液压传动的独立运行潮流能发电系统变速恒频控制分析

摘要：文章的重点是将液压传动融合在潮流能的利用上而形成的系统中寻找优点，让人们看到潮流能发电系统变速恒频控制的可能性，而且在国际战略上开发新的资源也是必须的。为适应新世纪发展的需要，潮流能的发展成为趋势，在潮流能的规律和周期性的分析中开发了发电系统变速恒频控制，并综合了变速恒频控制原理，使得系统的开发更为简便。

关键词：液压传动；潮流能；变速恒频控制；发电系统

中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）18-0139-02

1 液压传动介绍

液压传动的传动形式是以液体为传输媒介的，在对液体的控制和运动中形成能量。液压传动过程即是它的工作原理是将原动机的机械能转通过液压泵转换为增加液体压力的能量，它产生的能量是通过液体内部的压力能的变化，在各种控制阀和其他相关部分配合下，内部的机械才得以工作运转，同时也要在液压执行元件（缸或马达）的帮助下将液压能转化成可用的机械能去带动机械运转，在直线和回线两种方式上转换。进行液压传动系统各项工作正常运转的基础是掌握相关器械的各种原理，正常使用所需要的条件等。液压传动以其他传动方式无法比拟的优点，广泛用于机械机床、汽车结构、飞机飞行能量消耗的机械。

2 开发海洋资源的背景

近20多年来，石燃料能源的大量使用使得全球的能源危机大大加深，这也就促使了各国政府支持开发更多的新能源，人们就将目光转向了海洋。在技术的日渐成熟下，各国都加大了在海洋新能源研发的资金和支持力度，像潮汐能、潮流能就开始进入人们的视野。研究上的新进程就使得在生活中对海洋能有了更广泛的应用。应用上的优点更是提高了各国研究海洋能的动力，这样海洋能的开发利用成为一种产业就成为一件可能的事，更甚者将产业发展成为产业链也成为可能。当然，我国也在紧跟世界脚步，30年来也一直在不断地研究开发海洋能。

3 潮流能介绍

3.1 潮流能的形成

潮流能是一种超波运动，它的形成和太阳、月亮、地球之间的引力相联系。潮流能的开发相比潮汐能来说优势是很大的，投资小更是其中最大的优点，钱省下了就能研究改能源更多的作用。当然海洋也不是只有这两种能源还有波浪能，但波浪能性质不太稳定，难开发，成本也大，不是一项好的选择。因此，潮流能开发就成为了大家共同的选择。

3.2 潮流能分布

沿岸地区分布是潮流能帆布最为广泛的地方，尤其是群岛地区附近一些有地势的地方，像海峡、水道等地方。这些地方海水流动快，海水总量大，海岸线长，产生的能量就多。而在我国潮流能的最大分布地是在东海，此地的海岸线长，潮流能也就比其他地区丰富得多。3.0～4.0m/s是它可以达到的最大流速，而这种流速一般集中在舟山群岛附近。渤海沿岸的潮流能的流速是低于黄海的，当然与黄海的潮流能类型是不一样的，我国南海的流速是最小的，这和它的潮流能种类少是相关的。

4 发电系统设计

4.1 发电系统构成

我国研究此项能源的历史较长，所以在技术上可以有相关的经验可以借鉴，在有基础的前提下创建新的系统。整个发电系统最难的部分我认为是在潮流能和发电系统的衔接部分，这也是最要求技术的环节，要让这个连接环节做到稳定潮流能带来的能量，平稳地传到发电设备上，来产生我们日常生活所需要的电量。

4.2 工作原理

能量的转换和传递是液压器对潮流能最主要的工作，次能量转换过程是液压式潮流能工作的方法：运动潮流所具有的动能是通过潮流能使用中的透平装置来转换为机械能的；然后液压能的传输是通过液压传动系统将机械能转换为前提，此时的系统是取代了传统的齿轮箱。机械能的再次被转换是通过液压马达转换，是对液压能的转换在传送给发电机；最后由发电机将这些多次转换而成的能量变为电能统一被电控系统管理。

5 变速恒频运行控制原理

潮流能转换系统来一般说都采用透平作为捕能装置，因为这是一种省力的方式。在流速不变的前提下，流速的变化要和透平的转速相配合，其效果要通过系统的主动控制不能依靠自然形成，从潮流中捕获最大限度能量是要依靠接触潮流能的一线装置-透平，使透平的叶尖速比运行保持最佳水平即可使透平达到最大效果。系统的发电品质要通过保持发电机上输出的电能是恒频电频，而透平转速变化也是对此影响很大。

6 结语

整个机械系统的高度仿真试验发现，潮流能发电系统的调控原理集中在变速恒频恒压运行是在变化的流速下才能有实现的可能，这也是为什么要求此项系统的建立是要在潮流能丰富的地方。微分项的PID算法的使用能够使各项机械都能出现理想的控制效果，像透平的转速，系统的压力和电频的恒定。液压潮流发电系统可行的证明，为海洋能的开发提供了新的方向，也为能源危机的解决提供了新的方法。

参考文献

[1] 马舜，李伟，刘宏伟，林勇刚.基于液压传动的独立运行潮流能发电系统变速恒频控制[J].电力系统自动化，2011，（10）.

[2] 吴百公.海洋表层潮流能发电系统研究[D].东北师范大学，2011.

[3] 吕忻.潮流能资源调查及评估标准研究[D].中国海洋大学，2011.

作者简介：张彪（1988-），男，辽宁黑山人，黑龙江省佳木斯大学机械工程学院在读研究生，研究方向：流体传动与控制。