PDF《海流发电液压传动系统设计及仿真验证》

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3 ) 图5 方案1仿真结果 F i g .

5 S i m u l a t i o nr e s u l t so f s c h e m eo n e 从图5 ( a ) 和( b) 中可以看出, 叶轮输出功率曲 线与理论最大功率曲线基本重合;

通过控制叶轮转 速可以将叶轮的功率系数维持在0 . 4附近, 基本满 足设计要求的最优功率系数0 . 4.从图5( c ) 和( d ) 中可以看出, 即使负载发生了3次变化, 发电机转速 仍可以稳定在目标值.比较图5( a ) 和( d) , 液压传 动系统输出功率比叶轮捕获功率小, 一个原因是受 液压系统传递效率的影响;

另一个原因是负载所需 功率比叶 轮捕获功率小, 多余的能量由蓄能器和泵7 ―马达8闭环结构暂时动态循环存储.上述叶 轮最大功率控制结果和发电机转速控制结果均是通 过液压手段在传动系统环节实现的, 充分验证了本 文提出的叶轮转速与发电机转速控制方 法的可行 性. 方案2在叶轮转速和发电机转速控制方面与方 案1相同, 仿真结果相似, 故不再赘述.下面重点对 方案1与方案2之间的不同点进行论述. 图6 为系统压力仿真结果, 可以看出: 由于方 案1通过调节变量液压马达8 - 1的排量来调节系统 压力使其保持稳定, 系统压力稳定在1

5 MP a ;

而方 案2未对系统压力进行控制, 系统压力仅在蓄能器 的蓄能稳压作用下维持一定程度的稳定. 图6 系统压力仿真结果 F i g .

6 S i m u l a t i o nr e s u l t s f o r s y s t e mp r e s s 图7为蓄能器流量仿真结果, 图8为变量液压 泵7流量仿真结果.从图7中可以看出, 有系统压 力控制时( 方案1 ) 的蓄能器流量波动幅值比无系统 压力控制时( 方案2) 的蓄能器流量波动幅值小;

从图8中可以看出, 有系统压力控制时( 方案1) 的变 量液压泵7流量波动幅值比无系统压力控制时( 方案2 ) 的变量液压泵7流量波动幅值大. 图7 蓄能器流量仿真结果 F i g .

7 S i m u l a t i o nr e s u l t s f o ra c c u m u l a t o r f l o w r a t e 图8 变量液压泵7流量仿真结果 F i g .

8 S i m u l a t i o nr e s u l t s f o r f l o w r a t eo f v a r i a b l ed i s p l a c e m e n tp u m p7 通过比较方案1和方案2的工作曲线, 可以得 出如下结论. ―

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1 ― ・绿色电力自动化・ 石茂顺, 等 海流发电液压传动系统设计及仿真验证

1 ) 两种方案均可以在液压传动系统环节同时实 现叶轮转速和发电机转速控制, 使得叶轮可以捕获 最大功率, 并能适应发电机后续不同的负载变化, 电 气结构可以得到简化.

2 ) 方案1具有稳定的系统工作压力, 而方案2 具有较少的控制变量, 两种方案各有利弊.

3 ) 泵―马达直连结构提供了额外的能量动态循 环途径, 但会使系统效率有所下降.

4 结语 本文以离网型海流发电机组的叶轮转速和发电 机转速控制为目标, 设计了两种类似的海流发电液 压传动系统方案.提出通过在液压传动系统环节施 行容积调速的方法调节叶轮转速和发电机转速, 从 而实现叶轮的最大能量捕获和发电机的恒频输出, 达到简化电气结构的目的.以4kW 离网型海流发 电液压传动机组为依据, 在MAT L A B / S i m u l i n k环 境下进行的模拟仿真结果表明, 叶轮转速与发电机 转速通过液压手段在液压传动系统环节得到了有效 控制, 并且所采用的泵―马达直连结构显 现出与蓄 能器类似的能量动态循环的特........