基于波力发电液压PTO系统的综合特性曲线获取方法与流程

本发明属于波浪能发电领域，具体涉及一种基于波力发电液压pto系统的综合特性曲线获取方法。

背景技术：

波浪能作为一种清洁可再生能源，储量大且源源不断，通过波力发电装置能够给海岛上的军事设施和居民提供清洁电能。波力发电装置的能量转换系统由捕能系统和pto系统组成，捕能系统俘获波浪能，将波浪能转换成机械能，pto系统将机械能转换成稳定的电能输出，pto系统根据其传动方式的不同，可分为液压式、气动式、液动式、机械传动式、特殊电机式。

目前pto系统多采用液压式，波力发电液压pto系统一般包括液压缸、液压马达、发电机、液压油路以及各种用于蓄能、换向、调速和泄压的液压功能元件，液压马达与发电机的主轴连接，捕能系统将波浪能转换成机械能并推动液压缸的活塞杆往复运动，活塞杆的往复运动带动液压油在液压油路内运动从而推动液压马达转动，液压马达通过主轴带动发电机转动产生电能。

由于波力发电液压pto系统在不同海况下活塞杆往复运动规律不同、得到的主油路中流量q不同，因此需要通过调节液压马达的排量v维持主轴转速n为发电机额定转速n0、通过发电机的矢量控制调节主轴的机械转矩t从而稳定液压马达进出口压差δp，进而使pto系统工作在该流量和n0下的高效区，但是，现有的波力发电液压pto系统没有统一的综合特性曲线指导其选型设计和运行控制。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于波力发电液压pto系统的综合特性曲线获取方法，本发明提出并获取的模型综合特性曲线和运转特性曲线可用于指导波力发电液压pto系统的选型设计和运行控制，实现波力发电液压pto系统在复杂海况下连续高效的电能输出。

本发明所采用的技术方案是：

一种基于波力发电液压pto系统的综合特性曲线获取方法，在波力发电液压pto系统中，用测功机替换发电机后进行能量实验，确定不同主油路流量q、不同主轴转速n和不同液压马达进出口压差δp下的运行效率η，在以液压马达进出口压差δp为纵坐标、主轴转速n为横坐标的δp-n直角坐标系中作出模型综合特性曲线，模型综合特性曲线包括等排量线、等机械转矩线和等效率线，在以主油路流量q为纵坐标、液压马达出力n为横坐标的q-n直角坐标系中作出运转特性曲线，运转特性曲线包括等效率线、最大流量线、最小流量线和出力限制线。

进一步地，所述的波力发电液压pto系统包括发电机、补油箱、主油路、支油路和两个单作用单杆液压缸，两个单作用单杆液压缸的无杆腔各自通过两条支油路分别与主油路的进、出口端连接，主油路上设有变排量液压马达、蓄能器和比例调速阀，变排量液压马达与发电机的主轴连接，连接主油路进口端的支油路上均设有只能向主油路进口端开启的单向阀，连接主油路出口端的支油路上均设有只能向单作用单杆液压缸的无杆腔开启的单向阀，一个支油路上设有溢流阀，补油箱分别与主油路出口端和溢流阀连接，两个单作用单杆液压缸的活塞杆分别与一个齿条的两端连接成一个整体，齿条与摆臂上的齿轮啮合，摆臂设在船体上。

进一步地，运行效率η＝测功机测得的液压马达出力m捕能系统输入两个单作用单杆液压缸的机械功率。

进一步地，获取某一主油路流量q下的模型综合特性曲线的步骤包括：

s1.绘制所述主油路流量q下的等机械转矩线；

改变活塞杆往复运动规律，使主油路流量q稳定在所述数值，设定若干个主轴机械转矩数值并一一绘制各个数值对应的等机械转矩线，绘制时，维持主轴机械转矩t在一个数值上不变，改变液压马达排量v从而得到不同主轴转速n、液压马达进出口压差δp和运行效率η，在δp-n直角坐标系中标出所述数值的点，用光滑曲线将各点连接，即可在δp-n直角坐标系中作出与所述主轴机械转矩数值对应的等机械转矩线；

s2.绘制所述主油路流量q下的等排量线；

设定若干个液压马达排量数值并一一绘制各个数值对应的等排量线，绘制时，使主油路流量q稳定在所述数值，维持液压马达排量v在一个数值上不变，改变主轴机械转矩t从而得到不同主轴转速n、液压马达进出口压差δp和运行效率η，在δp-n直角坐标系中标出所述数值的点，用光滑曲线将各点连接，即可在δp-n直角坐标系中作出与所述液压马达排量数值对应的等排量线；

s3.绘制所述主油路流量q下的模型综合特性曲线的等效率线；

设定若干个运行效率数值并一一绘制各个数值对应的等效率线，绘制时，建立以运行效率η为纵坐标、主轴转速n为横坐标的η-n直角坐标系，在η-n直角坐标系中，作出不同机械转矩t下运行效率η随主轴转速n变化的曲线以及运行效率η为某一数值的直线并且找到直线和各曲线交点对应的主轴转速n和机械转矩t，在δp-n直角坐标系中通过横坐标n和等机械转矩线找到所述运行效率数值对应的点，在η-n直角坐标系中，作出不同液压马达排量v下运行效率η随主轴转速n变化的曲线以及运行效率η为所述数值的直线并且找到直线和各曲线交点对应的主轴转速n和液压马达排量v，在δp-n直角坐标系中通过横坐标n和等排量线找到所述运行效率数值对应的点，用光滑曲线将各点连接，即可在δp-n直角坐标系中作出与所述运行效率数值对应的等效率线。

进一步地，运转特性曲线的获取基于各主油路流量q下的模型综合特性曲线和波力发电液压pto系统的设计参数，步骤包括：

s1.绘制最大流量线和最小流量线；

根据发电机额定转速n0以及液压马达排量v的上限vmax和下限vmin，得到最大流量qmax和最小流量qmin，在q-n直角坐标系中作出两条直线q＝qmax和q＝qmin，即为最大流量线和最小流量线；

s2.绘制运转特性曲线的等效率线；

取最小流量qmin、主油路设计流量qr、最大流量qmax以及最小流量qmin和最大流量qmax之间的若干个主油路流量q，作出各主油路流量q下的模型综合特性曲线，在每个模型综合特性曲线中作一条直线n＝n0，直线n＝n0和所在模型综合特性曲线的各等效率线相交于不同的点，求出各点对应的液压马达出力n，在q-n直角坐标系中，通过各点对应的液压马达出力n和对应的主油路流量q找到对应点，将运行效率η相等的点用光滑曲线连接，即可在q-n直角坐标系中作出运转特性曲线的等效率线；

s3.绘制出力限制线；

出力限制线以主油路设计流量qr为界分为两部分，当最小流量qmin≤主油路流量q≤主油路设计流量qr时，液压马达出力n受液压马达进出口设计压差δpr限制，分别在主油路设计流量qr和最小流量qmin下的模型综合特性曲线中找到点(n0，δpr)，分别求得点(n0，δpr)对应的液压马达设计出力nr以及在最小流量qmin、发电机额定转速n0和液压马达进出口设计压差δpr下的液压马达出力n1，在q-n直角坐标系中标出点(qr，nr)和点(qmin，n1)并连成一条直线段，即为最小流量qmin≤主油路流量q≤主油路设计流量qr时的出力限制线，当主油路设计流量qr≤主油路流量q≤最大流量qmax时，液压马达出力n受发电机容量限制，在q-n直角坐标系中作出直线段n＝nr，即为主油路设计流量qr≤主油路流量q≤最大流量qmax时的出力限制线。

进一步地，液压马达设计出力nr(或称发电机额定输出功率)为波力发电液压pto系统正常工作下能达到的最大出力，液压马达设计出力nr根据捕能系统正常工作时能俘获的最大波浪能确定；发电机额定转速n0为波力发电液压pto系统正常高效工作时维持的主轴转速，根据所选发电机确定；液压马达进出口设计压差δpr为波力发电液压pto系统正常高效工作时维持的液压马达进出口压差δp，当液压马达进出口压差δp均经过各流量下模型综合特性曲线的高效区时，所述液压马达进出口压差δp为液压马达进出口设计压差δpr；主油路设计流量qr为液压马达设计出力nr下波力发电液压pto系统维持液压马达进出口压差为δpr、主轴转速为n0时所对应的流量，当主油路流量q下模型综合特性曲线的高效区能够包围点(n0，δpr)同时点(n0，δpr)对应的出力正好为液压马达设计出力nr时，所述主油路流量q为主油路设计流量qr。

进一步地，绘制运转特性曲线的等效率线时，取最小流量qmin、主油路设计流量qr、最大流量qmax以及最小流量qmin和最大流量qmax之间的两个三等分点所对应的主油路流量q并作出个流量下模型综合特性曲线。

进一步地，绘制运转特性曲线的等效率线时，直线n＝n0和所在模型综合特性曲线的各等效率线相交于不同的点，求其中某一点对应的液压马达出力n时，先找到直线n＝n0与等机械转矩线在所求点附近的两个交点，然后求得两个交点所对应的液压马达出力n，然后通过线性插值法求得所述点对应的液压马达出力n。

进一步地，绘制出力限制线时，在最小流量qmin下的模型综合特性曲线中找到点(n0，δpr)，点(n0，δpr)对应的液压马达出力n1通过波力发电液压pto系统的能量实验测得——改变活塞杆运动规律使主油路流量q＝最小流量qmin，调节液压马达排量v和主轴转矩t，使波力发电液压pto系统工作在(n0，δpr)点上，测得的液压马达出力n即为n1。

本发明的有益效果是：

本发明提出并获取的模型综合特性曲线可以指导波力发电液压pto系统的选型设计——根据液压马达设计出力nr(或称发电机额定输出功率)，可选取发电机型号，得到该型号发电机对应的发电机额定转速n0，初选波力发电液压pto系统的液压马达进出口设计压差δpr，根据各流量下直线δp＝δpr均经过模型综合特性曲线的高效区，同时某一流量下模型综合特性曲线的高效区能够包围点(n0，δpr)且该点对应的出力正好为液压马达设计出力nr来选定波力发电液压pto系统液压部分的设备型号和参数，该流量即为主油路设计流量qr，蓄能设备(如蓄能器)的充气压力按照液压马达进出口设计压差δpr设计，液压缸尺寸按照主油路设计流量qr设计，液压马达按照上述要求选型。

本发明提出并获取的运转特性曲线可以指导波力发电液压pto系统的运行--在液压马达出力n≤液压马达设计出力nr时，海况变化，活塞杆往复运动规律改变，得到的主油路流量q不同，当主油路流量q≥最小流量qmin时，通过调节液压马达排量v维持主轴转速n＝发电机额定转速n0，通过发电机的矢量控制调节主轴机械转矩t从而维持液压马达进出口压差δp＝液压马达进出口设计压差δpr，从而使波力发电液压pto系统工作在运转特性曲线的出力限制线上，此时，波力发电液压pto系统工作在该流量和发电机额定转速n0下的高效区内，实现能量的高效提取；当主油路流量q＜最小流量qmin时，可以使液压马达排量v＝液压马达排量下限vmin，通过发电机的矢量控制减小主轴机械转矩t从而减小液压马达进出口压差δp，进而在液压马达出力n基本不变的情况下增大主油路流量q到最小流量qmin，最终使系统工作在运转特性曲线的最小流量线上，此时，波力发电液压pto系统工况点不在该流量和发电机额定转速n0下的高效区，但是能够维持发出的交流电频率恒定，保证电能质量；n＞液压马达设计出力nr时，调节液压马达排量v维持主轴转速n＝发电机额定转速n0，通过发电机的矢量控制调节主轴机械转矩t从而维持液压马达进出口压差δp＝液压马达进出口设计压差δpr，通过调速阀控制主油路流量q＝主油路设计流量qr，多余的流量通过溢流阀溢流，最终使波力发电液压pto系统工作在点(qr，nr)上，极端情况下，直接关闭调速阀使波力发电液压pto系统停止发电。

附图说明

图1是本发明实施例中波力发电液压pto系统的液压原理图。

图2是本发明实施例中综合特性曲线的示意图。其中(a)为主油路设计流量qr下模型综合特性曲线图，(b)为运转特性曲线图。

图3是本发明实施例中主油路设计流量qr下模型综合特性曲线的等机械转矩线和等排量线获取方法示意图。其中(a)为等机械转矩线获取方法示意图，(b)为等排量线获取方法示意图。

图4是本发明实施例中主油路设计流量qr下模型综合特性曲线的等效率线获取方法示意图。

图5是本发明实施例中运转特性曲线的最大流量线和最小流量线获取方法示意图。

图6是本发明实施例中运转特性曲线的等效率线获取方法示意图。

图7是本发明实施例中运转特性曲线的出力限制线获取方法示意图。

图8是本发明实施例中模型综合特性曲线的等机械转矩线和等排量线形状定性分析示意图。

图中：1-摆臂；2-齿轮齿条传动机构；3-1#单作用单杆液压缸；4-2#单作用单杆液压缸；5-单向阀；6-溢流阀；7-蓄能器；8-比例调速阀；9-主油路；10-变排量液压马达；11-主轴；12-发电机；13-补油箱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

一种基于波力发电液压pto系统的综合特性曲线获取方法，在波力发电液压pto系统中，用测功机(一般是水力测功机)替换发电机后进行能量实验(用测功机代替发电机，可以实现主轴转速n和液压马达进出口压差δp的大范围调节，从而收集更广参数)，确定不同主油路流量q、不同主轴转速n和不同液压马达进出口压差δp下的运行效率η，如图2所示，在以液压马达进出口压差δp为纵坐标、主轴转速n为横坐标的δp-n直角坐标系中作出模型综合特性曲线(由于液压马达出口处压力近似为0mpa，故δp即为液压马达的输入压力，而液压马达输入功率为δp×q，因此，用δp更能反映系统的能量特性，故选选择δp为本发明的研究对象)，模型综合特性曲线包括等排量线、等机械转矩线和等效率线，在以主油路流量q为纵坐标、液压马达出力n为横坐标的q-n直角坐标系中作出运转特性曲线，运转特性曲线包括等效率线、最大流量线、最小流量线和出力限制线。

本发明提出并获取的模型综合特性曲线可以指导波力发电液压pto系统的选型设计——根据液压马达设计出力nr(或称发电机额定输出功率)，可选取发电机型号，得到该型号发电机对应的发电机额定转速n0，初选波力发电液压pto系统的液压马达进出口设计压差δpr，根据各流量下直线δp＝δpr均经过模型综合特性曲线的高效区，同时某一流量下模型综合特性曲线的高效区能够包围点(n0，δpr)且该点对应的出力正好为液压马达设计出力nr来选定波力发电液压pto系统液压部分的设备型号和参数，该流量即为主油路设计流量qr，蓄能设备(如蓄能器)的充气压力按照液压马达进出口设计压差δpr设计，液压缸尺寸按照主油路设计流量qr设计，液压马达按照上述要求选型。

本发明提出并获取的运转特性曲线可以指导波力发电液压pto系统的运行——在液压马达出力n≤液压马达设计出力nr时，海况变化，活塞杆往复运动规律改变，得到的主油路流量q不同，当主油路流量q≥最小流量qmin时，通过调节液压马达排量v维持主轴转速n＝发电机额定转速n0，通过发电机的矢量控制调节主轴机械转矩t从而维持液压马达进出口压差δp＝液压马达进出口设计压差δpr，从而使波力发电液压pto系统工作在运转特性曲线的出力限制线上，此时，波力发电液压pto系统工作在该流量和发电机额定转速n0下的高效区内，实现能量的高效提取；当主油路流量q＜最小流量qmin时，可以使液压马达排量v＝液压马达排量下限vmin，通过发电机的矢量控制减小主轴机械转矩t从而减小液压马达进出口压差δp，进而在液压马达出力n基本不变的情况下增大主油路流量q到最小流量qmin，最终使系统工作在运转特性曲线的最小流量线上，此时，波力发电液压pto系统工况点不在该流量和发电机额定转速n0下的高效区，但是能够维持发出的交流电频率恒定，保证电能质量；n＞液压马达设计出力nr时，调节液压马达排量v维持主轴转速n＝发电机额定转速n0，通过发电机的矢量控制调节主轴机械转矩t从而维持液压马达进出口压差δp＝液压马达进出口设计压差δpr，通过调速阀控制主油路流量q＝主油路设计流量qr，多余的流量通过溢流阀溢流，最终使波力发电液压pto系统工作在点(qr，nr)上，极端情况下，直接关闭调速阀使波力发电液压pto系统停止发电。

采用本发明方法获取的综合特性曲线适用于所有波力发电液压pto系统，下面以图1所示的波力发电液压pto系统为例，包括发电机12(一般是三相永磁同步发电机)、补油箱13、主油路9、支油路、1#单作用单杆液压缸3和2#单作用单杆液压缸4，1#单作用单杆液压缸3和2#单作用单杆液压缸4的无杆腔各自通过两条支油路分别与主油路9的进、出口端连接，主油路9上设有变排量液压马达10、蓄能器7和比例调速阀8，变排量液压马达10与发电机12的主轴11连接，连接主油路9进口端的支油路上均设有只能向主油路9进口端开启的单向阀5，连接主油路9出口端的支油路上均设有只能向单作用单杆液压缸的无杆腔开启的单向阀5，一个支油路上设有溢流阀6，补油箱13分别与主油路9出口端和溢流阀6连接，1#单作用单杆液压缸3和2#单作用单杆液压缸4的活塞杆分别与一个齿条的两端连接成一个整体，齿条与摆臂1上的齿轮啮合，摆臂1设在船体上。船体在波浪中运动带动摆臂1摆动，摆臂1的摆动通过齿轮齿条传动机构2转变为单作用单杆液压缸的活塞杆的同向直线往复运动，当1#单作用单杆液压缸3的无杆腔压缩时，压油通过单向阀5进入主油路9，经过变排量液压马达10转变成回油，回油通过单向阀5进入同步膨胀的2#单作用单杆液压缸4无杆腔，同理，当2#单作用单杆液压缸4的无杆腔压缩时，压油通过单向阀5进入主油路9，经过变排量液压马达10转变成回油，回油通过单向阀5进入同步膨胀的1#单作用单杆液压缸3无杆腔，变排量液压马达10将活塞杆双行程产生的液压能转换成旋转机械能，发电机12将旋转机械能转换成稳定的电能输出给负载，其中，蓄能器7的作用是储蓄主油路9中的液压能，稳定主油路9压力，比例调速阀8和溢流阀6的作用是当活塞杆往复运动得到的主油路9中流量大于流量上限时，比例调速阀8动作，开度减小，主油路9中流量减小到流量上限，多余流量通过溢流阀6排入补油箱13中，补油箱13的作用是蓄能器工作时给系统补油，防止出现负压。

需要说明的是使用图2只是为了详细说明获取方法，并不对综合特性曲线中等效率线、等排量线、等机械转矩线的个数和形状构成任何限制，同时图2仅以主油路设计流量qr下模型综合特性曲线为例说明模型综合特性曲线的获取步骤，并不限定流量。

获取主油路设计流量qr下模型综合特性曲线的步骤包括：

s1.如图3中(a)所示，绘制主油路设计流量qr下的等机械转矩线。

绘制前对等机械转矩线的形状进行定性分析，不考虑波力发电液压pto系统的能量损失，液压马达进出口压差δp和主轴转速n的关系为，

由式(1)可知，在定主油路流量q下模型综合特性曲线中，等机械转矩线上各点的液压马达进出口压差δp和主轴转速n成正比例关系，机械转矩t的大小决定了比例系数k的大小，t机械转矩越大，比例系数k越大，故如图8所示，等机械转矩线t＝ta和t＝tb近似为过原点的直线，且ta＞tb。

改变活塞杆往复运动规律，使主油路流量q＝主油路设计流量qr，设定若干个主轴机械转矩数值并一一绘制各个数值对应的等机械转矩线，绘制时，以等机械转矩线t＝t1为例(其中t1为常数)，维持主轴机械转矩t＝t1不变，改变液压马达排量v从而得到不同主轴转速(n11、n12等)、液压马达进出口压差(δp11、δp12等)和运行效率η(运行效率η由主轴出力n除以单作用单杆液压缸的活塞杆上输入功率p得到)，在δp-n直角坐标系中标出t＝t1的各点a(n11，δp11)、b(n12，δp12)等，用光滑曲线将各点连接，即可在δp-n直角坐标系中作出t＝t1的等机械转矩线，同理可以作出等机械转矩线t＝t2、t＝t3、t＝t4和t＝t5。

s2.如图3中(b)所示，绘制主油路设计流量qr下的等排量线。

绘制前对等排量线的形状进行定性分析，不考虑波力发电液压pto系统的能量损失，液压马达进出口压差δp和主轴机械转矩t的关系为，

由式(2)可知，在定主油路流量q下的模型综合特性曲线中，等排量线上各点对应的液压马达进出口压差δp和主轴机械转矩t成正比，如图8所示，由于ta＞tb，故t＝ta上等排量点y1的纵坐标δp1大于t＝tb上等排量点y2的纵坐标δp2，考虑到波力发电液压pto系统的液压马达容积效率ηv、主轴转速n和主油路流量q的关系为，

由式(3)可知，在定主油路流量q下模型综合特性曲线中，等排量线上各点对应的主轴转速n和液压马达容积效率ηv成正比，如图8所示，由于δp1＞δp2，故点y1的容积效率ηv1小于点y2的容积效率ηv2，从而点y1的横坐标n1小于点y2的横坐标n2，故根据y1和y2在δp-n直角坐标系中的相对位置，可以作出过这两点的如图8所示的等排量线v＝va。

由式(2)可知，在定主油路流量q下模型综合特性曲线中，如果δp不变，v和t两者成正比，如图8所示，过点y1，作直线δp＝δp1和tb相交于点y3，由于ta＞tb，故点y1所在的等排量线va大于点y3所在的等排量线vb。

设定若干个液压马达排量数值并一一绘制各个数值对应的等排量线，绘制时，以等排量线v＝v1为例(其中v1为常数)，改变活塞杆往复运动规律，使主油路流量q＝主油路设计流量qr，维持液压马达排量v＝v1不变，改变主轴机械转矩t从而得到不同主轴转速(n21、n22等)、液压马达进出口压差(δp21、δp22等)和运行效率η(运行效率η由主轴出力n除以单作用单杆液压缸的活塞杆上输入功率p得到)，在δp-n直角坐标系中标出v＝v1的各点c(n21，δp21)、d(n22，δp22)等，用光滑曲线将各点连接，即可在δp-n直角坐标系中作出v＝v1等排量线，同理可以作出等排量线v＝v2、v＝v3、v＝v4和v＝v5。

s3.如图4所示，绘制主油路设计流量qr下模型综合特性曲线的等效率线。

设定若干个运行效率数值并一一绘制各个数值对应的等效率线，绘制时，以等效率线η＝η0(η0为常数)为例，建立以运行效率η为纵坐标、主轴转速n为横坐标的η-n直角坐标系。

首先，基于等机械转矩线t＝t1绘制方法得到的数据点(n11，η11)和(n12，η12)等，在η-n直角坐标系中描点并用光滑曲线连接，可以得到t＝t1时η随n变化的曲线，同理，可以在η-n直角坐标系中作出t＝t2、t3、t4和t5时η随n变化的曲线，在η-n直角坐标系中作一条直线η＝η0，找到该直线和各曲线交点分别为e1、e2、e3和e4，其中，e1和e2为η＝η0和t＝t2的交点，e3和e4为η＝η0和t＝t3的交点，通过四个交点分别对应的主轴转速n和机械转矩t，可在δp-n直角坐标系中找到对应点e’1、e’2、e’3和e’4，且其效率为η0。

其次，同样的，在η-n直角坐标轴中作出不同排量下η随n变化的曲线，在η-n直角坐标系中作一条直线η＝η0，找到该直线和各曲线交点分别为f1、f2、f3和f4(图4中未画出)。分别得到四个交点对应的主轴转速n和液压马达排量v，可在δp-n坐标系中找到对应点f’1、f’2、f’3和f’4，且其效率为η0。

最后用光滑曲线将各点(e’1、e’2、e’3、e’4、f’1、f’2、f’3和f’4)连接，即可在δp-n直角坐标系中作出η＝η0等效率线，同理可以作出等效率线η＝η1和η＝η2。

运转特性曲线的获取基于各主油路流量q下的模型综合特性曲线和波力发电液压pto系统的设计参数，步骤包括：

s1.如图5所示，绘制最大流量线和最小流量线。

考虑到波力发电液压pto系统运行的实际情况如下：

(1)由于海况变化，活塞杆往复运动规律不同，得到的主油路流量q不同，故波力发电液压pto系统并不一定工作在主油路设计流量qr下。

(2)发电机存在额定转速n0，故波力发电液压pto系统实际运行情况是，在不同主油路流量q下，通过调节液压马达排量v，使主轴转速n稳定在额定转速n0，但是液压马达存在最大排量vmax和最小排量vmin，故不考虑液压马达容积损失的话，实际运行的波力发电液压pto系统存在最大流量qmax和最小流量qmin，计算公式分别为，

qmax＝n0×vmax(4)

qmin＝n0×vmin(5)

根据发电机额定转速n0以及液压马达排量v的上限vmax和下限vmin，得到最大流量qmax和最小流量qmin，在q-n直角坐标系中作出两条直线q＝qmax和q＝qmin，即为最大流量线和最小流量线；

s2.如图6所示，绘制运转特性曲线的等效率线。

取最小流量qmin、主油路设计流量qr、最大流量qmax以及最小流量qmin和最大流量qmax之间的若干个主油路流量q(优选最小流量qmin和最大流量qmax之间的两个三等分点所对应的主油路流量q1和q2)，作出各主油路流量q下的模型综合特性曲线，在每个模型综合特性曲线中作一条直线n＝n0。

以主油路流量q＝主油路设计流量qr为例，直线n＝n0与η＝η2相交于点g1、g6，与η＝η1(图6中未画出)相交于点g2、g5，与η＝η0相交于点g3、g4，求出各点对应的液压马达出力n，以点g4为例，在直线n＝n0上找到与g4相邻的两个n＝n0与等机械转矩线的交点，分别为h1和h2，这两点对应的液压马达出力出力n1和n2为，

n1＝2πn0t2，n2＝2πn0t3(6)

根据线性插值法，测量线段g4h1和线段g4h2的长度分别为x1、x2，则g4的出力ng4为，

同理，可以求的g1、g2、g3、g5和g6对应的液压马达出力。

在q-n直角坐标系中，根据g1、g2、g3、g4、g5和g6对应的出力，可找到直线q＝qr上的对应点g’1、g’2、g’3、g’4、g’5和g’6，同理，可以得到q＝qmax，q＝qmin、q＝q1和q＝q2的模型综合特性曲线中，直线n＝n0与等效率线η＝η0、η＝η1和η＝η2交点在q-n直角坐标系中的对应点，将这些点中η＝η0的点、η＝η1的点和η＝η2的点分别用光滑曲线连接，就可以得到运转特性曲线的各等效率线。

s3.如图7所示，绘制出力限制线。

考虑到波力发电液压pto系统运行的实际情况如下：

(1)波力发电液压pto系统正常工作时，主油路流量q根据海况的变化而变化，系统自身通过调节液压马达排量v稳定主轴转速n为发电机额定转速n0，通过发电机的矢量控制调节机械转矩t使液压马达进出口压差δp稳定在设计压差δpr，从而实现输入能量的高效提取，故存在由δpr决定的出力限制，限制出力nmax和δpr的关系为，

nmax＝δprqηt(8)

其中ηt为液压马达的总效率，由式(8)可知，不考虑波力发电液压pto系统的能量损失，限制出力nmax和主油路流量q成正比，即两者呈线性关系，故可以将该段出力限制线简化绘制为一条直线。

(2)设计波力发电液压pto系统时，选择发电机额定输出功率为液压马达设计出力nr，波力发电液压pto系统的出力就会受到发电机额定输出功率的限制，即限制出力nmax＝液压马达设计出力nr。

出力限制线以主油路设计流量qr为界分为两部分，当最小流量qmin≤主油路流量q≤主油路设计流量qr时，液压马达出力n受液压马达进出口设计压差δpr限制，分别在主油路设计流量qr和最小流量qmin下的模型综合特性曲线中找到点(n0，δpr)，分别求得点(n0，δpr)对应的液压马达设计出力nr以及在最小流量qmin、发电机额定转速n0和液压马达进出口设计压差δpr下的液压马达出力n1，液压马达出力n1通过波力发电液压pto系统的能量实验测得——改变活塞杆运动规律使主油路流量q＝最小流量qmin，调节液压马达排量v和主轴转矩t，使波力发电液压pto系统工作在(n0，δpr)点上，测得的液压马达出力n即为n1。，在q-n直角坐标系中标出点ar(qr，nr)和点a1(qmin，n1)并连成一条直线段，即为最小流量qmin≤主油路流量q≤主油路设计流量qr时的出力限制线，当主油路设计流量qr≤主油路流量q≤最大流量qmax时，液压马达出力n受发电机容量限制，在q-n直角坐标系中作出点ar(qr，nr)和点a2(qmax，nr)并连成一条直线段，即在q-n直角坐标系中作出直线段n＝nr，即为主油路设计流量qr≤主油路流量q≤最大流量qmax时的出力限制线。

波力发电液压pto系统的设计参数确定如下：液压马达设计出力nr为波力发电液压pto系统正常工作下能达到的最大出力(或称为发电机的额定输出功率)，液压马达设计出力nr根据捕能系统正常工作时能俘获的最大波浪能确定；发电机额定转速n0为波力发电液压pto系统正常高效工作时维持的主轴转速，根据所选发电机确定；液压马达进出口设计压差δpr为波力发电液压pto系统正常高效工作时维持的液压马达进出口压差δp，当液压马达进出口压差δp均经过各流量下模型综合特性曲线的高效区时，所述液压马达进出口压差δp为液压马达进出口设计压差δpr；主油路设计流量qr为液压马达设计出力nr下波力发电液压pto系统维持液压马达进出口压差为δpr、主轴转速为n0时所对应的流量，当主油路流量q下模型综合特性曲线的高效区能够包围点(n0，δpr)同时点(n0，δpr)对应的出力正好为液压马达设计出力nr时，所述主油路流量q为主油路设计流量qr。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。