[发明专利]双旋转阀芯整流式波浪能发电液压PTO系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种双旋转阀芯整流式波浪能发电液压PTO系统及控制方法。液压PTO系统的单出杆液压缸连通双旋转阀芯整流模块、高压油路部分、发电模块、低压油路部分后再连通单出杆液压缸；单出杆液压缸的活塞杆上安装位移传感器并连接机械浮子，机械浮子漂浮在水面上。方法包括：将系统置于波浪中，系统的机械浮子在波浪下往复运动带动活塞杆运动，最终通过发电机将电能输出。本发明通过双旋转阀芯整流模块进行平稳高效整流，并实现发电机相对恒定的转速和输出电压，减小对系统主油路的冲击，使得更加稳定和易于控制，减小了能量损耗，提高了系统的捕能效率；同时使得活塞杆能顺利突破死区，有效延长系统工作时间，进一步提高系统发电效率。

技术领域

本发明涉及了一种液压PTO系统，具体涉及一种双旋转阀芯整流式波浪能发电液压PTO系统及控制方法。

背景技术

波浪能是海洋能的一种，是可再生的清洁能源。开发和利用海洋波浪能对于可持续发展意义重大。

捕能系统(Power Take-Off System,PTO)是波浪能转换装置的重要组成部分，液压PTO系统具有功率密度比大、低频力矩大、自润滑、易于自动化控制等优点，并可有效防止过载，应用最为广泛。当前大多数液压PTO系统主回路通常由单出杆液压缸、单向阀整流模块、高低压蓄能器、液压马达和发电机等组成。基本原理是通过波浪驱动机械浮子带动液压缸活塞杆往复运动，经单向阀整流令主油路中的油液进行单向流动，液压马达将单向流动油液的液压能转换成旋转机械能，发电机继而将旋转机械能转换成电能输出。

但是当前单向阀整流式液压PTO系统存在一些问题，由于单出杆液压缸的长度比双出杆液压缸短，适用于长行程，因此当前大多数液压PTO系统普遍采用单出杆液压缸作为执行机构。考虑到单出杆液压缸是非对称结构，而单向阀又属于对称结构，导致两个方向上运动的动态特性存在差异，若不能得到有效的补偿，一方面会产生一定的冲击，影响液压PTO系统的稳定性，另一方面会损失一部分的捕获能量，降低液压PTO系统的捕能效率。同时，当系统启动或反向运动活塞瞬时速度降为零时，若波浪力达不到一定阈值，液压缸中的油液压力很难轻易地克服单向阀的背压以及液压缸本身的摩擦力。因此，现有液压PTO系统在液压缸活塞速度为零的时刻很容易陷入死区，从而降低液压PTO的工作时长，影响发电效率。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明所提供一种双旋转阀芯整流式波浪能发电液压PTO系统及控制方法，通过双旋转阀芯组成的新型整流模块对主油路中的油液进行平稳高效整流令其单向流动，以减小前期压力冲击增强系统的稳定性，同时有效避免系统陷入死区，提高发电效率。

本发明采用的技术方案是：

一、一种双旋转阀芯整流式波浪能发电液压PTO系统：

液压PTO系统包括单出杆液压缸、双旋转阀芯整流模块、高压油路部分、低压油路部分、发电模块和控制器；单出杆液压缸的有杆腔的进出油口依次连通双旋转阀芯整流模块、高压油路部分、发电模块、低压油路部分后再经双旋转阀芯整流模块连通至单出杆液压缸的无杆腔的进出油口；发电模块电连接外部用电设备；单出杆液压缸的有杆腔内的活塞杆上安装有位移传感器，活塞杆的伸出端连接机械浮子，机械浮子漂浮在水面上；控制器电连接位移传感器、双旋转阀芯整流模块、高压油路部分和低压油路部分。

机械浮子随着波浪的随机起伏不停地上下振荡，进而驱动单出杆液压缸的活塞杆往复运动，位移传感器获取活塞杆的运动速度和加速度等信息并传输至控制器中。