專利名稱：具有液壓傳動(dòng)裝置的諸如風(fēng)輪機(jī)之類的可再生能量提取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于從波動(dòng)式可再生能源提取能量的能量提取裝置，如用于從風(fēng)中提取能量的風(fēng)輪機(jī)，其包括液壓傳動(dòng)裝置和由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
風(fēng)輪機(jī)以及用于從可再生能源產(chǎn)生電力的其它能量提取裝置采用提取的能量使連接至發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。來(lái)自發(fā)電機(jī)的能量被引向電力吸收裝置，通常是包括一個(gè)或多個(gè)電力負(fù)載的交流(AC)電網(wǎng)。雖然本發(fā)明涉及用于驅(qū)動(dòng)不同類型范圍的能量提取裝置，但將參照同步發(fā)電機(jī)的示例說(shuō)明本發(fā)明關(guān)注的問題。同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子嚴(yán)格地以其連接至的電網(wǎng)的頻率旋轉(zhuǎn)。例如，對(duì)于四極發(fā)電機(jī)和50Hz電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子將以1500rpm的速度旋轉(zhuǎn)。由原動(dòng)機(jī)施加在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩引起功角(轉(zhuǎn)子和來(lái)自定子繞組的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間的相角)增加，直到磁矩等于原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。對(duì)于固定端電壓和勵(lì)磁電流，功角和轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系為近似正弦的。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩與通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電路的勵(lì)磁電流和端電壓成比例。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的強(qiáng)度限定發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩。如果轉(zhuǎn)矩將增加到大于最大轉(zhuǎn)矩值(以90度功角)，則發(fā)電機(jī)將發(fā)生磁極滑動(dòng)。這是必須避免的明顯的且有破壞性的事件。電網(wǎng)例如由于雷擊、由大風(fēng)引起的高壓電線鐵塔倒塌、誤差或故障電流而偶爾出現(xiàn)故障。在多種情況中，當(dāng)故障出現(xiàn)時(shí)，端電壓會(huì)降低至零，或接近零，但電流明顯地增力口。這為發(fā)電機(jī)提出了實(shí)質(zhì)問題。當(dāng)這種情況出現(xiàn)時(shí)，轉(zhuǎn)矩抗力非常快地，例如，在數(shù)毫秒內(nèi)，下降。當(dāng)轉(zhuǎn)子保持由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子將快速地加速超過同步速度，并且磁極滑動(dòng)會(huì)非常快地發(fā)生。大多數(shù)原動(dòng)機(jī)不能快速地改變它們施加的轉(zhuǎn)矩。所產(chǎn)生的瞬間作用力足夠猛烈而對(duì)發(fā)電機(jī)或原動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間的機(jī)械連接造成嚴(yán)重的損壞風(fēng)險(xiǎn)。因而，本發(fā)明旨在提供一種能量提取裝置，其在發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩由于故障快速地降低時(shí)減少或避免損壞風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)電網(wǎng)恢復(fù)時(shí)會(huì)出現(xiàn)另一個(gè)問題。在這種情況中，功角最初可以不是最佳的，假設(shè)由原動(dòng)機(jī)施加至轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩，和/或轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率可以不同于電網(wǎng)的頻率。再一次，猛烈的瞬間作用力或電流可能起作用，導(dǎo)致嚴(yán)重的損壞風(fēng)險(xiǎn)。在電網(wǎng)中的故障保持更長(zhǎng)時(shí)間的情況下，這個(gè)問題變?yōu)楦蟮娘L(fēng)險(xiǎn)。因此，當(dāng)故障已經(jīng)發(fā)生時(shí)，由斷路器將大多數(shù)現(xiàn)有裝置從電網(wǎng)上斷開，并且在可以重新連接它們之前，必須執(zhí)行與電網(wǎng)的重新同步和頻率匹配的長(zhǎng)期過程。電網(wǎng)因此在重新同步和頻率匹配期間將面臨電力短缺，這在一些極端情況中引起電網(wǎng)故障而不能從這種故障中恢復(fù)。而且，本發(fā)明的一些實(shí)施例旨在提供一種能量提取裝置，其在故障期間能夠保持連接至電網(wǎng)，并且在電網(wǎng)恢復(fù)時(shí)快速地恢復(fù)電力的產(chǎn)生。作為這些問題的結(jié)果，常見的是將發(fā)電機(jī)電樞直接連接至電網(wǎng)。代替的是，通過能夠在短的時(shí)間周期內(nèi)緩存所產(chǎn)生的電力的、諸如整流器和反相器之類的附加元件連接發(fā)電機(jī)。然而，這些方案是昂貴的并且降低整體可靠性。因而，本發(fā)明的一些實(shí)施例旨在提供一種能量提取裝置，如風(fēng)輪機(jī)，其中電樞可以直接連接至電網(wǎng)。根據(jù)直接連接，我們包括通過將來(lái)自能量提取的電力發(fā)送至所述裝置的開關(guān)和斷路器的連接，但排除通過整流器和反相器的連接。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種操作能量提取裝置的方法，該能量提取裝置用于從來(lái)自可再生能源的能流中提取能量，該能量提取裝裝置包括渦輪機(jī)和發(fā)電機(jī)和液壓傳動(dòng)裝置，液壓傳動(dòng)裝置包括由渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓泵和驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的可變排量液壓馬達(dá)，可變排量液壓馬達(dá)包括循環(huán)地改變?nèi)莘e的至少一個(gè)工作腔、高壓歧管、低壓歧管、以及調(diào)節(jié)所述至少一個(gè)工作腔與低壓歧管和高壓歧管之間的流體的流量的多個(gè)閥，與所述工作腔或每個(gè)工作腔相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)閥，所述至少一個(gè)閥為電控閥，該電控閥與工作腔容積的循環(huán)成定相關(guān)系地可操作，以在工作腔容積的每個(gè)連續(xù)循環(huán)期間選擇由各個(gè)工作腔移動(dòng)的工作流體的凈容積，該方法的特征在于，通過考慮與發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩相關(guān)的至少一個(gè)測(cè)量值，在工作腔容積的每個(gè)連續(xù)循環(huán)期間選擇性地操作電控閥來(lái)控制液壓馬達(dá)的置換率，并且從而控制由液壓馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。根據(jù)發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩，我們涉及在其之上發(fā)電機(jī)可以遭受磁極滑動(dòng)的最大持續(xù)不變轉(zhuǎn)矩。置換率是指從高壓歧管到低壓歧管的置換率。通過采用具有可以在工作腔容積的每個(gè)循環(huán)期間選擇的排量的液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，并且在操作電控閥時(shí)考慮與發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩相關(guān)的至少一個(gè)測(cè)量值，在發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩快速地減小的情況中可以快速地減小由液壓馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，實(shí)際上比采用任何其它類型的可變排量液壓馬達(dá)快得多。同樣，可以比在實(shí)踐可以由液壓馬達(dá)降低從高壓歧管接收的壓力快得多地減小由液壓馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩?？赡艿氖?，電控閥被選擇性地操作以控制液壓馬達(dá)的置換率并且因此控制由液壓馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，使得由液壓馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩不超過最大可吸收轉(zhuǎn)矩。本發(fā)明因此避免對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的嚴(yán)重?fù)p壞，這種嚴(yán)重?fù)p壞會(huì)在發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩通常由于故障而突然降低時(shí)出現(xiàn)。能量提取裝置優(yōu)選具有故障響應(yīng)工作模式，在該故障響應(yīng)工作模式中，響應(yīng)于檢測(cè)到減小發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩的故障，電控閥被選擇性地操作，以降低液壓馬達(dá)的置換率并且因此減小由液壓馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。在故障響應(yīng)工作模式中，電控閥被選擇性地操作以確保由液壓馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩不超過發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩。典型地，在故障響應(yīng)工作模式中，電控閥被操作以基本上降低液壓馬達(dá)的置換率，例如，使得置換率比否則將發(fā)生的置換率每單位時(shí)間小25%?？赡艿氖牵谥辽僖恍┣闆r中，當(dāng)能量提取裝置處于故障響應(yīng)工作模式時(shí)，以控制液壓馬達(dá)的置換率，從而相對(duì)于電網(wǎng)的目標(biāo)頻率和相位調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率和相位。電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)在使用電連接(通常通過斷路器，且經(jīng)常通過變壓器)。在發(fā)電機(jī)連接至其上的電網(wǎng)存在具有發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子否則將快速地或逐漸地變?yōu)榕c電網(wǎng)的相位和頻率不同的影響的故障的情況中，相對(duì)于電網(wǎng)的目標(biāo)頻率和相位調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率和相位是有用的?？梢圆捎迷诎l(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率和相位以及電網(wǎng)的目標(biāo)頻率和相位工作的反饋回路控制液壓馬達(dá)的置換率。當(dāng)發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩太低而不能指示發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的相位和頻率時(shí)，可以以這種方式控制液壓馬達(dá)的置換率。為了恰當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)相位，該方法可以包括確定發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的相位，當(dāng)將恢復(fù)電網(wǎng)時(shí)，該相位將最小化在恢復(fù)電網(wǎng)時(shí)將作用在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的瞬間作用力?？梢栽O(shè)置估計(jì)器，以在糾正所述故障時(shí)估計(jì)將電力傳輸?shù)狡渖系碾娋W(wǎng)的相位。發(fā)電機(jī)優(yōu)選地包括定子和機(jī)械連接至液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)子。發(fā)電機(jī)可以為同步發(fā)電機(jī)。然而，本發(fā)明的主要目標(biāo)是繼續(xù)保持發(fā)電機(jī)與通常為(國(guó)家或局部)電網(wǎng)的交流網(wǎng)絡(luò)的同步。故障響應(yīng)工作模式可以由最大可吸收轉(zhuǎn)矩或與最大可吸收轉(zhuǎn)矩相關(guān)的滿足一個(gè)或多個(gè)故障檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)觸發(fā)。故障檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)可以包括最大可吸收轉(zhuǎn)矩，或與最大可吸收轉(zhuǎn)矩相關(guān)的降低為低于閾值的參數(shù)。例如可以根據(jù)勵(lì)磁電路的電位差和發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流計(jì)算發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩?？梢栽诓挥?jì)算最大可吸收轉(zhuǎn)矩的情況下檢測(cè)最大可吸收轉(zhuǎn)矩的減小。例如，例如通過檢測(cè)到發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電路上的電位差已經(jīng)降低為低于閾值而可以檢測(cè)最大可吸收轉(zhuǎn)矩的減小。根據(jù)發(fā)電機(jī)的功角或功率因素的測(cè)量到的變化，或功角或功率因素的變化率，例如考慮針對(duì)給定端電壓和勵(lì)磁電流的變化，可以確定最大可吸收轉(zhuǎn)矩減小，功角和轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系是正弦的(最大可吸收轉(zhuǎn)矩為90度功角處的轉(zhuǎn)矩)。因此，與最大可吸收轉(zhuǎn)矩相關(guān)的至少一個(gè)測(cè)量值可以包括下述測(cè)量值中的一個(gè)或多個(gè)發(fā)電機(jī)的端電壓、發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流、發(fā)電機(jī)的功角或功率因素、或作用在液壓馬達(dá)上或作用在將液壓馬達(dá)連接至發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的軸上的轉(zhuǎn)矩。液壓馬達(dá)通常包括角位置傳感器，并且可以根據(jù)角位置的變化率和由液壓馬達(dá)移動(dòng)的工作流體的排量確定作用在液壓馬達(dá)上的轉(zhuǎn)矩。通過測(cè)量發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)之間的相位或頻率差并控制由液壓馬達(dá)移動(dòng)的工作流體的置換率以向著目標(biāo)相位或頻率差(通常為零)調(diào)節(jié)所述相位或頻率差，電控閥可以被選擇性地操作以控制所述置換率，從而相對(duì)于電網(wǎng)(在正常操作中發(fā)電機(jī)連接至該電網(wǎng))的目標(biāo)頻率和相位調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率和相位。在故障響應(yīng)工作模式中，該方法可以包括下述步驟讀取表示在故障響應(yīng)工作模式中使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)所需要的轉(zhuǎn)矩的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)值，并響應(yīng)于所述一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)值選擇性地操作電控閥以控制由液壓馬達(dá)移動(dòng)的工作流體的置換率。典型地，每個(gè)工作腔具有調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)的工作腔和高壓歧管之間的流體的流量的高壓閥，每個(gè)高壓閥的打開頻率至少部分地決定由對(duì)應(yīng)的工作腔移動(dòng)的工作流體的凈排量?？赡艿氖?，所述電控閥包括所述高壓閥。每個(gè)工作腔可以包括調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)的工作腔和低壓歧管之間的工作流體的流量的低壓閥。高壓閥通常是主動(dòng)受控的。低壓閥通常是主動(dòng)受控的。根據(jù)主動(dòng)受控，我們包括主動(dòng)打開、主動(dòng)關(guān)閉、抵抗壓力差或流體流量的主動(dòng)保持打開、或抵抗壓力差的主動(dòng)保持關(guān)閉中的一種或多種。典型地，主動(dòng)受控閥也可以被動(dòng)地打開或關(guān)閉，但在需要時(shí)可以選擇性地主動(dòng)打開、主動(dòng)關(guān)閉、主動(dòng)保持打開和/或主動(dòng)保持關(guān)閉。典型地，電控閥的用于確定由工作腔移動(dòng)的工作流體的凈排量的操作包括在工作腔的排氣沖程(工作腔容積的每個(gè)循環(huán)包括其中容積減小的排氣沖程和其中容積增加的進(jìn)氣沖程)結(jié)束之前主動(dòng)關(guān)閉與工作腔相關(guān)的低壓閥(簡(jiǎn)言之，例如小于45度，并且有效地小于25度)，從而在工作腔繼續(xù)收縮時(shí)增加工作腔和低壓歧管中的工作流體的壓力。在故障響應(yīng)工作模式中，高壓閥打開的頻率比剛進(jìn)入故障響應(yīng)工作模式之前高壓閥打開的頻率小?？赡艿氖牵邏洪y在故障響應(yīng)工作模式中打開的頻率比在正常工作模式小，在正常工作模式中，機(jī)器將運(yùn)轉(zhuǎn)，如果還未檢測(cè)到故障。高壓閥在故障響應(yīng)工作模式中打開的頻率通常小于在剛進(jìn)入故障響應(yīng)工作模式之前，或者在正常工作模式中，當(dāng)機(jī)器正以最大額定功率輸出運(yùn)行時(shí)，它們打開的頻率的10%，或小于2%。(在非常低的能量輸出處，頻率的成比例降低可以較小)。液壓傳動(dòng)裝置通過包括將工作流體從液壓泵引向液壓馬達(dá)的高壓傳輸歧管。典型地，高壓傳輸歧管從液壓泵的出口延伸至液壓馬達(dá)的高壓歧管。因此，液壓馬達(dá)的高壓歧管中的壓力通常非常類似于高壓傳輸歧管中的壓力。該方法優(yōu)選還包括測(cè)量高壓傳輸歧管或液壓馬達(dá)的高壓歧管中的壓力，并在工作腔容積的每個(gè)循環(huán)期間響應(yīng)于測(cè)量的壓力控制電控閥。根據(jù)高壓和低壓歧管以及高壓和低壓傳輸歧管，我們涉及歧管的相對(duì)壓力。低壓歧管和低壓傳輸歧管通常被加壓至大體上比高壓歧管和高壓傳輸歧管低的壓力。典型地，液壓泵的高壓歧管和液壓馬達(dá)的高壓歧管與高壓傳輸歧管流體連通。典型地，液壓泵的低壓歧管和液壓馬達(dá)的低壓歧管與能量提取裝置的低壓歧管流體連通。在至少一些情況中，響應(yīng)于發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩的變化，獨(dú)立于由渦輪機(jī)施加的轉(zhuǎn)矩，改變液壓馬達(dá)的置換率。例如，液壓馬達(dá)的置換率優(yōu)選是至少最初在能量提取裝置在故障響應(yīng)工作模式中運(yùn)行時(shí)，能夠響應(yīng)于發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩的變化，獨(dú)立于由液壓泵施加在渦輪機(jī)上的轉(zhuǎn)矩而變化。因此，與需要等待從渦輪機(jī)接收的能量減少以減小由液壓馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的情況相比，可以更加快速地減小由液壓馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。這還可以便于短的故障期間能量的繼續(xù)產(chǎn)生，最大化能量提取效率，并且確?？梢栽诩m正所述故障時(shí)可以將能量快速地傳遞至能量網(wǎng)(通常包括一個(gè)或多個(gè)電力負(fù)載)。它還減小由液壓泵施加至渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)矩的變化率，并且因此減小對(duì)渦輪機(jī)葉片的沖擊。液壓泵優(yōu)選地為可變排量液壓泵。這便于獨(dú)立于流體排量調(diào)節(jié)渦輪機(jī)的葉片上的轉(zhuǎn)矩。液壓泵優(yōu)選地包括循環(huán)地改變?nèi)莘e的至少一個(gè)工作腔、高壓歧管、低壓歧管、調(diào)節(jié)所述至少一個(gè)工作腔與低壓歧管和高壓歧管之間的流體的流量的多個(gè)閥、與所述工作腔或每個(gè)工作腔相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)閥，所述至少一個(gè)閥為電控閥，并且其中該方法包括與工作腔容積的循環(huán)成定相關(guān)系地主動(dòng)地控制所述電控閥，以在工作腔容積的每個(gè)連續(xù)循環(huán)期間選擇凈流體排量。液壓傳動(dòng)裝置可以包括將工作流體從液壓泵引向液壓馬達(dá)的高壓傳輸歧管并且還包括至少一個(gè)可替換流體端口，其中，當(dāng)響應(yīng)于檢測(cè)到發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩的減小而降低由液壓馬達(dá)移動(dòng)的工作流體的排量時(shí)，代替的是通過至少一個(gè)所述可替換流體端口引導(dǎo)工作流體。優(yōu)選地，能量提取裝置在正常工作模式中運(yùn)轉(zhuǎn)為使得由液壓泵和液壓馬達(dá)移動(dòng)的工作流體的平均置換率相同，但至少最初在故障響應(yīng)工作模式中運(yùn)轉(zhuǎn)為使得由液壓馬達(dá)移動(dòng)的工作流體的置換率小于由液壓泵移動(dòng)的工作流體的置換率。
本發(fā)明在獨(dú)立的第二方面還擴(kuò)展至一種操作能量提取裝置的方法，該能量提取裝置用于從來(lái)自可再生能源的能流中提取能量，該能量提取裝置包括渦輪機(jī)、發(fā)電機(jī)和液壓傳動(dòng)裝置，液壓傳動(dòng)裝置包括由渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓泵、可變排量液壓馬達(dá)和高壓傳輸歧管，高壓傳輸歧管從液壓泵延伸至可變排量液壓馬達(dá)并包括至少一個(gè)可替換流體端口，該方法的特征在于，響應(yīng)于檢測(cè)到已經(jīng)發(fā)生導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩減小的故障，通過降低由液壓馬達(dá)移動(dòng)的工作流體的置換率，使得來(lái)自液壓泵的否則將被工作液壓馬達(dá)移動(dòng)的工作流體代替的是被移動(dòng)至至少一個(gè)所述可替換流體端口。可能的是，液壓傳動(dòng)裝置包括高壓傳輸歧管，并且其中至少一個(gè)所述可替換流體端口為將高壓傳輸歧管連接至工作流體儲(chǔ)存裝置的端口。工作流體儲(chǔ)存裝置優(yōu)選地包括一個(gè)或多個(gè)可增壓容器，例如，一個(gè)或多個(gè)油氣收集器。通過一個(gè)或多個(gè)電控閥可以將所述一個(gè)或多個(gè)可增壓容器置于與高壓傳輸歧管流體連通或不連通?？赡艿氖牵辽僖粋€(gè)所述可替換流體端口與減壓閥流體連通，減壓閥是選擇性可操作的以排放來(lái)自高壓傳輸歧管的流體。典型地，減壓閥被操作為通過節(jié)流閥選擇性地排放來(lái)自高壓傳輸歧管的流體，或者在通過它選擇性地排放流體時(shí)用作節(jié)流閥。優(yōu)選地，減壓閥可操作以選擇性地將流體排放至低壓歧管或貯存器(典型地通過所述節(jié)流閥或用作所述節(jié)流閥)。優(yōu)選地，減壓閥為壓力操作式減壓閥，其可操作以在高壓傳輸歧管中的壓力超過固定或可選擇壓力閾值時(shí)排放流體。雖然排放已經(jīng)由液壓泵加壓的流體等同于浪費(fèi)能量，但引起發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩的明顯減小的事件很少發(fā)生，并且在這些很少發(fā)生的場(chǎng)合能量損失是可接受的。優(yōu)選地，該方法包括操作減壓閥以僅在還滿足一個(gè)或多個(gè)附加條件時(shí)排放流體，例如，在發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩在一時(shí)間周期內(nèi)保持為低時(shí)，或者在高壓歧管中的壓力超過閾值時(shí)，或者在所述一個(gè)或多個(gè)工作流體儲(chǔ)存裝置的剩余可用容量低于閾值時(shí)。優(yōu)選地，在將流體引向工作流體儲(chǔ)存裝置時(shí)高壓傳輸歧管壓力升高，并且在工作流體儲(chǔ)存裝置裝滿或高壓傳輸歧管中的壓力超過固定或可選擇壓力閾值時(shí)操作壓力操作式減壓閥。因此，減壓閥可以設(shè)置為僅在檢測(cè)到發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩減小之后一時(shí)間周期后才采用的備用設(shè)備。優(yōu)選地，當(dāng)從高壓傳輸歧管排放工作流體時(shí)，以被選擇為將高壓傳輸歧管內(nèi)的壓力維持為高于閾值壓力(其通常接近或等于最大額定工作壓力)的速率排放流體。這使得在糾正故障時(shí)能夠迅速地重啟電力產(chǎn)生，同時(shí)排放工作流體，并且至少針對(duì)持續(xù)相對(duì)短的時(shí)間的故障，避免能量提取裝置的關(guān)機(jī)?？赡艿氖?，渦輪機(jī)為可變間距渦輪機(jī)，并且響應(yīng)于檢測(cè)到發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩的減小而改變渦輪機(jī)葉片的間距?？赡艿氖牵绻畲罂晌辙D(zhuǎn)矩保持為低(例如，如果與發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)測(cè)量值指示最大可吸收轉(zhuǎn)矩低于閾值)，響應(yīng)于檢測(cè)到發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩的減小，不是立即改變渦輪機(jī)葉片的間距，而是在一時(shí)間周期之后改變渦輪機(jī)葉片的間距，從而減少渦輪機(jī)的能量吸收。因此，如果存在引起發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩減小的、持續(xù)時(shí)間相對(duì)短的故障，則能量提取裝置能夠繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)而不損害能量吸收。該時(shí)間周期可以是固定的或可變的?？梢詢H在滿足一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)改變渦輪機(jī)葉片的間距以減少渦輪機(jī)的能量吸收。從而該方法包括操作加壓閥，該方法可以包括監(jiān)測(cè)能量提取裝置內(nèi)的工作流體的溫度。通過節(jié)流閥排放工作流體將引起該裝置內(nèi)的工作流體快速升溫，并且該方法優(yōu)選地包括在工作流體的溫度已經(jīng)達(dá)到閾值，或者在工作流體的溫度的預(yù)測(cè)值(該預(yù)測(cè)值基于至其的凈能量輸入)已經(jīng)達(dá)到閾值時(shí)，改變渦輪機(jī)葉片的間距。典型地，來(lái)自發(fā)電機(jī)的輸出與電網(wǎng)直接電連通。本發(fā)明使得能夠在不需要例如中間整流器和反相器的情況下(典型地通過斷路器)將來(lái)自發(fā)電機(jī)的輸出置于與電網(wǎng)直接電連通。這增加了整體發(fā)電效率。該方法可以包括下述步驟測(cè)量發(fā)電機(jī)或發(fā)電機(jī)連接到其上的電網(wǎng)的一個(gè)或多個(gè)特性，并在主動(dòng)控制所述一個(gè)或多個(gè)所述閥時(shí)考慮所述一個(gè)或多個(gè)信號(hào)以確定由每個(gè)工作腔移動(dòng)的流體的凈排量。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種操作與包括轉(zhuǎn)子的發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)接合的液壓馬達(dá)的方法，液壓馬達(dá)包括循環(huán)地改變?nèi)莘e的多個(gè)工作腔、將液壓馬達(dá)連接至其旋轉(zhuǎn)與工作腔容積的循環(huán)聯(lián)動(dòng)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的軸、低壓歧管和高壓歧管、用于調(diào)節(jié)低壓歧管和每個(gè)工作腔之間的連通的多個(gè)低壓閥、用于調(diào)節(jié)高壓歧管和每個(gè)工作腔之間的連通的多個(gè)高壓閥、以及主動(dòng)控制一個(gè)或多個(gè)所述閥以逐個(gè)循環(huán)地確定由每個(gè)工作腔移動(dòng)的流體的凈排量的控制器，該方法的特征在于，接收與發(fā)電機(jī)或發(fā)電機(jī)連接至其上的電網(wǎng)的特性相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)，并且在當(dāng)主動(dòng)控制所述一個(gè)或多個(gè)所述閥時(shí)考慮所述一個(gè)或多個(gè)信號(hào)以確定由每個(gè)工作腔移動(dòng)的流體的凈排量。與發(fā)電機(jī)的特性相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)所述信號(hào)可以為與發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩相關(guān)的信號(hào)。該信號(hào)可以為發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流的測(cè)量值。該信號(hào)可以為發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電路上的電位差的測(cè)量值。一個(gè)或多個(gè)所述信號(hào)可以涉及正由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力的特性。在電力吸收裝置為電網(wǎng)的情況中，所述信號(hào)可以包括電網(wǎng)的相位。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種用于從來(lái)自可再生能源的能流中提取能量的能量提取裝置，該能量提取裝置包括渦輪機(jī)、發(fā)電機(jī)和液壓傳動(dòng)裝置，液壓傳動(dòng)裝置包括由渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓泵和驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的可變排量液壓馬達(dá)，可變排量液壓馬達(dá)包括循環(huán)地改變?nèi)莘e的至少一個(gè)工作腔、高壓歧管、低壓歧管、調(diào)節(jié)所述至少一個(gè)工作腔與低壓歧管和高壓歧管之間的流體的流量的多個(gè)閥、與所述工作腔或每個(gè)工作腔相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)閥，所述至少一個(gè)閥為電控閥，該電控閥與工作腔容積的循環(huán)成定相關(guān)系地選擇性地可操作以在工作腔容積的每個(gè)連續(xù)循環(huán)期間選擇由對(duì)應(yīng)的工作腔移動(dòng)的工作流體的凈容積，其特征在于，該能量提取裝置包括至少一個(gè)測(cè)量裝置和控制器，所述至少一個(gè)測(cè)量裝置被配置為進(jìn)行與發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩相關(guān)的測(cè)量，控制器被配置為控制液壓馬達(dá)的置換率，并且從而考慮由所述至少一個(gè)測(cè)量裝置進(jìn)行的至少一次測(cè)量而控制由液壓馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。能量提取裝置可以為風(fēng)輪發(fā)電機(jī)。能量提取裝置可以為用于從流動(dòng)液體中產(chǎn)生電力的渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)，例如，潮汐渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)?？刂破魍ㄟ^控制電控閥的選擇性操作控制液壓馬達(dá)的置換率，并且從而控制由液壓馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩?？刂破骺梢援a(chǎn)生主動(dòng)控制電控閥的閥控制信號(hào)。控制器可以產(chǎn)生一信號(hào)，如指令信號(hào)，響應(yīng)于此，通常與液壓馬達(dá)成一體的另一個(gè)控制器產(chǎn)生閥控制信號(hào)?？刂破骺梢允欠植际降模?，它可以包括控制包括液壓馬達(dá)的多個(gè)部件的系統(tǒng)控制器和通常與液壓馬達(dá)成一體的用于控制液壓馬達(dá)的機(jī)器控制器。在這種情況中，控制器的一些功能可以由系統(tǒng)控制器執(zhí)行，一些功能可以由機(jī)器控制器執(zhí)行。
典型地，控制器控制液壓馬達(dá)的置換率，并且因此控制由液壓馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，使得由液壓馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩不超過最大可吸收轉(zhuǎn)矩。能量提取裝置優(yōu)選地具有故障響應(yīng)工作模式，在該故障響應(yīng)工作模式中，響應(yīng)于檢測(cè)到減小發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩的故障，控制器降低液壓馬達(dá)的置換率并且因此減小由液壓馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。在故障響應(yīng)工作模式中，控制器確保由液壓馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩不超過發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩。典型地，控制器在故障響應(yīng)工作模式中明顯地降低液壓馬達(dá)的置換率，例如，使得置換率小于否則將出現(xiàn)的置換率的25%每單位時(shí)間。控制器可以被配置為響應(yīng)于檢測(cè)到最大可吸收轉(zhuǎn)矩或與最大可吸收轉(zhuǎn)矩相關(guān)的參數(shù)滿足一個(gè)或多個(gè)故障檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)入故障響應(yīng)工作模式。控制器可以被配置為根據(jù)由電壓表和電流表測(cè)量的勵(lì)磁電路的電位差和發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流確定與發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩相關(guān)的參數(shù)。控制器不需要計(jì)算最大可吸收轉(zhuǎn)矩來(lái)檢測(cè)最大可吸收轉(zhuǎn)矩的減小。能量提取裝置可以包括下述傳感器中的一個(gè)或多個(gè)用于測(cè)量勵(lì)磁電路上的電位差的傳感器；用于發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流的測(cè)量傳感器；用于測(cè)量發(fā)電機(jī)的功角或功率因素的傳感器；用于測(cè)量作用在液壓馬達(dá)上或作用在將液壓馬達(dá)連接至發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的軸上的轉(zhuǎn)矩的傳感器；角位置傳感器，用于測(cè)量液壓馬達(dá)的軸、或從液壓馬達(dá)延伸至發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的驅(qū)動(dòng)軸、或轉(zhuǎn)子的角位置?？刂破骺梢越邮諄?lái)自所述一個(gè)或多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)并在確定流體工作馬達(dá)的置換率時(shí)考慮該數(shù)據(jù)?？赡艿氖牵刂破鞅慌渲脼樵谄渲心芰刻崛⊙b置處于故障響應(yīng)工作模式的至少一些情況中，控制液壓馬達(dá)的置換率，從而相對(duì)于電網(wǎng)的目標(biāo)頻率和相位調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率和相位?？刂破骺梢员慌渲脼椴捎迷诎l(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率和相位以及電網(wǎng)的目標(biāo)頻率和相位工作的反饋回路控制液壓馬達(dá)的置換率?？刂破骺梢皂憫?yīng)于檢測(cè)到發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩太低而不能指示發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的相位和頻率而以這種方式控制液壓馬達(dá)的置換率。為了適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)相位，控制器可以確定或接收與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的相位相關(guān)的數(shù)據(jù)，當(dāng)將恢復(fù)電網(wǎng)時(shí)，該相位將最小化在恢復(fù)電網(wǎng)時(shí)將作用在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的瞬間作用力。能量提取裝置可以包括用于測(cè)量發(fā)電機(jī)在正常操作中連接至其上的電網(wǎng)的相位和頻率的一個(gè)或多個(gè)傳感器，或用于接收與發(fā)電機(jī)在正常操作中連接至其上的電網(wǎng)的相位和頻率的一個(gè)或多個(gè)輸入裝置。能量提取裝置可以包括用于確定發(fā)電機(jī)在正常操作中連接至其上的電網(wǎng)的估計(jì)相位和頻率的估計(jì)模塊(其可以為由控制器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)軟件模塊)。能量提取裝置可以包括被配置為確定目標(biāo)相位和頻率的目標(biāo)計(jì)算模塊(其可以為由控制器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)軟件模塊)。控制器可以被配置為相對(duì)于電網(wǎng)的測(cè)量或目標(biāo)頻率和相位調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率和相位。能量提取裝置可以包括存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器存儲(chǔ)表示使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和液壓馬達(dá)在故障響應(yīng)工作模式中轉(zhuǎn)動(dòng)所需要的轉(zhuǎn)矩的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)值，并且控制器可以被配置為從存儲(chǔ)器中讀取所述存儲(chǔ)值以相對(duì)于測(cè)量或目標(biāo)頻率和相位調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的頻率和相位。典型地，每個(gè)工作腔具有調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)的工作腔和高壓歧管之間的流體的流量的高壓閥，每個(gè)高壓閥的打開頻率至少部分地決定由對(duì)應(yīng)的工作腔移動(dòng)的工作流體的凈排量?？赡艿氖?，所述電控閥包括所述高壓閥。每個(gè)工作腔可以包括調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)的工作腔和低壓歧管之間的工作流體的流量的低壓閥。高壓閥通常是主動(dòng)受控的。低壓閥通常是主動(dòng)受控的。
控制器可以被配置為使所述高壓閥在控制器進(jìn)入故障響應(yīng)工作模式時(shí)打開的頻率比剛進(jìn)入故障響應(yīng)工作模式之前打開的頻率小?？刂破骺梢员慌渲脼槭顾龈邏洪y在控制器進(jìn)入故障響應(yīng)工作模式時(shí)打開的頻率比剛進(jìn)入故障響應(yīng)工作模式之前打開的頻率小。能量提取裝置通常包括壓力傳感器，該壓力傳感器被配置為測(cè)量液壓馬達(dá)的高壓傳輸歧管或高壓歧管中的壓力，并且控制器通常被配置為在控制液壓馬達(dá)的排量(以及通常還控制液壓泵的排量)時(shí)考慮測(cè)量壓力。收集器還可以包括壓力傳感器，并且控制器也可以考慮收集器中的工作流體的測(cè)量壓力。渦輪機(jī)可以為可變間距渦輪機(jī)(即，具有可變間距葉片的渦輪機(jī))。能量提取裝置通常包括用于調(diào)節(jié)渦輪機(jī)葉片的間距的間距控制器。間距控制器通常在控制器的控制下。控制器可以被配置為在至少一些情況中獨(dú)立于由渦輪機(jī)施加的轉(zhuǎn)矩改變液壓馬達(dá)的置換率。液壓泵優(yōu)選地為可變排量液壓泵，并且通常包括循環(huán)地改變?nèi)莘e的至少一個(gè)工作腔、高壓歧管和低壓歧管、用于調(diào)節(jié)每個(gè)工作腔與低壓歧管和高壓歧管之間的流體的流量的多個(gè)閥、與所述工作腔或每個(gè)工作腔相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)閥，所述至少一個(gè)閥為電控閥，該電控閥與工作腔容積的循環(huán)成定相關(guān)系地選擇性地可操作以在工作腔容積的每個(gè)連續(xù)循環(huán)期間選擇由對(duì)應(yīng)的工作腔移動(dòng)的工作流體的凈容積，從而控制由液壓泵移動(dòng)的工作流體的凈排量。液壓傳動(dòng)裝置可以包括將工作流體從液壓泵引向液壓馬達(dá)的高壓傳輸歧管。高壓歧管還可以包括至少一個(gè)可替換流體端口，所述至少一個(gè)可替換流體端口用于在由液壓馬達(dá)移動(dòng)的工作流體的排量降低時(shí)響應(yīng)于檢測(cè)到發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩的減小接收工作流體。因此，本發(fā)明在獨(dú)立的第五方面還擴(kuò)展至一種用于從來(lái)自可再生能源的能流提取能量的能量提取裝置，該能量提取裝置包括渦輪機(jī)、發(fā)電機(jī)和液壓傳動(dòng)裝置，液壓傳動(dòng)裝置包括由渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓泵、驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的可變排量液壓馬達(dá)和高壓傳輸歧管，高壓傳輸歧管從液壓泵延伸至可變排量液壓馬達(dá)并包括至少一個(gè)可替換流體端口，可變排量液壓馬達(dá)包括循環(huán)地改變?nèi)莘e的至少一個(gè)工作腔、高壓歧管、低壓歧管、調(diào)節(jié)所述至少一個(gè)工作腔與低壓歧管和高壓歧管之間的流體的流量的多個(gè)閥、與所述或每個(gè)工作腔相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)閥，所述至少一個(gè)閥為電控閥，該電控閥與工作腔容積的循環(huán)成定相關(guān)系地選擇性地可操作以在工作腔容積的每個(gè)連續(xù)循環(huán)期間選擇由對(duì)應(yīng)的工作腔移動(dòng)的工作流體的凈容積，其特征在于，該能量提取裝置包括控制器，控制器被配置為控制液壓馬達(dá)的置換率，并且從而減小由液壓馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，因而響應(yīng)于檢測(cè)到已經(jīng)發(fā)生導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩減小的故障使否則將由液壓馬達(dá)移動(dòng)的工作流體代替地被移動(dòng)通過至少一個(gè)所述可替換流體端口。至少一個(gè)所述可替換流體端口可以包括將高壓傳輸歧管連接至工作流體儲(chǔ)存裝置的端口。工作流體儲(chǔ)存裝置優(yōu)選地包括一個(gè)或多個(gè)可增壓容器，例如，一個(gè)或多個(gè)油氣收集器。所述一個(gè)或多個(gè)可增壓容器可以通過一個(gè)或多個(gè)電控閥選擇性地連接至高壓傳輸歧管?？赡艿氖?，至少一個(gè)所述可替換流體端口與包括減壓閥的排放路徑流體連通，該減壓閥被配置為通過所述排放路徑選擇性地排放來(lái)自高壓傳輸歧管的流體。節(jié)流閥可以與加壓閥成一體。排放路徑可以從高壓傳輸歧管延伸至低壓歧管或貯存器。減壓閥可以為壓力操作式減壓閥，該壓力操作式減壓閥可操作以在高壓傳輸歧管中的壓力超過固定或可選擇壓力閾值時(shí)排放流體?？刂破骺梢员慌渲脼椴僮鳒p壓閥以僅在還滿足一個(gè)或多個(gè)附加條件時(shí)選擇性地排放流體，例如，在發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩在一時(shí)間周期內(nèi)保持為低時(shí)，或者在高壓歧管中的壓力超過閾值時(shí)，或者在所述一個(gè)或多個(gè)工作流體儲(chǔ)存裝置的剩余可用容量低于閾值時(shí)。排放路徑(并且通常地節(jié)流閥)可以被配置為以被選擇為將高壓傳輸歧管內(nèi)的壓力維持為高于閾值壓力(其通常接近或等于最大額定工作壓力)的速率選擇性地排放來(lái)自高壓歧管的工作流體。在能量提取裝置包括用于在控制器的控制下調(diào)節(jié)渦輪機(jī)葉片的間距的間距控制器的情況中，控制器可以被配置為響應(yīng)于檢測(cè)到發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩的變化而改變渦輪機(jī)葉片的間距?？赡艿氖?，控制器被配置為在最大可吸收轉(zhuǎn)矩保持為低時(shí)，響應(yīng)于檢測(cè)到發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩的變化，不是立即改變渦輪機(jī)葉片的間距，而是在一時(shí)間周期之后改變渦輪機(jī)葉片的間距，從而減少渦輪機(jī)的能量吸收。該時(shí)間周期可以是固定的或可變的。可以僅在滿足一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)改變渦輪機(jī)葉片的間距以減少渦輪機(jī)的能量吸收。能量提取裝置可以包括用于測(cè)量能量提取裝置內(nèi)的工作流體的溫度的溫度傳感器，并且控制器在確定何時(shí)改變渦輪機(jī)葉片的間距時(shí)考慮測(cè)量的溫度。典型地，來(lái)自發(fā)電機(jī)的輸出與電網(wǎng)直接電連通。本發(fā)明使得能夠在不需要例如中間整流器和反相器的情況下(典型地通過斷路器)將來(lái)自發(fā)電機(jī)的輸出置于與電網(wǎng)直接電連通。根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供了一種與包括轉(zhuǎn)子的發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)接合的液壓馬達(dá)，液壓馬達(dá)包括循環(huán)地改變?nèi)莘e的多個(gè)工作腔、將液壓馬達(dá)連接至其旋轉(zhuǎn)與工作腔容積的循環(huán)聯(lián)動(dòng)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的軸、低壓歧管和高壓歧管、用于調(diào)節(jié)低壓歧管和每個(gè)工作腔之間的連通的多個(gè)低壓閥、用于調(diào)節(jié)高壓歧管和每個(gè)工作腔之間的連通的多個(gè)高壓閥、以及被配置為主動(dòng)控制一個(gè)或多個(gè)所述閥以逐個(gè)循環(huán)地確定由每個(gè)工作腔移動(dòng)的流體的凈排量的控制器，其特征在于，該液壓馬達(dá)包括輸入裝置，該輸入裝置用于接收與發(fā)電機(jī)或該發(fā)電機(jī)連接至其上的電網(wǎng)的特性相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)，并且控制器被配置為在主動(dòng)控制一個(gè)或多個(gè)所述閥時(shí)考慮所述一個(gè)或多個(gè)信號(hào)以確定由每個(gè)工作腔移動(dòng)的流體的凈排量。在上文聯(lián)系本發(fā)明的第三方面提出了所述信號(hào)的可選特征。上文聯(lián)系本發(fā)明的第一至第六方面中的任一方面描述的可選特征是本發(fā)明的第一至第六方面中的每一方面的可選特征。根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供了了包括程序代碼的計(jì)算機(jī)軟件，當(dāng)在能量提取裝置控制器執(zhí)行該程序代碼時(shí)，該程序代碼引起能量提取裝置執(zhí)行本發(fā)明的前三個(gè)方面中的任一方面所述的方法，或者引起能量提取裝置用作根據(jù)本發(fā)明的第四至第六方面中任一方面所述的能量提取裝置。本發(fā)明還擴(kuò)展至其上或其中具有根據(jù)本發(fā)明的第七方面的計(jì)算機(jī)軟件的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)輪機(jī)的示意圖2為液壓馬達(dá)的示意圖；圖3為故障響應(yīng)程序的多個(gè)階段的流程圖。圖4為發(fā)電機(jī)(V)之間的端電壓、液壓馬達(dá)的流量(Fd-m)、液壓泵的流量(Fd-p)和圖1的風(fēng)輪發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)壓力(P)隨著時(shí)間在從短持續(xù)故障之前不久到短持續(xù)故障之后的數(shù)秒內(nèi)的關(guān)系圖；圖5為相同的參數(shù)從中等持續(xù)故障之前不久到中等持續(xù)故障之后的曲線圖；以及圖6為相同的參數(shù)從長(zhǎng)持續(xù)故障之前不久到長(zhǎng)持續(xù)故障之后的曲線圖。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1，風(fēng)輪發(fā)電機(jī)I包括可變間距渦輪機(jī)2和同步發(fā)電機(jī)4。發(fā)電機(jī)通過同步斷路器8連接至三相電網(wǎng)6 (通常以50Hz或60Hz運(yùn)行)。該連接有效地為直接連接，沒有明顯的緩存容量。來(lái)自渦輪機(jī)的風(fēng)能通過液壓傳動(dòng)裝置傳遞至發(fā)電機(jī)。液壓傳動(dòng)裝置包括通過驅(qū)動(dòng)軸12可驅(qū)動(dòng)地連接至渦輪機(jī)的可變排量液壓泵10、通過另一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸16連接至發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的可變排量液壓馬達(dá)14。下文參照?qǐng)D2討論可變排量液壓泵和馬達(dá)的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。加壓流體歧管18 (用作高壓傳輸歧管)從液壓泵的出口延伸至液壓馬達(dá)的入口。在一些實(shí)施例中，它連接至并聯(lián)的多個(gè)液壓馬達(dá)的入口，每個(gè)液壓馬達(dá)可以獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)單獨(dú)的發(fā)電機(jī)。通過電受控電磁調(diào)節(jié)閥22，加壓流體歧管還通過端口 19與油氣收集器20連通，油氣收集器20用作用于工作流體的貯存器，電受控電磁調(diào)節(jié)閥22可操作以將加壓流體歧管與油氣收集器選擇性地隔離。油氣收集器預(yù)填充有高壓惰性氣體(通常至少100巴)，其它加壓惰性氣體也可以被保持在與其流體連接的氣瓶中。加壓流體歧管還通過另一個(gè)端口 23與減壓閥24連通，減壓閥24選擇性地可操作以將流體從加壓流體歧管排放至低壓歧管26。減壓閥被節(jié)流以在使用期間避免工作流體從加壓流體歧管到低壓歧管的爆發(fā)性排放。低壓歧管還延伸至用于液壓工作流體的貯存罐或低壓收集器28，并在使用時(shí)用來(lái)將工作流體從液壓馬達(dá)的出口引導(dǎo)至液壓泵的入口。系統(tǒng)控制器30包括執(zhí)行存儲(chǔ)的程序代碼的處理器。系統(tǒng)控制器將控制信號(hào)發(fā)送至液壓泵、液壓馬達(dá)、同步斷路器、電磁調(diào)節(jié)閥和渦輪機(jī)葉片螺距致動(dòng)器32。系統(tǒng)控制器接收輸入信號(hào)，輸入信號(hào)包括由位置傳感器34測(cè)量的渦輪機(jī)的角位置的測(cè)量值，由位置傳感器36測(cè)量的發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸的角位置的測(cè)量值，由電壓和電流傳感器38測(cè)量的與電網(wǎng)的電壓、電流和相位相關(guān)的電測(cè)量值，采用壓力傳感器40獲得為加壓流體歧管中的壓力的系統(tǒng)壓力的測(cè)量值，以及采用另一個(gè)壓力傳感器42獲得的收集器內(nèi)的壓力的測(cè)量值。還采用溫度傳感器44測(cè)量液壓傳動(dòng)裝置中的工作流體的溫度并將該溫度發(fā)送至系統(tǒng)控制器。發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流由自動(dòng)穩(wěn)壓器46控制，自動(dòng)穩(wěn)壓器46接收來(lái)自功率因子校正模塊48的信號(hào)，功率因子校正模塊48又接收由電壓和電流傳感器50測(cè)量的與發(fā)電機(jī)的輸出相關(guān)的電測(cè)量值。由自動(dòng)穩(wěn)壓器確定的勵(lì)磁電流的測(cè)量值，以及由發(fā)電機(jī)的輸出的測(cè)量值，如相位、電壓和電流，還被傳送至系統(tǒng)控制器并由系統(tǒng)控制器考慮。液壓泵和液壓馬達(dá)為液壓機(jī)器，該液壓機(jī)器包括循環(huán)地改變?nèi)莘e的多個(gè)工作腔，其中可以在工作腔容積的每個(gè)循環(huán)上選擇由每個(gè)工作腔移動(dòng)的流體的體積。圖2為這種類型的液壓機(jī)器100的示意圖。通過電控閥的與工作腔容積的循環(huán)成定相關(guān)系的主動(dòng)控制，確定凈流體通過量，以調(diào)節(jié)該機(jī)器的單個(gè)工作腔和流體歧管之間的流體連通。單個(gè)工作腔能夠由機(jī)器控制器逐個(gè)循環(huán)地選擇，從而移動(dòng)可選擇體積的流體，或者經(jīng)歷沒有流體凈排量的空轉(zhuǎn)循環(huán)，由此酌情使得泵或馬達(dá)的凈通過量與需求動(dòng)態(tài)地匹配。單個(gè)工作腔102具有由氣缸104的內(nèi)表面和活塞106限定的容積，活塞106被曲柄機(jī)構(gòu)109從曲軸108開始驅(qū)動(dòng)，并且在氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)以循環(huán)地改變工作腔的容積。軸位置和速度傳感器110確定所述軸的瞬時(shí)角位置和旋轉(zhuǎn)速度，并將軸位置和速度信號(hào)傳遞至機(jī)器控制器112，這使得控制器能夠確定每個(gè)單獨(dú)的工作腔的循環(huán)的瞬時(shí)相位。機(jī)器控制器通常包括在使用中執(zhí)行存儲(chǔ)的程序的處理器，如微控制器。工作腔包括電可控端面密封提升閥114形式的主動(dòng)受控低壓閥，電可控端面密封提升閥114向內(nèi)向著工作腔朝向并且可操作以選擇性地關(guān)閉從工作腔延伸至低壓歧管116的通道，低壓歧管116分別通過液壓泵的入口或出口與主低壓歧管連通。工作腔還包括高壓閥118。高壓閥從工作腔朝向外，并且可操作以關(guān)閉從工作腔延伸至高壓歧管120的通道，高壓歧管120分別通過流體泵的出口或入口與加壓流體歧管連通。至少低壓閥是主動(dòng)受控的，以便控制器可以在工作腔容積的每次循環(huán)期間選擇低壓閥是否是主動(dòng)關(guān)閉的，或者在一些實(shí)施例中，是否是主動(dòng)保持打開的。在一些實(shí)施例中，高壓閥是主動(dòng)受控的，并且在一些實(shí)施例中，高壓閥是被動(dòng)受控閥，例如，壓力傳遞止回閥。液壓泵和液壓馬達(dá)可以分別僅執(zhí)行泵送或運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)。然而，任一個(gè)或兩個(gè)裝置都可以為可以以交替工作模式運(yùn)行為泵或馬達(dá)且由此可以執(zhí)行泵送或運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)的泵-馬達(dá)。在EP0361927中描述了如在使用中能夠由液壓泵執(zhí)行的完整泵送循環(huán)。在工作腔的膨脹沖程期間，低壓閥打開，從低壓歧管接收液壓流體。在下死點(diǎn)處或附近，控制器確定低壓閥是否應(yīng)當(dāng)關(guān)閉。如果低壓閥關(guān)閉，則工作腔內(nèi)的工作流體被加壓并在工作腔容積的后續(xù)收縮相位期間被排放至高壓閥，從泵送循環(huán)發(fā)生，并且將流體容積移動(dòng)至高壓歧管。低壓閥隨后在上死點(diǎn)處或上死點(diǎn)之后不久再次打開。如果低壓閥保持打開，則工作腔內(nèi)工作流體被回送至低壓歧管并且空轉(zhuǎn)循環(huán)發(fā)生，其中沒有至高壓歧管的凈排量流體。在一些實(shí)施例中，低壓閥將被偏壓打開，并且在選擇泵送循環(huán)時(shí)將需要由控制器主動(dòng)關(guān)閉。在其它實(shí)施例中，低壓閥將被偏壓關(guān)閉，并且在選擇空轉(zhuǎn)循環(huán)時(shí)將需要由控制器主動(dòng)保持打開。高壓閥可以為主動(dòng)受控的，或者可以為被動(dòng)打開的止回閥。在EP0494236中描述了如由液壓馬達(dá)執(zhí)行的完整沖程運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)。在收縮沖程期間，流體通過低壓閥排放至低壓歧管?？梢杂煽刂破鬟x擇空轉(zhuǎn)循環(huán)，在該情況中低壓閥保持打開。然而，如果選擇完整沖程運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)，則低壓閥在排氣沖程快結(jié)束時(shí)(即，在上死點(diǎn)之前不久)關(guān)閉，引起壓力隨著工作腔繼續(xù)減小體積而在工作腔內(nèi)積累。一旦已經(jīng)積累足夠的壓力，則可以打開高壓閥(通常剛剛在上死點(diǎn)之后)，并且流體從高壓歧管流入工作腔。在下死點(diǎn)之前不久，高壓閥為主動(dòng)關(guān)閉的，一旦工作腔內(nèi)的壓力降低，使得低壓閥能夠在下死點(diǎn)附近或之后不久打開。在一些實(shí)施例中，低壓閥將被偏壓打開，并且在選擇運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)時(shí)將需要由控制器主動(dòng)關(guān)閉。在其它實(shí)施例中，低壓閥將被偏壓關(guān)閉，并且在選擇運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)時(shí)將需要由控制器主動(dòng)保持打開。低壓閥通常被動(dòng)地打開，它可以在主動(dòng)控制下打開，以使得能夠認(rèn)真地控制打開的定時(shí)。因此，低壓閥可以主動(dòng)打開，或者在它已經(jīng)主動(dòng)保持打開時(shí)，這種主動(dòng)保持打開可以停止。高壓閥可以被主動(dòng)地或被動(dòng)地打開。典型地，高壓閥將是主動(dòng)打開的。
在一些實(shí)施例中，代替僅在空轉(zhuǎn)循環(huán)和全沖程泵送和/或運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)之間進(jìn)行選擇，機(jī)器控制器還可以操作以改變閥定時(shí)的精確相位，從而形成部分沖程泵送和/或部分沖程運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)。在部分沖程泵送循環(huán)中，在排氣沖程中較晚地關(guān)閉低壓閥，以便僅將工作腔的最大沖程容積的一部分移入高壓歧管中。典型地，延遲低壓閥的關(guān)閉，直到臨上死點(diǎn)之前。在部分沖程運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)中，高壓閥關(guān)閉，并且低壓閥部分地打開，直到膨脹沖程，以便從高壓歧管接收的流體的體積和因此流體的凈排量小于其它方式將可能具有的體積和凈排量?？赡艿氖?，液壓泵的控制器和/或液壓馬達(dá)的控制器遠(yuǎn)離液壓泵和液壓馬達(dá)。例如，系統(tǒng)控制器可以執(zhí)行液壓泵的控制器和/或液壓馬達(dá)的控制器的功能，并產(chǎn)生閥控制信號(hào)以控制單個(gè)閥的打開或關(guān)閉。然而，典型地，液壓泵和液壓馬達(dá)具有單獨(dú)的控制器，其產(chǎn)生閥控制信號(hào)以選擇置換率，以便來(lái)自各個(gè)機(jī)器的輸出滿足指令信號(hào)，并且系統(tǒng)控制器通過控制發(fā)送至各個(gè)機(jī)器的指令信號(hào)或多個(gè)信號(hào)而控制液壓泵和液壓馬達(dá)。指令信號(hào)例如可以為表示平均置換率、或者輸入或輸出壓力的信號(hào)。在正常操作期間，系統(tǒng)控制器將控制信號(hào)發(fā)送至液壓泵和液壓馬達(dá)，并發(fā)送至葉片螺距致動(dòng)器，以最大化從風(fēng)中提取并由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換成電力的能量的量。這例如可以包括采用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的算法控制渦輪機(jī)的螺距，以及由液壓泵移動(dòng)的流體的置換率，使得渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度和螺距對(duì)于給定風(fēng)速來(lái)說(shuō)是最佳的。選擇馬達(dá)的凈排量，使得在正常操作期間由液壓馬達(dá)移動(dòng)的流體的長(zhǎng)期平均置換率與由液壓泵移動(dòng)的流體的長(zhǎng)期平均置換率相匹配。然而，補(bǔ)充的是，液壓泵和液壓馬達(dá)可以具有不同的瞬時(shí)置換率，根據(jù)情況，工作流體儲(chǔ)存在收集器中或從收集器接收。系統(tǒng)壓力(加壓流體歧管中的工作流體的壓力)在工作流體儲(chǔ)存在收集器中時(shí)將增加，在從收集器接收工作流體時(shí)將降低。可以有意地改變系統(tǒng)壓力，例如，它可以在較高的風(fēng)速處增加，以便于由液壓泵產(chǎn)生較高的轉(zhuǎn)矩。系統(tǒng)控制器監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)的與最大可吸收轉(zhuǎn)矩相關(guān)的參數(shù)。具體地，通過知曉功角(根據(jù)轉(zhuǎn)子的角度計(jì)算，從液壓馬達(dá)的軸的角度和測(cè)量的或推導(dǎo)的組件偏斜角知道)和當(dāng)前由液壓馬達(dá)施加的轉(zhuǎn)矩(根據(jù)液壓馬達(dá)的已知的流體置換率和高壓歧管中的壓力計(jì)算)，系統(tǒng)控制器可以計(jì)算發(fā)電機(jī)的當(dāng)前最大可吸收轉(zhuǎn)矩。可替換地，或者同時(shí)，系統(tǒng)控制器可以測(cè)量發(fā)電機(jī)的端電壓或電網(wǎng)電壓以及勵(lì)磁電流，并根據(jù)用于發(fā)電機(jī)的校準(zhǔn)功能計(jì)算發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩。在正常操作期間，系統(tǒng)控制器計(jì)算發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩，并確保液壓馬達(dá)的置換率總是為(通常預(yù)定的)小于最大可吸收轉(zhuǎn)矩的裕量。因此，發(fā)電機(jī)將不遭受危險(xiǎn)的和猛烈的磁極滑動(dòng)。特別地，液壓馬達(dá)的置換率在使用中由于至渦輪機(jī)的波動(dòng)的能量輸入和流體儲(chǔ)存裝置中儲(chǔ)存的流體的變化的量而可能改變，但系統(tǒng)控制器確保從不超過最大可吸收轉(zhuǎn)矩。自動(dòng)穩(wěn)壓器控制勵(lì)磁電流以在使用中響應(yīng)于變化的液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)矩和電網(wǎng)狀況改變最大可吸收轉(zhuǎn)矩，并且系統(tǒng)控制器將改變其對(duì)此的計(jì)算響應(yīng)。本發(fā)明關(guān)注風(fēng)輪機(jī)對(duì)電網(wǎng)中的故障的響應(yīng)。這些故障可能由于多種原因而發(fā)生，例如，如果存在雷擊、操作人員失誤，形成三相短接。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，電網(wǎng)電壓幾乎立即降低為零，或非常接近零，并且電流變得非常高。發(fā)電機(jī)抵抗由勵(lì)磁電路和電樞之間的電磁相互作用引起的轉(zhuǎn)矩的能力消失(雖然在實(shí)際中，由于摩擦，轉(zhuǎn)子仍將具有小的能力以抵抗轉(zhuǎn)矩)。因此，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子開始快速地加速。如果不對(duì)此進(jìn)行控制，則這將非?？斓貙?dǎo)致發(fā)電機(jī)遭受磁極滑動(dòng)，嚴(yán)重?fù)p壞發(fā)電機(jī)、液壓馬達(dá)或在這二者之間延伸的驅(qū)動(dòng)軸的風(fēng)險(xiǎn)較高，并且延遲轉(zhuǎn)矩至發(fā)電機(jī)的后續(xù)重新施加，特別是在斷路器打開時(shí)。在示例性實(shí)施例中，風(fēng)輪發(fā)電機(jī)的響應(yīng)包括根據(jù)故障的持續(xù)時(shí)間被輪流執(zhí)行的多個(gè)階段，牢記的是通常不能提前知道故障的持續(xù)時(shí)間。在圖3中總結(jié)了該程序，并且現(xiàn)在將依次討論單個(gè)階段。系統(tǒng)控制器檢測(cè)200已經(jīng)發(fā)生故障，并且切換至故障響應(yīng)工作模式202。故障響應(yīng)工作模式可以由指示發(fā)電機(jī)抵抗轉(zhuǎn)矩的能力已經(jīng)基本減弱的多個(gè)參數(shù)測(cè)量值中的任一個(gè)觸發(fā)。例如，它可以由勵(lì)磁電路本質(zhì)上已經(jīng)降低或者風(fēng)輪發(fā)電機(jī)的輸出端處的電網(wǎng)電壓已經(jīng)降低到閾值以下或者輸出電壓已經(jīng)超過該閾值的測(cè)量值觸發(fā)。典型地，液壓馬達(dá)的軸位置傳感器非常靈敏，使得能夠精確地控制液壓馬達(dá)的定時(shí)。因此，例如，可行的是確定通過檢測(cè)液壓馬達(dá)軸的旋轉(zhuǎn)速度已經(jīng)開始不希望地加速而確定發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩本質(zhì)上已經(jīng)降低。功角(和功率因素)和轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系也隨著最大可吸收轉(zhuǎn)矩變化，并且因此功角或功率因素以及由液壓馬達(dá)施加至發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩的測(cè)量值也可以用來(lái)確定最大可吸收轉(zhuǎn)矩是否已經(jīng)減小。在進(jìn)入故障響應(yīng)工作模式時(shí)，選擇發(fā)送至液壓馬達(dá)的電控閥的定時(shí)信號(hào)以基本上降低由液壓馬達(dá)204移動(dòng)的工作流體的置換率。這可以通過系統(tǒng)控制器基本上降低液壓馬達(dá)的流體的指定置換率而實(shí)現(xiàn)，這引起液壓馬達(dá)的循環(huán)與工作腔容積成比例，其中工作流體的凈排量存在實(shí)質(zhì)的降低。典型地，低壓閥在排氣沖程結(jié)束之前不久關(guān)閉所采用的頻率降低，因?yàn)楣ぷ髑粌?nèi)的壓力以高壓歧管內(nèi)的壓力進(jìn)行展示，允許高壓閥被動(dòng)地或在主動(dòng)控制下打開。可以非?？斓販p小由液壓馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。例如，如果液壓馬達(dá)正驅(qū)動(dòng)4極發(fā)電機(jī)，并產(chǎn)生用于50Hz三相電網(wǎng)的電力，則旋轉(zhuǎn)速率將為1500rpm。液壓馬達(dá)的工作腔將是定向隔離的，使得獨(dú)立的工作腔例如以在單次旋轉(zhuǎn)內(nèi)的隔開的4，6，7，8，9，10或12次開始它們的排氣循環(huán)。因此，可以作出決定以引起工作腔在少于IOms內(nèi)，在多個(gè)實(shí)施例中僅在數(shù)毫秒內(nèi)執(zhí)行被確定的故障的空轉(zhuǎn)循環(huán)而不是運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)。這使得能夠避免磁極滑動(dòng)。在一些實(shí)施例中，液壓馬達(dá)響應(yīng)于進(jìn)入故障響應(yīng)工作模式而取消已經(jīng)開始的主動(dòng)循環(huán)。液壓馬達(dá)可以響應(yīng)于進(jìn)入故障響應(yīng)工作模式而主動(dòng)關(guān)閉打開的高壓閥，或者不選擇主動(dòng)保持打開高壓閥，用于該高壓閥的對(duì)應(yīng)的低壓閥已經(jīng)關(guān)閉。因此，進(jìn)入故障響應(yīng)工作模式和減小由液壓馬達(dá)施加至發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩之間的時(shí)間減少，并且極大地降低磁極滑動(dòng)的可能性。而且，至少最初，既不對(duì)液壓泵的置換率進(jìn)行修改，也不改變?nèi)~片的間距。因此，如果故障非常短，則風(fēng)輪發(fā)電機(jī)可以立即恢復(fù)其正常工作模式，并且將電力提供至電網(wǎng)，同時(shí)在短暫的故障期間繼續(xù)有效地吸收能量。如果故障繼續(xù)，則控制206由液壓馬達(dá)移動(dòng)的工作流體的置換率，以確定發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的角旋轉(zhuǎn)速度(并且因此旋轉(zhuǎn)頻率)和相位，使得在修正故障并且電網(wǎng)恢復(fù)正常功能的情況中，發(fā)電機(jī)將與電網(wǎng)同步。如果在恢復(fù)電力時(shí)發(fā)電機(jī)不與電網(wǎng)同步，則可能存在相當(dāng)大的瞬間作用力作用在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子之間，帶來(lái)?yè)p壞風(fēng)險(xiǎn)，或者在可以產(chǎn)生電力同時(shí)發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)同步之前帶來(lái)相當(dāng)大的延遲。
為了便于頻率和相位的匹配，系統(tǒng)控制器繼續(xù)采用位置傳感器讀取將液壓馬達(dá)連接至發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸的角位置。在一些情況中，系統(tǒng)控制器將一直能夠測(cè)量電網(wǎng)的頻率和相位。例如，如果在相對(duì)遠(yuǎn)離風(fēng)輪發(fā)電機(jī)的電網(wǎng)出現(xiàn)三相短路時(shí)，則電網(wǎng)的電壓將突然降低至其正常值的一部分，但仍然能夠測(cè)量電網(wǎng)的頻率和相位。如果存在I相或2相短路，則I相或2相上的電壓可以降低或不存在。然而，能夠繼續(xù)測(cè)量來(lái)自其的電壓保持不變的電網(wǎng)的頻率和相位。然而，將存在其中不能測(cè)量電網(wǎng)頻率和相位的一些情況。例如，如果在靠近風(fēng)輪發(fā)電機(jī)的電網(wǎng)中出現(xiàn)三相短路，則電壓可能突然有效地降低至為零。類似地，如果在風(fēng)輪發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)之間存在開路故障，則存在隔離電網(wǎng)的風(fēng)輪機(jī)位于其中的部分(即，"島")的開路故障，則電壓將突然增加，并且自動(dòng)穩(wěn)壓器必須減小勵(lì)磁電流，再次減小發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩。在這種情況中，電網(wǎng)頻率和相位將是不可測(cè)量的。實(shí)際上，電網(wǎng)中的局部島在頻率和電壓方面可以偏離主電網(wǎng)。在這些后面的情況中，估計(jì)器可以用來(lái)估計(jì)故障期間的電網(wǎng)相位。估計(jì)器通常將假設(shè)電網(wǎng)的頻率保持恒定，并且外推電網(wǎng)的三相的瞬時(shí)電壓。然而，在需要時(shí)可以采用更復(fù)雜的估計(jì)器，包括具有位于電網(wǎng)和風(fēng)輪機(jī)之間的通信路徑的估計(jì)器。典型地，當(dāng)在故障期間控制轉(zhuǎn)子的相位和頻率時(shí)，在電網(wǎng)恢復(fù)的情況中，系統(tǒng)控制器確定最佳相位，該最佳相位引起功角基本上等于作用在轉(zhuǎn)子上的作用力被平衡時(shí)的穩(wěn)態(tài)功角。由于在故障的檢測(cè)和由液壓馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的實(shí)質(zhì)減小之間必須存在一定的滯后，最初將通常需要充分地減小液壓馬達(dá)置換率，以使角旋轉(zhuǎn)速度恢復(fù)降低，并且功角達(dá)到最佳角度。圖4圖示從具有O. 15秒持續(xù)時(shí)間的故障開始之前不久到該故障之后的時(shí)間期間發(fā)電機(jī)端電壓、液壓馬達(dá)的流量、液壓泵的流量和系統(tǒng)壓力隨著時(shí)間的響應(yīng)。在時(shí)間O處，電壓降低為零，并且液壓馬達(dá)的排量非常快地降低為低值。該值不可能為零，因?yàn)樵趯?shí)際中，發(fā)電機(jī)和液壓馬達(dá)將至少對(duì)轉(zhuǎn)矩具有一定的阻力，即使在幾乎不存在勵(lì)磁電流時(shí)。由于由液壓馬達(dá)移動(dòng)的工作流體的排量降低，否則將被引向液壓馬達(dá)的工作流體被引向收集器。系統(tǒng)壓力因此緩慢地上升，并且液壓泵的置換率緩慢地減小，以便將恒定的轉(zhuǎn)矩施加至渦輪機(jī)(其它一切相等)。然而，渦輪機(jī)葉片的間距保持恒定。因此，當(dāng)電網(wǎng)的功能恢復(fù)時(shí)(在該示例中，在O. 15秒之后)，電力輸出可以快速地恢復(fù)208?？赡艿氖?，施加至渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)矩減小，并且允許轉(zhuǎn)子加速以吸收一些多余的能量。圖5圖示風(fēng)輪發(fā)電機(jī)對(duì)具有中等持續(xù)時(shí)間(在該示例中為O. 7秒)的故障的響應(yīng)。最初，該響應(yīng)與之前在圖4中圖示的示例相同。然而，在一時(shí)間周期之后300，系統(tǒng)壓力達(dá)到或接近加壓傳輸歧管或一些其它部件的最大額定壓力的閾值302。這意味著收集器不具有足夠的容量來(lái)安全地接收其它工作流體。系統(tǒng)控制器使減壓閥打開210，這將流體從加壓傳輸歧管排放至低壓歧管和對(duì)它進(jìn)行節(jié)流控制。由于連接被節(jié)流控制，系統(tǒng)壓力不會(huì)爆發(fā)性地降低，而是被維持，或者降低至有限程度。這使得風(fēng)輪發(fā)電機(jī)能夠在具有中等持續(xù)時(shí)間的故障期間能夠發(fā)揮作用，并且當(dāng)電網(wǎng)恢復(fù)至正常功能304時(shí)能夠快速地恢復(fù)電力產(chǎn)生。雖然通過節(jié)流閥將流體排放至低壓歧管，但它由于正被消散的相當(dāng)多的能量而將快速地升溫。工作流體的溫度被監(jiān)測(cè)并且如圖變得太高，則執(zhí)行在圖6中圖示的另一種功能。圖6圖示風(fēng)輪發(fā)電機(jī)對(duì)長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間故障的響應(yīng)。該響應(yīng)在一時(shí)間周期內(nèi)與之前的示例中的響應(yīng)相同。然而，在故障的持續(xù)時(shí)間達(dá)到極限時(shí)間306(該極限時(shí)間可以是預(yù)定的，或者可以為被監(jiān)測(cè)的溫度達(dá)到閾值或做出溫度將達(dá)到閾值的預(yù)測(cè)(根據(jù)由于節(jié)流而被吸入流體中的能量的量確定)的時(shí)刻)之后，受控的系統(tǒng)引起葉片的間距改變212，以使葉片周期性地變距但維持相同的轉(zhuǎn)子速度。液壓泵的排量減小以減小渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)矩。渦輪機(jī)逐漸降低至零，此時(shí)308，渦輪機(jī)進(jìn)入關(guān)機(jī)模式214。該泵繼續(xù)降低渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)速率至零，馬達(dá)停止驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，并且斷路器斷開。因此，進(jìn)入關(guān)機(jī)程序，并且在系統(tǒng)控制器作出關(guān)機(jī)的時(shí)刻之前，如果電網(wǎng)恢復(fù)，則可以取消該過程并且立即恢復(fù)電力產(chǎn)生。雖然已經(jīng)參照其中能量提取裝置為風(fēng)輪發(fā)電機(jī)的示例說(shuō)明了本發(fā)明，但它可以為用于從可再生能源提取能量的另一種類型的裝置，例如潮汐渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)。在本發(fā)明的在此公開的范圍內(nèi)可以進(jìn)行其它變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種操作能量提取裝置的方法，該能量提取裝置用于從來(lái)自可再生能源的能流中提取能量，該能量提取裝裝置包括渦輪機(jī)、發(fā)電機(jī)和液壓傳動(dòng)裝置，所述液壓傳動(dòng)裝置包括由渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓泵和驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的可變排量液壓馬達(dá)，所述可變排量液壓馬達(dá)包括循環(huán)地改變?nèi)莘e的至少一個(gè)工作腔、高壓歧管、低壓歧管、以及調(diào)節(jié)所述至少一個(gè)工作腔與低壓歧管和高壓歧管之間的流體的流量的多個(gè)閥，與所述工作腔或每個(gè)工作腔相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)閥，所述至少一個(gè)閥為電控閥，該電控閥能夠與工作腔容積的循環(huán)成定相關(guān)系地操作，以在工作腔容積的每個(gè)連續(xù)循環(huán)期間選擇由各個(gè)工作腔移動(dòng)的工作流體的凈容積，所述方法的特征在于通過考慮與發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩相關(guān)的至少一個(gè)測(cè)量值，在工作腔容積的每個(gè)連續(xù)循環(huán)期間選擇性地操作電控閥來(lái)控制液壓馬達(dá)的置換率，并且從而控制由液壓馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的操作能量提取裝置的方法，其中電控閥被選擇性地操作以控制液壓馬達(dá)的置換率，并且因此控制由液壓馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，使得由液壓馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩不超過最大可吸收轉(zhuǎn)矩。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的操作能量提取裝置的方法，其中能量提取裝置具有故障響應(yīng)工作模式，在該故障響應(yīng)工作模式中，響應(yīng)于檢測(cè)到減小發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩的故障，電控閥被選擇性地操作，以降低液壓馬達(dá)的置換率并且因此減小由液壓馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的操作能量提取裝置的方法，其中，在能量提取裝置處于故障響應(yīng)工作模式的至少一些情況中，電控閥被選擇性地操作以控制液壓馬達(dá)的置換率，從而相對(duì)于電網(wǎng)的目標(biāo)頻率和相位調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率和相位。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的操作能量提取裝置的方法，其中，通過測(cè)量發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)之間的相位或頻率差并控制由液壓馬達(dá)移動(dòng)的工作流體的置換率以向著目標(biāo)相位或頻率差調(diào)節(jié)所述相位或頻率差，電控閥被選擇性地操作以控制所述置換率，從而相對(duì)于電網(wǎng)的目標(biāo)頻率和相位調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率和相位。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的操作能量提取裝置的方法，其中，在故障響應(yīng)工作模式中，該方法包括下述步驟讀取表示在故障響應(yīng)工作模式中使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)所需要的轉(zhuǎn)矩的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)值，并響應(yīng)于所述一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)值選擇性地操作電控閥以控制由液壓馬達(dá)移動(dòng)的工作流體的置換率。
7.根據(jù)權(quán)利要求3-6中任一項(xiàng)所述的操作能量提取裝置的方法，其中，每個(gè)工作腔具有調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)的工作腔和高壓歧管之間的流體的流量的高壓閥，每個(gè)高壓閥的打開頻率至少部分地決定由對(duì)應(yīng)的工作腔移動(dòng)的工作流體的凈排量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的操作能量提取裝置的方法，其中，在故障響應(yīng)工作模式中，打開高壓閥的頻率小于在剛進(jìn)入故障響應(yīng)工作模式之前打開高壓閥的頻率。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的操作能量提取裝置的方法，其中，在至少一些情況中，響應(yīng)于發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩的變化，獨(dú)立于由渦輪機(jī)施加的轉(zhuǎn)矩，改變液壓馬達(dá)的置換率。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的操作能量提取裝置的方法，其中，液壓傳動(dòng)裝置包括將工作流體從液壓泵引向液壓馬達(dá)的高壓傳輸歧管并且還包括至少一個(gè)可替換流體端口，其中，當(dāng)響應(yīng)于檢測(cè)到發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩的減小而降低由液壓馬達(dá)移動(dòng)的工作流體的排量時(shí)，代替的是通過至少一個(gè)所述可替換流體端口引導(dǎo)工作流體。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的操作能量提取裝置的方法，其中，液壓傳動(dòng)裝置包括高壓傳輸歧管，并且其中至少一個(gè)所述可替換流體端口為將高壓傳輸歧管連接至工作流體儲(chǔ)存裝置的端口。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的操作能量提取裝置的方法，其中，至少一個(gè)所述可替換流體端口與減壓閥流體連通，減壓閥是選擇性可操作的以排放來(lái)自高壓傳輸歧管的流體。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的操作能量提取裝置的方法，其中，渦輪機(jī)為可變間距渦輪機(jī)，并且響應(yīng)于檢測(cè)到發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩的變化而改變渦輪機(jī)葉片的間距。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的操作能量提取裝置的方法，其中，如果最大可吸收轉(zhuǎn)矩保持為低，響應(yīng)于檢測(cè)到發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩的變化，不是立即改變渦輪機(jī)葉片的間距，而是在一時(shí)間周期之后改變渦輪機(jī)葉片的間距，從而減少渦輪機(jī)的能量吸收。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的操作能量提取裝置的方法，其中，來(lái)自發(fā)電機(jī)的輸出直接與電網(wǎng)電連通。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的操作能量提取裝置的方法，還包括下述步驟測(cè)量發(fā)電機(jī)或發(fā)電機(jī)連接到其上的電網(wǎng)的一個(gè)或多個(gè)特性，并在主動(dòng)控制一個(gè)或多個(gè)所述閥時(shí)考慮所述一個(gè)或多個(gè)信號(hào)以確定由每個(gè)工作腔移動(dòng)的流體的凈排量。
17.一種操作能量提取裝置的方法，該能量提取裝置用于從來(lái)自可再生能源的能流中提取能量，該能量提取裝置包括渦輪機(jī)、發(fā)電機(jī)和液壓傳動(dòng)裝置，所述液壓傳動(dòng)裝置包括由渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓泵、可變排量液壓馬達(dá)和高壓傳輸歧管，所述高壓傳輸歧管從液壓泵延伸至可變排量液壓馬達(dá)并包括至少一個(gè)可替換流體端口，該方法的特征在于響應(yīng)于檢測(cè)到已經(jīng)發(fā)生導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩減小的故障，通過降低由液壓馬達(dá)移動(dòng)的工作流體的置換率，使得來(lái)自液壓泵的否則將被工作液壓馬達(dá)移動(dòng)的工作流體代替的是被移動(dòng)至至少一個(gè)所述可替換流體端口。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的操作能量提取裝置的方法，其中，液壓傳動(dòng)裝置包括高壓傳輸歧管，并且其中至少一個(gè)所述可替換流體端口為將高壓傳輸歧管連接至工作流體儲(chǔ)存裝置的端口。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的操作能量提取裝置的方法，其中，至少一個(gè)所述可替換流體端口與減壓閥流體連通，減壓閥是選擇性可操作的以排放來(lái)自高壓傳輸歧管的流體。
20.根據(jù)權(quán)利要求17-19中任一項(xiàng)所述的操作能量提取裝置的方法，其中，渦輪機(jī)為可變間距渦輪機(jī)，并且響應(yīng)于檢測(cè)到發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩的變化而改變渦輪機(jī)葉片的間距。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的操作能量提取裝置的方法，其中，如果最大可吸收轉(zhuǎn)矩保持為低，響應(yīng)于檢測(cè)到發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩的變化，不是立即改變渦輪機(jī)葉片的間距，而是在一時(shí)間周期之后改變渦輪機(jī)葉片的間距，從而減少渦輪機(jī)的能量吸收。
22.—種操作與包括轉(zhuǎn)子的發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)接合的液壓馬達(dá)的方法，所述液壓馬達(dá)包括循環(huán)地改變?nèi)莘e的多個(gè)工作腔、將液壓馬達(dá)連接至其旋轉(zhuǎn)與工作腔容積的循環(huán)聯(lián)動(dòng)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的軸、低壓歧管和高壓歧管、用于調(diào)節(jié)低壓歧管和每個(gè)工作腔之間的連通的多個(gè)低壓閥、用于調(diào)節(jié)高壓歧管和每個(gè)工作腔之間的連通的多個(gè)高壓閥、以及主動(dòng)控制一個(gè)或多個(gè)所述閥以逐個(gè)循環(huán)地確定由每個(gè)工作腔移動(dòng)的流體的凈排量的控制器，該方法的特征在于接收與發(fā)電機(jī)或發(fā)電機(jī)連接至其上的電網(wǎng)的特性相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)，并且在當(dāng)主動(dòng)控制一個(gè)或多個(gè)所述閥時(shí)考慮所述一個(gè)或多個(gè)信號(hào)以確定由每個(gè)工作腔移動(dòng)的流體的凈排量。
23.一種用于從來(lái)自可再生能源的能流中提取能量的能量提取裝置，該能量提取裝置包括渦輪機(jī)、發(fā)電機(jī)和液壓傳動(dòng)裝置，所述液壓傳動(dòng)裝置包括由渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓泵和驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的可變排量液壓馬達(dá)，所述可變排量液壓馬達(dá)包括循環(huán)地改變?nèi)莘e的至少一個(gè)工作腔、高壓歧管、低壓歧管、調(diào)節(jié)所述至少一個(gè)工作腔與低壓歧管和高壓歧管之間的流體的流量的多個(gè)閥、與所述工作腔或每個(gè)工作腔相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)閥，所述至少一個(gè)閥為電控閥，該電控閥能夠與工作腔容積的循環(huán)成定相關(guān)系地選擇性地操作以在工作腔容積的每個(gè)連續(xù)循環(huán)期間選擇由對(duì)應(yīng)的工作腔移動(dòng)的工作流體的凈容積，其特征在于該能量提取裝置包括至少一個(gè)測(cè)量裝置和控制器，所述至少一個(gè)測(cè)量裝置被配置為進(jìn)行與發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩相關(guān)的測(cè)量，控制器被配置為控制液壓馬達(dá)的置換率，并且從而考慮由所述至少一個(gè)測(cè)量裝置進(jìn)行的至少一次測(cè)量而控制由液壓馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的能量提取裝置，其中能量提取裝置為風(fēng)輪發(fā)電機(jī)。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或24所述的能量提取裝置，其中控制器通過控制電控閥的選擇性操作來(lái)控制液壓馬達(dá)的置換率，并且從而控制由液壓馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。
26.根據(jù)權(quán)利要求23-25中任一項(xiàng)所述的能量提取裝置，其中控制器控制液壓馬達(dá)的置換率，并且因此控制由液壓馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，使得由液壓馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩不超過最大可吸收轉(zhuǎn)矩。
27.根據(jù)權(quán)利要求23-26中任一項(xiàng)所述的能量提取裝置，其中能量提取裝置具有故障響應(yīng)工作模式，在該故障響應(yīng)工作模式中，響應(yīng)于檢測(cè)到減小發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩的故障，控制器降低液壓馬達(dá)的置換率并且因此減小由液壓馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。
28.根據(jù)權(quán)利要求23-27中任一項(xiàng)所述的能量提取裝置，其中能量提取裝置包括下述傳感器中的一個(gè)或多個(gè)用于測(cè)量勵(lì)磁電路上的電位差的傳感器；用于測(cè)量發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流的傳感器；用于測(cè)量發(fā)電機(jī)的功角或功率因素的傳感器；用于測(cè)量作用在液壓馬達(dá)上或作用在將液壓馬達(dá)連接至發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的軸上的轉(zhuǎn)矩的傳感器；角位置傳感器，用于測(cè)量液壓馬達(dá)的軸、或從液壓馬達(dá)延伸至發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的驅(qū)動(dòng)軸、或轉(zhuǎn)子的角位置。
29.根據(jù)權(quán)利要求23-28中任一項(xiàng)所述的能量提取裝置，其中控制器被配置為在能量提取裝置處于故障響應(yīng)工作模式的至少一些情況中，控制液壓馬達(dá)的置換率，從而相對(duì)于電網(wǎng)的目標(biāo)頻率和相位調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率和相位。
30.根據(jù)權(quán)利要求23-29中任一項(xiàng)所述的能量提取裝置，其中控制器被配置為采用在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率和相位以及電網(wǎng)的目標(biāo)頻率和相位工作的反饋回路控制液壓馬達(dá)的置換率。
31.根據(jù)權(quán)利要求23-30中任一項(xiàng)所述的能量提取裝置，其中能量提取裝置包括被配置為確定目標(biāo)相位和頻率的目標(biāo)計(jì)算模塊，并且所述控制器被配置為相對(duì)于電網(wǎng)的目標(biāo)頻率和相位調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率和相位。
32.根據(jù)權(quán)利要求23-31中任一項(xiàng)所述的能量提取裝置，其中每個(gè)工作腔具有調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)的工作腔和高壓歧管之間的流體的流量的高壓閥，每個(gè)高壓閥的打開頻率至少部分地決定由對(duì)應(yīng)的工作腔移動(dòng)的工作流體的凈排量。
33.根據(jù)權(quán)利要求23-32中任一項(xiàng)所述的能量提取裝置，其中控制器被配置為使所述高壓閥在控制器進(jìn)入故障響應(yīng)工作模式時(shí)打開的頻率比剛進(jìn)入故障響應(yīng)工作模式之前打開的頻率小。
34.根據(jù)權(quán)利要求23-33中任一項(xiàng)所述的能量提取裝置，其中渦輪機(jī)為可變間距渦輪機(jī)，能量提取裝置包括用于在控制器的控制下調(diào)節(jié)渦輪機(jī)葉片的間距的間距控制器，并且控制器被配置為在至少一些情況中獨(dú)立于由渦輪機(jī)施加的轉(zhuǎn)矩改變液壓馬達(dá)的置換率。
35.根據(jù)權(quán)利要求23-34中任一項(xiàng)所述的能量提取裝置，其中液壓傳動(dòng)裝置包括將工作流體從液壓泵引向液壓馬達(dá)的高壓傳輸歧管，并且高壓歧管還包括至少一個(gè)可替換流體端口，所述至少一個(gè)可替換流體端口用于在由液壓馬達(dá)移動(dòng)的工作流體的排量降低時(shí)響應(yīng)于檢測(cè)到發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩的減小接收工作流體。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的能量提取裝置，其中至少一個(gè)所述可替換流體端口包括將高壓傳輸歧管連接至工作流體儲(chǔ)存裝置的端口。
37.根據(jù)權(quán)利要求35或36所述的能量提取裝置，其中至少一個(gè)所述可替換流體端口與包括減壓閥的排放路徑流體連通，該減壓閥被配置為通過所述排放路徑選擇性地排放來(lái)自高壓傳輸歧管的流體。
38.根據(jù)權(quán)利要求35-37中任一項(xiàng)所述的能量提取裝置，其中所述排放路徑被配置為以被選擇為將高壓傳輸歧管內(nèi)的壓力維持為高于閾值壓力的速率選擇性地排放來(lái)自高壓歧管的工作流體。
39.根據(jù)權(quán)利要求23-38中任一項(xiàng)所述的能量提取裝置，其中能量提取裝置包括用于在控制器的控制下調(diào)節(jié)渦輪機(jī)葉片的間距的間距控制器，并且所述控制器被配置為響應(yīng)于檢測(cè)到發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩的變化改變渦輪機(jī)葉片的間距。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的能量提取裝置，其中如果最大可吸收轉(zhuǎn)矩保持為低，響應(yīng)于檢測(cè)到發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩的變化，不是立即改變渦輪機(jī)葉片的間距，而是在一時(shí)間周期之后改變渦輪機(jī)葉片的間距，從而減少渦輪機(jī)的能量吸收。
41.根據(jù)權(quán)利要求23-40中任一項(xiàng)所述的能量提取裝置，其中來(lái)自發(fā)電機(jī)的輸出與電網(wǎng)直接電連通。
42.一種用于從來(lái)自可再生能源的能流提取能量的能量提取裝置，該能量提取裝置包括渦輪機(jī)、發(fā)電機(jī)和液壓傳動(dòng)裝置，所述液壓傳動(dòng)裝置包括由渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓泵、驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的可變排量液壓馬達(dá)和高壓傳輸歧管，所述高壓傳輸歧管從液壓泵延伸至可變排量液壓馬達(dá)并包括至少一個(gè)可替換流體端口，所述可變排量液壓馬達(dá)包括循環(huán)地改變?nèi)莘e的至少一個(gè)工作腔、高壓歧管、低壓歧管、調(diào)節(jié)所述至少一個(gè)工作腔與低壓歧管和高壓歧管之間的流體的流量的多個(gè)閥、與所述工作腔或每個(gè)工作腔相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)閥，所述至少一個(gè)閥為電控閥，該電控閥能夠與工作腔容積的循環(huán)成定相關(guān)系地選擇性地操作以在工作腔容積的每個(gè)連續(xù)循環(huán)期間選擇由對(duì)應(yīng)的工作腔移動(dòng)的工作流體的凈容積，其特征在于該能量提取裝置包括控制器，控制器被配置為減小液壓馬達(dá)的置換率，并且從而減小由液壓馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，因而響應(yīng)于檢測(cè)到已經(jīng)發(fā)生的導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩減小的故障使否則將由液壓馬達(dá)移動(dòng)的工作流體代替地被移動(dòng)通過至少一個(gè)所述可替換流體端口。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的能量提取裝置，其中至少一個(gè)所述可替換流體端口包括將高壓傳輸歧管連接至工作流體儲(chǔ)存裝置的端口。
44.根據(jù)權(quán)利要求42或43所述的能量提取裝置，其中至少一個(gè)所述可替換流體端口與包括減壓閥的排放路徑流體連通，該減壓閥被配置為通過所述排放路徑選擇性地排放來(lái)自高壓傳輸歧管的流體。
45.根據(jù)權(quán)利要求42-44中任一項(xiàng)所述的能量提取裝置，其中所述排放路徑被配置為以被選擇為將高壓傳輸歧管內(nèi)的壓力維持為高于閾值壓力的速率選擇性地排放來(lái)自高壓傳輸歧管的工作流體。
46.一種與包括轉(zhuǎn)子的發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)接合的液壓馬達(dá)，所述液壓馬達(dá)包括循環(huán)地改變?nèi)莘e的多個(gè)工作腔、將液壓馬達(dá)連接至其旋轉(zhuǎn)與工作腔容積的循環(huán)聯(lián)動(dòng)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的軸、低壓歧管和高壓歧管、用于調(diào)節(jié)低壓歧管和每個(gè)工作腔之間的連通的多個(gè)低壓閥、用于調(diào)節(jié)高壓歧管和每個(gè)工作腔之間的連通的多個(gè)高壓閥、以及被配置為主動(dòng)控制一個(gè)或多個(gè)所述閥以逐個(gè)循環(huán)地確定由每個(gè)工作腔移動(dòng)的流體的凈排量的控制器，其特征在于所述液壓馬達(dá)包括輸入裝置，該輸入裝置用于接收與發(fā)電機(jī)或該發(fā)電機(jī)連接至其上的電網(wǎng)的特性相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)，并且所述控制器被配置為在主動(dòng)控制一個(gè)或多個(gè)所述閥時(shí)考慮所述一個(gè)或多個(gè)信號(hào)以確定由每個(gè)工作腔移動(dòng)的流體的凈排量。
47.一種包括程序代碼的計(jì)算機(jī)軟件，當(dāng)在能量提取裝置控制器上執(zhí)行該程序代碼時(shí)，該程序代碼引起能量提取裝置執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1-22中任一項(xiàng)所述的方法。
48.一種包括程序代碼的計(jì)算機(jī)軟件，當(dāng)在能量提取裝置控制器上執(zhí)行該程序代碼時(shí)，該程序代碼引起能量提取裝置用作根據(jù)權(quán)利要求23-46中任一項(xiàng)所述的能量提取裝置。
49.一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其上或其中具有根據(jù)權(quán)利要求47或48所述的計(jì)算機(jī)軟件。
全文摘要
本發(fā)明公開一種可再生能量提取裝置，如風(fēng)輪發(fā)電機(jī)，包括驅(qū)動(dòng)液壓泵的渦輪機(jī)和驅(qū)動(dòng)直接連接至電網(wǎng)的發(fā)電機(jī)的可變排量液壓馬達(dá)。液壓馬達(dá)采用電控閥，電控閥被操作以在工作腔容積的每個(gè)連續(xù)循環(huán)期間選擇液壓馬達(dá)的工作腔的凈排量。在引起發(fā)電機(jī)的最大可吸收轉(zhuǎn)矩暴跌的電網(wǎng)故障的情況中，電控閥被控制為基本上降低由液壓馬達(dá)移動(dòng)的工作流體的置換率，快速地減小施加在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩。這具有避免否則引起嚴(yán)重的損壞的磁極滑動(dòng)的益處。在該故障期間，控制由液壓馬達(dá)移動(dòng)的工作流體的置換率，以維持發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的相位和旋轉(zhuǎn)頻率與電網(wǎng)同步，使得一旦糾正電網(wǎng)故障，電力產(chǎn)生就可以快速地恢復(fù)。由液壓泵移動(dòng)的多余的工作流體儲(chǔ)存在收集器中。當(dāng)已經(jīng)儲(chǔ)存最大量時(shí)，通過節(jié)流閥排放加壓流體，以避免損壞但維持液壓傳動(dòng)裝置內(nèi)的壓力，以便在糾正電網(wǎng)故障時(shí)可以快速地恢復(fù)電力產(chǎn)生。如果故障繼續(xù)，則使渦輪機(jī)葉片周期地變距，以減小能量輸入，并且如果故障繼續(xù)存在另一個(gè)時(shí)間周期，則能量提取裝置關(guān)機(jī)。
文檔編號(hào)F03D11/02GK103052796SQ20118003760
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2011年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者杰米·泰勒, 邁克爾·菲尓丁, 涅兒·考德威尓 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社