一种多级主动协调的波浪能发电液压传动系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及海洋波浪能发电技术，尤其涉及一种多级主动协调的波浪能发电液压传动系统。
技术背景
[0002]波浪能量转换装置可以将采集到的能量以具体的形式输出、传递至发电机中。由于波浪能的能量产生是由自然条件及地理环境决定，能量变化幅值、频率随机性较大，输入功率一般不稳定、不连续，甚至会有快速突变，其对发电装置的机械结构的耐冲击、稳定性和可靠性有一定要求。在能量转换装置中，液压传动因具有结构形式简单、柔性传输，蓄能稳压，大扭矩等优点，被广泛采用。
[0003]传统的液压传动系统采用蓄能器平缓波速波况变化引起的波浪能量波动，从而实现能量的稳定输出，但是由于捕获机构周期变化复杂、液压传动效率低下及蓄能器被动调节等问题，从而影响到电能品质及成本。在此情况下，如果能将波浪能进行能量分区，然后根据区域进行多级主动调节，将非常有利于波能发电系统液压传动效率的提高。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种多级主动协调的波浪能发电液压传动系统，用于解决现有技术中波浪发电系统不能根据当前波浪能量区域中的波能密度的不同来进行多级主动调节发电的技术不足。
[0005]本发明通过以下技术手段解决上述技术问题:一种多级主动协调的波浪能发电液压传动系统，包括双杆液压缸、高压油路、马达、电动机、低压油路以及油箱；所述双杆液压缸包括第一有杆腔以及第二有杆腔，所述第一有杆腔、第二有腔杆、高压油路、马达、低压油路、油箱形成系统回路，所述马达用以带动所述电动机发电；所述高压油路上设置有第三单向阀、第四单向阀、至少一个蓄能装置以及第一调速阀；所述第三单向阀的入口、所述第四单向阀的入口分别与所述第一有杆腔、第二有杆腔相通连，所述第三单向阀的出口、所述第四单向阀的出口均与所述第一调速阀的一端相通连，所述第一调速阀的另一端与所述马达的油液输入端相通连；所述低压油路上设置有过滤器、第五单向阀、第一单向阀、第二单向阀，所述过滤器的一端与所述马达的油液输出端相通连，所述过滤器的另一端与所述第五单向阀的入口相连通，所述第五单向阀的出口均与所述第一单向阀的入口、所述第二单向阀的入口相连通，所述第一单向阀、所述第二单向阀的出口分别与所述第一有杆腔以及第二有杆腔相通连；所述蓄能装置与所述高压油路相连通，所述高压油路中的油液能储存在所述蓄能装置中；所述油箱设置于所述过滤器与所述第五单向阀之间；
[0006]所述波浪能发电液压传动系统还包括溢流能量回馈油路以及多级主动协调控制装置，所述溢流能量回馈油路上设置有第二调速阀、第四二通二位电磁换向阀、第四蓄能器、溢流阀；所述第二调速阀的一端与所述第三单向阀的出口、所述第四单向阀的出口相连通，所述第二调速阀的另一端与所述第四二通二位电磁换向阀的一端相连通，所述第四二通二位电磁换向阀的另一端与所述第四蓄能器相连通；所述溢流阀位于所述第四二通二位电磁换向阀以及所述油箱之间；所述多级主动协调控制装置包括控制盒、DSP控制器、液压控制模块、第一压力传感器、第二压力传感器；所述控制盒的输出端与所述DSP控制器的输入端相连，所述DSP控制器的输出端与所述液压控制模块的输入端相连，所述液压控制模块的输出端分别与所述第一二通二位电磁换向阀、第二二通二位电磁换向阀、第三二通二位电磁换向阀、第四二通二位电磁换向阀、第一调速阀、第二调速阀、溢流阀相连；所述第一压力传感器监控所述高压油路中油液的压力，所述第二压力传感器监控所述低压油路中油液的压力，所有传感器均将各自触发的监控信号发送给所述DSP控制器。
[0007]优选地:所述蓄能装置为三个，包括第一蓄能装置、第二蓄能装置以及第三蓄能装置，所述第一蓄能装置；所述第二蓄能装置、第三蓄能装置依次并列设置在所述高压油路上；所述第一蓄能装置包括第一蓄能器、第一二通二位电磁换向阀，所述第二蓄能装置包括第二蓄能器、第二二通二位电磁换向阀、所述第三蓄能装置包括第三蓄能器、第三二通二位电磁换向阀；每一个二通二位电磁换向阀的一端均与所述高压油路相连通，每一二通二位电磁换向阀的另一端均与相对应的蓄能器相连通。
[0008]优选地:所述第一蓄能器和所述第四蓄能器的公称压力均为5MPa，容量均为5L ;所述第二蓄能器的公称压力为lOMPa，容量为1L ;所述第三蓄能器的公称压力为2MPa，容量为20L。
[0009]优选地:在所述高压油路上还设置有流量计以及压力表，所述流量计用以测试单位时间内流过高压油路的油液量，所述压力表用测试高压油路的压力。
[0010]优选地:在所述低压油路上还设置有温度计，温度计位于所述油箱与所述过滤器之间，所述温度计用以检测所述低压油路的温度变化。
[0011]优选地:在所述第一单向阀、所述第二单向阀、所述第三单向阀、所述第四单向阀之间还设置有第一截止阀；在所述高压油路上还设置有第二截止阀，所述第二截止阀与所述第一调速阀呈并联设置。
[0012]优选地:所述波浪能发电液压传动系统还包括注油装置，所述注油装置包括注油箱以及注油路，所述注油箱通过所述注油路与所述系统回路相通连；在所述注油路上还设置有第三截止阀。
[0013]优选地:所述波浪能发电液压传动系统还包括扭矩转速传感仪、增速机、惯性轮、减速机以及负载；所述扭矩转速传感仪用以检测马达的输出转速并将所述输出转速实时传递给DSP控制器，所述液压控制模块的输出端还连接有所述负载；所述马达为径向柱塞马达，所述径向柱塞马达的输出轴与所述扭矩转速传感仪的一端连接，所述扭矩转速传感仪的另一端与所述增速机的输入轴连接，所述增速机的输出轴与所述惯性轮的输入轴连接，所述惯性轮的输出轴与所述减速机的输入轴连接，所述减速机的输出轴与所述发电机的输入轴连接，所述发电机的输出轴与所述负载连接。
[0014]优选地:在所述马达上还设置有卸油口，所述卸油口与油箱相通连。
[0015]本发明的原理:波浪向上运动时，本发明中的双杆液压油缸的第一有杆腔内的油液受到压力作用通过第三单向阀经高压油路压入至马达中，驱动马达旋转，带动发电机发电，而压入至马达的油液再经低压油路流入至油箱中。于此同时，第二有杆腔进行吸油，油箱中的油液依次经第五单向阀以及第二单向阀流入至第二有杆腔中。当波浪向下运动时，本发明中的双杆液压油缸的第二有杆腔内的油液受到压力作用通过第四单向阀经高压油路压入至马达中，驱动马达旋转，带动发电机发电，而压入至马达的油液再经低压油路流入至油箱中。于此同时，第一有杆腔进行吸油，油箱中的油液依次经第五单向阀以及第一单向阀流入至第一有杆腔中。
[0016]将常规的波浪能捕获装置捕获的能量分为高能量区、低能量区和最佳工作区。
[0017]在低能量区时，波能密度较小，能量较弱，第一压力传感器发出感应信号，DSP控制器接收信号后，一方面控制第四二通二位电磁换向阀、第二调速阀通电，此时第四蓄能器的内部压力大于压力表处的压力，第四蓄能器进行卸油，第四蓄能器中的油液流入至高压油路中，随第一有杆腔压出的油液一同压入至马达中，保证马达转速在一定范围内的平稳；另一方面，调节负载减小系统负载并利用惯性轮的机械蓄能作用，发电机将继续保持运动。由于采用的马达为径向柱塞马达，具有低速高效的特点，为了使得惯性轮起到较优的蓄能效果，在径向柱塞马达的输出端设置增速机，提高惯性轮的转速。但由于发电机的最佳工作转速有一定的范围，因此在惯性轮的输出端增加减速机，使减速机输出速度与发电机输入转速匹配。使用惯性轮的蓄能作用以及增速再减速的方式达到二级平缓蓄能的目的，使发电机在低能量区时，进一步获得较好的输入转速。
[0018]在高能量区时，波能密度较大，能量较强，第一压力传感器发出反应信号，DSP控制器接收信号后，控制第一二通二位电磁换向阀、第二二通二位电磁换向阀、第三二通二位电磁换向阀、第四二通二位电磁换向阀、第二调速阀、溢流阀通电，此时各个蓄能器的内部压力小于压力表处的压力，高压油路中的部分油液流入至各个蓄能器中，进行蓄油，并通过溢流阀的调节作用控制流入至油箱的油液量，而剩余的油液压入至马达中，保证马达转速在一定范围内的平稳。同理，惯性