摆式波浪能发电数字控制式液压缸组研究_鲍经纬.pdf

第37卷 第8期 太 阳 能 学 报 Vol.37,No.8 2016年8月 ACTAENERGIAESOLARISSINICA Aug.,2016 文章编号：0254-0096 （2016 ）08-2049-07 摆式波浪能发电数字控制式液压缸组研究 鲍经纬，林勇刚，李 伟，刘宏伟 （浙江大学流体传动与机电系统国家重点实验室，杭州 310027 ） 摘 要：提出可用于摆式波浪能转换装置的数字控制式液压缸组方案并介绍其工作原理。在建立数学模型的基 础上进行AMESim和Matlab联合仿真分析，验证数字控制式液压缸组可进行压力调节，并且能够提高摆式波浪能转 换装置的能量捕获效率的作用，该文完成了数字控制式液压缸组样机及测试系统的设计搭建并进行样机试验，试 验结果可验证数字控制式液压缸组的可行性及仿真结论。 关键词：数字控制式液压缸组（DCHCG）；波浪能；浮力摆；能量捕获效率；压力调节 中图分类号：TM619TH137 文献标识码：A 性，同时完成DCHCG样机并进行试验研究。 0 引 言 1 数字控制式液压缸组设计及工作 随着波浪能开发利用的热潮兴起，许多科研机 原理 构和学者以摆式波浪能发电装置为对象开展了一 系列研究，其中如何通过改变能量传递系统（power 采用DCHCG替代摆式波浪能发电装置能量传 take-off，PTO）的阻尼从而提高能量转换效率成为研 递（PTO）系统中采用的传统液压缸，通过控制接入 ［1，2］ ［3］ 系统中子液压缸的数量改变总横截面积，进而改变 究的热点 。悉尼大学的Flocard等 对改变PTO 阻尼对底部铰接的点吸收式筒状波浪能转换装置 系统对一次捕能机构的反作用力，即改变系统PTO 的捕能效果的影响进行了研究，葡萄牙里斯本理工 阻力，从而提高能量捕获效率。 ［4］ 大学的Henriques等 设计了倒置摆式波浪能发电 1.1 结构设计 装置的PTO 阻尼模拟器。但是通过改变PTO 阻尼 数字控制式液压缸组的概念与传统意义上的 进而提高能量捕获效率的研究大都处于理论分析 数字式液压缸有着本质的不同。传统意义上所 阶段，没有提出可行方案及主动控制的方法。液压 谓数字化液压缸是将活塞或缸体的位移量进行 缸作为倒置摆式波浪能发电装置中一次捕能机构 数字化，可以直接由下位机（控制器）完成采集， 与液压系统的联接件，完成了摆板动能到液压能的 同时也为上位微机提供活塞或缸体的数字化位 二次能量转换，对其优化可以改变系统PTO 阻力， 移量。数字控制式液压缸组由 6个子液压缸和 6 改变摆板运动状态，从而提高一次捕能机构的能量 个两位三通高速开关阀组成，其原理图如图 1 转换效率。 所示。 本文提出一种应用于摆式波浪能发电装置的 为使系统平衡液压缸负载，避免受力不平衡， 数字控制式液压缸组（DCHCG）结构并建立仿真模 设置连接同一个两位三通高速开关阀的液压缸所 型，将该数字控制式液压缸组应用于摆式波浪能 固定位置对称。如连接两位三通高速开关阀（3- 1） 发电装置进行仿真试验研究，验证该结构的可行 的液压缸（2-1）和液压缸（2-4）固定位置对称。 收稿日期：2014-07-24 基金项目：国家自然科学基金