无级变化的排量，优选地为具有旋转斜盘的轴向活塞泵。

在优选实施例中，提供了多个固定排量泵，优选地为4-8个泵，每个泵均具有附接到同一细长装置(21a)的一个旋转装置。