CN102741549B - 用于从来自可再生能量源的波动能量流中提取能量的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种能量提取装置以及用于从一个来自可再生能量源的波动能量流中提取能量的方法。一个液压泵是由一个旋转轴来驱动，该旋转轴进而由一个可再生能量源来驱动。一个液动马达驱动一个负载，并且一个高压歧管在该泵、马达以及一个弹性可变形的流体保持本体之间进行连通。该液压泵和液动马达包括多个工作室，这些工作室排移了通过多个电子阀门的控制在工作室的每个周期上可选择的一个工作流体的体积。对高压歧管内的压力进行测量，并且响应于此选择通过该液压泵的工作流体的排量净速率，以便调节施加到所述旋转轴的扭矩。对通过该液动马达的工作流体的排量净速率进行选择以便使到该负载的能量流平稳。对通过液动马达的工作流体的排量净速率进行选择以便致使高压歧管内的压力趋向于一个最佳值。这个最佳值是可变的，并且可被选择为使从旋转轴到负载的动力传递效率最佳或者增加能量提取装置的寿命。

Description

用于从来自可再生能量源的波动能量流中提取能量的方法和装置
技术领域
本发明涉及用于从来自提供波动能量流的可再生能量源(例如风能或潮汐能)提取能量的方法和装置的领域。
背景技术
可再生能量装置，例如风力发电机组(WTG)和潮汐流发电机，是用于交流电网的日益重要的电力源。这类装置传统地采用齿轮箱形式的一个传动系统，以便将能量提取机构(例如风力或潮汐涡轮机的转子)的慢输入速度变成快输出速度来驱动一台发电机。这类齿轮箱的设计和制造是具有挑战性的，因为它们容易出现故障并且维护与更换或者修理的花费昂贵。
在设计可再生能量装置中的另一个挑战是在所有条件下通过该能量提取机构提取最佳量值的能量。最有效的装置通过以下方式做到了这一点，即：将这些叶片保持在一个固定的节距角度、并且在大多数的运行范围上与风速或者水速成比例地改变这些叶片的旋转速速，以此来维持一个或多或少恒定的叶尖速度比。对于具有成本效益的可再生能量装置所要求的规模的齿轮箱是不可变地处于固定速比的，因此要求进行复杂并且容易出现故障的电子转换来向一个交流电网供电。
因此，已经提出使用流体工作机器来建造用于可再生能量装置的传动系统，这有可能即便在大规模下仍使这种流体静力学传动系统是可变速比的。这样一个流体静力学传动系统比一个齿轮箱要更轻并且更坚固，并且比一个直接的发电机驱动装置更轻，而这种发电机驱动装置在其他方面执行相同的功能，并且由此降低了发电的总成本。US4503673(Schacle)披露了由多个泵驱动的多个可变排量马达，这种马达排量在总体上进行改变以便根据一个压力与转子速度的函数来控制液压压力。WO2007/053036A1(Chapple)也披露了由一个固定排量泵驱动的一个可变排量马达，不过该马达的排量是根据测量的风速进行控制的。
但是，由于阵风和紊流，到达可再生能量装置的输入动力每秒都是不可预测的。这在到电网的电力输出中产生了令人不希望的变化。因此原因，已经有人提出使用一个连接在泵和马达之间的流体存储器，并且对该泵和/或马达进行控制以便实现在这个流体存储装置中逐秒储存和取回多余的能量。
人们已知提供一种包括电子换向泵的WTG(即这样的有关泵，其中多个单独的工作室可以被停用以改变通过泵的每次旋转的流体排量、以及因此施加到转子上的扭矩)。这个转子扭矩可以被控制为按照测量的风速来维持一个希望的马达速度比，同时涡轮机(功能上相当于马达)或马达对应地可以被控制为使该流体存储装置(典型的是一个压力容器或一个飞轮或者一个真空存储装置)中的压力维持恒定。US4496847另外披露了多个收缩阀用于在必要时将泵与涡轮机隔离开，由此提高压力来控制该装置对抗转子超速。US4280061(Lawson-Tancred)披露了另一种WTG，由此根据转子速度的平方来控制泵的排量，并且马达被控制为维持恒定压力，其中该流体存储装置是一个配重的液压锤。US4274010(Lawson-Tancred)另外披露了根据动力的可用性间歇地打开和关闭这些发电机/马达的能力。
人们还已知提供一种WTG，它具有一个电子换向泵和作为能量存储装置的一个液压蓄压器。尽管蓄压器是便宜并且可靠的能量存储装置，但是在运行中它们的流体压力必须在非常广的范围内改变。因此不可能将其他现有技术(这些技术对压力进行控制来设定该转子上的扭矩、或者对这些马达进行控制来维持一个预定的压力)控制策略应用到一种包括蓄压器能量存储器的WTG上，而与此同时维持这个最佳的叶尖速度比以便在所有情况下提取最佳量值的能量。
现有技术的流体静力学的WTG的另一个问题是流体工作机器的效率随运行压力而改变，并且因此当该控制方法决定了在接近最佳运行压力以外的压力下工作时能量可能被不必要地损失掉。
本发明目的在于着手解决上述问题中的一个或多个、并且为一种可再生能量装置提供一种控制方法，这种可再生能量装置包括一个流体静力学传动系统以及一种便宜并且可靠的能量存储装置，这种可再生能量装置能够在所有情况下高效地提取能量，与此同时与自然发生的情况相比提供变化较少的能量输出。
发明内容
根据本发明的一个第一方面，在此提供了一种运行能量提取装置以便从一个来自可再生能量源的波动能量流中提取能量的方法，该装置包括：一个由旋转轴驱动的液压泵，该旋转轴由该可再生能量源来驱动；一个液动马达，该液动马达驱动一个负载；至少一个低压歧管，以及与该液压泵的一个出口以及该液动马达的一个入口处于流体连通的一个高压歧管；该液压泵和液动马达各自包括具有周期性改变容积的多个工作室以及多个用于在每个工作室与每个歧管之间调节工作流体的排量净速率的阀门，与每个工作室相关联的至少一个阀门是一个电子控制的阀门，所述电子控制的阀门被运行为以便在工作室容积的每个周期上选择由每个所述工作室排移的工作流体的体积并且由此调节通过每一个液压泵和每一个液动马达的工作流体的排量净速率，该方法的特征为测量该高压歧管内的压力，响应于所述测量的压力选择通过该液压泵的工作流体的排量净速率以便调节施加到所述旋转轴上的扭矩，并且选择通过至少该液动马达的工作流体的排量净速率以便致使该高压歧管内的压力趋向于一个最佳值，其中该最佳值是可变的。
优选地，根据本发明的第一方面的方法进行控制的一个能量提取装置包括与该高压歧管处于流体连通的一个弹性可变形的流体保持本体。
这个最佳值可以是一个最佳的压力或者一个最佳的压力范围。典型地，这个最佳值(压力或压力范围)是响应于这个波动能量流的一个或多个测量的特性来改变的。但是，这个最佳值(压力或压力范围)可以是响应于该可再生能量源的一个或多个测量的特性来改变的。
这个最佳值(压力或压力范围)可以将该液压泵、该液动马达、这个弹性可变形的流体保持本体或者该负载中的一个或多个特性考虑在内而进行改变。
该方法可以包括预测这个波动能量流或该可再生能量源的一个将来特性、以及响应于这个预测的将来特性来改变该最佳值(压力或压力范围)。这可以包括产生这个波动能量流、或该可再生能量源、或所接收的能量的一个或多个测量值。
这个最佳值(压力或压力范围)典型地被选择为使从该旋转轴到该负载的动力传递效率最佳。这个最佳值(压力或压力范围)可以被选择为使该能量提取装置的寿命最佳。优选地，这个最佳值(压力或压力范围)从以低速从这个波动能量流中提取能量时的一个最小值(压力或者一个压力范围的低端)增加到以高速从这个波动能量流中提取能量时的一个最大值(压力或者一个压力范围的高端)。可能的情况是这个最小压力(或者一个压力范围的最小值)不为零。可能的情况是这个最小压力(或者一个压力范围的最小值)至少等于该低压歧管的压力，或者可能的情况是这个最小压力(或者一个压力范围的最小值)大于该低压歧管的压力。
可能的情况是，对于至少一个压力范围，这个最佳值(压力或压力范围)是独立于通过泵施加到旋转轴上的扭矩的。
优选地，这个最佳值(压力或压力范围)是根据一个或多个因素(例如，该波动能量流的一个或多个测量的特性和/或该可再生能量源的一个或多个测量的特性)来控制的，并且该工作流体的温度是根据一些或者所有同一些因素来控制的。可能的情况是该工作流体的温度是根据这个选择的最佳值(压力或压力范围)来控制的。优选地，当这个选择的最佳值(压力或压力范围)为低时，该工作流体的温度被控制为较高，而当这个选择的最佳值(压力或压力范围)为高时，该工作流体的温度被控制为较低。
根据本发明的一个第二方面，在此提供了一种运行能量提取装置以便从一个来自可再生能量源的波动能量流中提取能量的方法，该装置包括：一个由旋转轴驱动的液压泵，该旋转轴由一个可再生能量源来驱动；一个液动马达，该液动马达驱动一个负载；至少一个低压歧管以及与该液压泵的一个出口、该液动马达的一个入口以及一个弹性可变形的流体保持本体处于流体连通的一个高压歧管；该液压泵和液动马达各自包括具有周期性改变容积的多个工作室以及多个用于在每个工作室与每个歧管之间调节工作流体的净排量的阀门，与每个工作室相关联的至少一个阀门是一个电子控制的阀门，所述电子控制的阀门是可运行的以便在工作室的每个周期上选择由每个所述工作室排移的工作流体的体积，并且由此调节通过每一个液压泵和每一个液动马达的工作流体的排量净速率，该方法的特征为测量该高压歧管内的压力，响应于所述测量的压力选择通过该液压泵的工作流体的排量净速率以便调节施加到所述旋转轴上的扭矩，选择通过该液动马达的工作流体的排量净速率以便使到达该负载的能量流平稳，并且进一步选择通过该液动马达的工作流体的排量净速率以便调节该高压歧管内的压力从而保持在一个可接受的压力范围内。该弹性可变形的流体保持本体接收并输出工作流体的差额，也就是说当通过该液压泵进入该高压歧管的工作流体的输出速度大于通过该液动马达从该高压歧管接收工作流体的速度时，该弹性可变形的流体保持本体接收并存储工作流体，而当通过该液压泵进入该高压歧管的工作流体的输出速度小于从该高压歧管接收工作流体的速度时，该弹性可变形的流体保持本体输出所存储的工作流体。
这种能量提取装置典型地是一个从可再生能量源(例如气流或水流)提取能量的涡轮机，例如风力发电机组(WTG)或潮汐流发电机。所提取的能量流典型地从一分钟到下一分钟是波动的，这在没有本发明的优点的情况下会导致到达负载的能量流发生波动。与那些产生一种波动输出的可再生能量提取装置相比，产生一种相对平稳的能量输出的可再生能量提取装置将能够对其产生的能量要求更高售价、或者更易于被连接到能量网上。这种负载典型地是一个发电机，但可以是一个泵、风扇或压缩机。在不同的时间可以连接不同的负载。
这个弹性可变形的流体保持本体典型地是在一端填充有加压的氮气或其他气体的一种充气型油气蓄压器，一段长度的橡胶和钢质软管或者一个流体容积，或者可以是适合用于存储加压的液压流体的另一种装置，其中该液压流体的压力随着通过该装置存储的液压流体的增加而增加。因此，该弹性可变形的流体保持本体可以是一种弹性可变形的容器(例如，一个弹性可变形的流体储存器)或者一个弹性可变形的导管。当这个流体保持本体是弹性可变形时，它具有一个容积(其中可以保持流体)，该容积是可变的并且所述容积随着该弹性可变形的流体保持本体内所保持的流体的压力而显著地改变。该弹性可变形的流体保持本体可以是位于一个刚性本体(例如一个壳体)之内。可能存在多个弹性可变形的流体保持本体。每个都可以具有不同的弹性特性。例如，在这些弹性可变形的流体保持本体是蓄压器的情况下，每个都可以填充有不同的气体和/或不同的压力。可能存在多个液压泵和/或多个液动马达。就高压歧管和低压歧管而论，我们是指这些歧管内的相对工作压力，而不是它们的绝对工作压力。该高压歧管中的流体压力典型地在大于低压歧管中的流体压力50巴到350巴之间是可变的。该低压歧管中的流体压力典型地稍微高于大气压力，例如2巴到5巴，不过可以大约是大气压力。多个低压泵和多个压力释放阀可以将该低压歧管连接到一个工作流体的储存器上，并且可以存在与该低压歧管处于流体连通的一个低压弹性可变形的流体保持本体。
就选择工作流体的排量净速率而论，我们是指选择一个或多个工作室的单独的净排量以满足一个要求的每单位轴旋转的排量净速率(所述轴是与被选工作室相关的轴)，或者选择产生每单位轴旋转的单独的流体净排量以及这些所述工作室内的净排量的工作室数目。这个排量净速率因此是独立于轴速度(除非所排移的流体体积是响应于所述轴速度而有目的地进行选择的)。这个排量净速率典型地是一个或多个选择的工作室的单独净排量地一个角度平均或时间平均的总和，这样使得该角度平均和或时间平均和在经过一个短暂的时间段后朝向所需要的排量净速率汇总。
就选择工作流体的净排量而论，我们是指主动地控制至少一个电子控制的阀门，它与一个工作室相关联、与工作室容积的多个单独周期同步，从而导致进入或者流出该高压歧管的流体体积的所选净排量。可以发生不导致净排量的流体流动。例如，在一个空转周期内流体可以从一个工作室流出并且相同的体积可以流回到该工作室中而没有净排量。
优选的是，对于每个单独的工作室，工作流体的净排量是在逐周期的基础上选择的，使得所有这些一起运行的工作室符合可通过该流体的排量来实现的一个要求的排量净速率。优选地，对于该泵的这些工作室而言，所要求的排量净速率确定了施加到该旋转轴上的净扭矩。优选地，马达的这些工作室所需要的排量净速率是与施加到该负载上的净扭矩或动力、或者来自该高压歧管的流体的排量速率成比例的。
就调节扭矩而论，我们是指根据一个扭矩需求函数来选择通过该液压泵的工作流体的排量净速率，这个扭矩需求函数可以是这个可再生能量源或者这个能量提取装置的一个或多个测量的参数的函数。可能的情况是这个扭矩需求函数是旋转轴的速度或者波动能量流的动力的一个函数。该扭矩需求函数可以说明通过该泵的多个工作室施加到旋转轴上的时间平均的净扭矩。优选地，通过该液压泵的工作流体的排量净速率是响应于该扭矩需求函数、这个或这些测量的参数、以及该测量的压力来选择的。优选地，对于每个单独的工作室，这个工作流体的净排量是在逐周期的基础上选择的，这样使得通过泵的这些活动的工作室施加到旋转轴上的时间平均的净扭矩符合这个扭矩需求函数。优选地，通过这些工作室施加到旋转轴上的扭矩是逐周期的基础上通过以下方式选择的：主动地控制与一个工作室相关的至少一个电子控制的阀门以便致使所述工作室的加压并且通过该工作室至该旋转轴的扭矩传递与工作室容积的多个单独的周期同步。
就调节高压歧管中的压力而论，我们是指相对于另一个液压泵或液动马达来选择通过该液压泵或通过该液动马达的工作流体的排量净速率，以便增加或减少在该弹性可变形的流体保持本体中存储的流体量并且由此朝向一个目标压力或压力范围相应地增加或减少该高压歧管中的工作流体的压力。可能的情况是该高压歧管中的压力是通过选择该液压泵需求的排量净速率与该液动马达需求的排量净速率之间的差值来增加或减少在该弹性可变形的流体保持本体中的存储的流体量并且由此将该高压歧管中的工作流体的压力朝向一个目标压力移动。可能的情况是该高压歧管中的压力是通过改变通过该液压泵或液动马达进入或排移该高压歧管的工作流体的排量率，同时并不实质性地改变通过该液压泵或液动马达中的另一个进入或排移该高压歧管的流体的排量率，并且由此改变在该弹性可变形的流体保持本体中存储的流体容积，以便朝向一个需要的体积来控制在该弹性可变形的流体保持本体中存储的流体体积。
优选地，这个可接受的压力范围包括一个第一范围和一个第二范围或者要么高于要么低于这个第一范围或既高于又低于这个第一范围的多个第二范围，并且当该高压歧管内的压力处于这个或者每个第二范围内时，对该高压歧管的压力更有力地进行调节。优选地，这个第二范围包括低于这个第一范围的一个下部的第二范围。优选地，这个下部的第二范围从零压力延伸到这个第一范围的下限。优选地，这个第二范围包括高于这个第一范围的一个上部的第二范围。优选地，这个上部的第二范围从这个第一范围的上限延伸到超过使用中见到的最大压力。可能的是这个可接受的压力范围、第一范围、第二范围、下部的第二范围和/或上部的第二范围的程度是可变的。
与在这个第一范围内相比，借助改变通过该液动马达的工作流体的排量净速率在这个或每个第二范围内可以对该压力进行更有力地调节，以便响应在这个或每个第二范围内压力的一种改变将该高压歧管中的压力改变一个更大的量值，这个量值大于在这个第一范围内由于同一压力变化大小而改变的量值。这个更大的量值可以是大于2倍、5倍或10倍。这种压力调节的收益在这个第二范围内可以是高于在这个第一范围内，例如高出这个更大的量值。可能的情况是通过该液动马达的工作流体的排量净速率是取决于高压歧管内的压力来选择的，并且对于该高压歧管内压力的一个给定的变化，通过该液动马达的工作流体的所选择的排量净速率在这个第二范围内与在这个第一范围内相比改变了一个更大的量值。
优选地，随着该压力进一步移动进入这个第二范围内时，这种压力调节的强度渐进地增加。可能的情况是当该压力进一步移动进入这个第二范围内时，这种压力调节的增益渐进地增加。
优选地，当该高压歧管内的压力是在该第一范围内时，该压力实质上是未受调节的。例如，可能的情况是通过该液动马达的工作流体的排量净速率在这个第一范围内的任何压力下是按照比在这个第一范围内的任何其他压力下不大于20％、10％、5％或1％来变化的。可能的情况是通过该液动马达的工作流体的排量净速率仅被改变如此的量而使得当这个波动的能量流不波动时，即当它平稳时，该高压歧管内的压力占用长于1分钟、2分钟、5分钟或10分钟的时间来从这个第一范围的较高边缘或较低边缘汇聚到一个目标压力、或压力范围的5％之内。
可能的情况是当该高压歧管内的压力是处于这个第一范围内时，对通过马达的工作流体的排量净速率进行选择，而不考虑这个排量净速率对高压歧管内的压力的作用。可能的情况是当该高压歧管内的压力是在这个第一范围内时，通过该马达的工作流体的排量净速率是独立于或者实质上独立于该高压歧管内的压力来选择的。
优选地，该高压歧管内的压力是朝向一个目标(典型的是最佳的)压力或者压力范围进行调节的。这个目标压力或者压力范围可以是这个第一范围、这个第一范围的一个子集，或者这个第一范围内的一个特定的压力。优选地，当该压力是在这个第一范围内时，朝向这个目标压力或目标压力范围来调节这个压力。优选地，当该压力是在这个或者每个第二范围内时，朝向这个目标压力或目标压力范围来调节该压力。
优选地，当该高压歧管内的压力是在这个或每个第二范围内，而不是在这个第一范围内时，该压力是更加有力地朝向该目标压力、或者目标的压力范围进行调节的。
优选地，这个目标压力，或者压力范围是可变的。这个目标压力或者压力范围可以连续地被改变，或者它可以被定期改变，例如每分钟、每小时、每天或每月。这个目标压力、或压力范围是可以例如响应于对一个事件做出响应而执行的计算来自动改变、或者例如响应于通过一个用户界面的用户输入而手动改变。
该方法可以包括响应于该波动能量流、该液压泵、该液动马达、该弹性可变形的流体保持本体、或该负载的一个或多个特征，或者它们的任何组合来选择该高压歧管内的一个目标压力、或压力范围。这个目标压力可以是一个或多个运行变量(例如这个波动能量流的一个或多个特征)的一个目标压力函数。
优选地，这个目标压力或压力范围是在预期在超过一个阈值或者导致在该高压歧管内的压力超越一个阈值的速度下接收来自这个波动能量源的能量的情况下进行改变的。优选地，这个目标压力或压力范围是在预期在超过一个阈值或者导致在该高压歧管内的压力超过一个阈值的速度下接收来自该波动的能量源的能量的情况下被减小。这种减少可以发生在以超过一个阈值的速度或者以会导致该高压歧管内的压力超过一个阈值的速度从该波动的能量源接收能量之前不久(例如少于一分钟)或者很久(例如超过一小时)。这种减少可以通过选择通过液动马达的工作流体的排量净速率来实现。
优选地，这个可接受的压力范围是可变的。可能的情况是这个可接受的压力范围是一个或多个运行变量(例如这个波动能量流的一个或多个特征)的一个函数。这个波动能量流的这个或者这些特征可以包括这个波动能量流的平均值、峰值、阵风性或者峰值到峰值的范围。这个可接受的压力范围可以(例如)响应于一个计算而自动变化，或者响应于通过一个用户界面的用户输入被手动改变。
优选地，当该压力超过一个(固定的或可变的)阈值时，就采取行动来减小通过旋转轴传递到液压泵上的扭矩。优选地，当该压力超过该阈值时，这个可再生能量源被控制成减少通过这个可再生能量源传递到旋转轴上的扭矩。优选地，当该压力超过一个(固定的或可变的)阈值时，减小通过液压泵的工作流体的排量净速率。优选地，当该压力超过一个(固定的或可变的)阈值时，该方法包括重新配置该能量提取装置以便从这个波动能量源提取较少的能量。在该能量提取装置是一个涡轮机的情况下，重新配置该能量提取装置可以包括改变这些叶片节距、对这些叶片进行顺桨(feathering)、施加一次机械制动或者施加一次液压制动中的一项或多项，从而致使该涡轮机从这个波动能量源提取较少的能量。
优选地，通过液压泵施加到旋转轴上的这个扭矩是根据一个函数来调节的，该函数包括该旋转轴的当前旋转速度和该旋转轴的旋转速度的变化率中的一项或多项。优选地，通过液压泵施加到旋转轴上的扭矩是实质上根据旋转轴的旋转速度的平方的一个函数在至少一个恒定的叶尖速度比范围内进行调节。可能的情况是，尤其在这个波动能量流改变时，通过液压泵施加到旋转轴上的扭矩是通过一个误差函数来调整的，这个误差是在以当前旋转速度下施加到这个轴上的空气动力学最佳的扭矩与在这个波动能量流的实际情况下施加到这个轴上的最佳扭矩之间的误差。可能的情况是通过液压泵施加到旋转轴上的扭矩是通过旋转轴的旋转速度的变化率的一个函数来调整的。优选地，这些叶片的节距在这个恒定的叶尖速度比范围内是恒定的。
优选地，这个可接受的压力范围是根据一个函数来改变的，该函数包括旋转轴的当前转动速度或者这个波动能量流的多个特征中的一个或多个。优选地，这个可接受的压力范围是根据该旋转轴的旋转速度的平方的一个函数来改变的。优选地，这个可接受的压力范围是根据这个波动能量流的一个或多个特征的一个函数来改变的。
可能的情况是所述电子控制的阀门的运行被调整为对于该工作流体的压缩或泄漏或者由工作流体的流动所导致的能量损失中的一项或多项进行补偿。优选地，对于通过每个工作室的排量所选择的容积被调整为对于流体压力所导致的该工作流体的压缩或泄漏或者由该工作流体的流动所导致的能量损失中的一项或多项进行补偿。优选地，每个或几个工作室的运行速度被调整为对于流体压力所导致的该工作流体的压缩或泄漏或者该工作流体的流动所导致的能量损失中的一项或多项进行补偿。
优选地，该方法包括执行一个平稳计算。优选地，这个平稳计算包括以下步骤：计算通过该能量提取装置从这个波动能量流中提取的能量、计算其中一个平稳的版本、并且响应于所述平稳版本来选择通过该液动马达的工作流体的排量净速率。优选地，通过该液动马达的工作流体的排量净速率被选择为向该负载提供一个等于所述平稳版本的能量流。可能的情况是这个平稳计算包括以下步骤：计算这个目标压力与这个测量的压力之间的差值、对所述差值应用一个平稳函数、并且响应于所述平稳函数的输出来选择通过该液动马达的工作流体的排量净速率。优选地，这个平稳函数包括一个积分器、一个低通滤波器和一个回转速率中的一个或多个。
通过马达的工作流体的排量净速率被调节为使传递到负载上的能量平稳，这样使得它更加密切地与来自这个可再生能量源的波动能量流动的一个平均流动相匹配。因此，被传递到负载上的能量比这个波动能量流波动得更小。
这个波动能量流在至少一个平均期间内可以具有超过该平均流20％、40％或50％以上的一个峰值流。这个波动能量流在至少一个平均期间内可以具有低于该平均流20％、40％或50％的一个最小流。
优选地，到达负载的这个平稳的能量流是稳定的。优选地，这个平稳的能量流在至少一个平均期间内具有不超过该平均流5％、10％或20％以上的一个峰值流。优选地，一个平稳的能量流是在至少一个平均期间内具有不低于该平均流5％、10％或20％的一个最小流的能量流。
优选地，这个平稳的能量流具有一个最大的相对变化率，这个相对变化率不超过一个对应的波动能量流随着相同的平均期的推移的最大相对变化率的三分之一、五分之一或者十分之一。一个流动的最大相对变化率是随着时间的推移相对于该流动的平均值的最大瞬时变化率。
优选地，这个平稳的能量流与其平均值具有一个偏差，这个偏差不大于这个波动能量流与其自身平均值的偏差的三分之一、五分之一或者十分之一。
优选地，所述的这些平均期小于10分钟(例如，5分钟)，不过可以小于30分钟、一小时、或者一天。优选地，在一个平均期上的平均流是与之相关一个对应的波动能量流在同一平均期上的平均流实质上相同的(例如，一个稳定的能量流，这个平稳的能量流由这个对应的波动能量流推导出、由这个对应的波动能量流驱动、由这个对应的波动能量流导致或者吸收这个对应的波动能量流)。
该能量提取装置优选地包括一个控制器，该控制器用于与工作室容积的多个周期成定相关系来主动地控制这些电子控制的阀门，以便调节通过每个工作室排移的工作流体的排量净速率。该控制器可以包括一个处理器或多个处理器(它们可以是分布式的)。
优选地，该液压泵和该液动马达各自包括一个可旋转的轴用于周期性地驱动这些工作室或者被这些工作室周期性地驱动。优选地，该轴是一个偏心凸轮轴，并且该轴可以包括一个环形凸轮。该液压泵可以仅作为一个泵起作用，并且该液动马达可以仅作为一个马达起作用。可替代地，该液压泵或液动马达可以在多种替代运行模式中或者作为一个马达或者一个泵起作用。
优选地，每个工作室在工作室容积的每个周期上是可运行的以便执行一个有效周期或一个空转周期，在该有效周期中该室使工作流体产生一个净排量并且在该空转周期中该室使工作流体实质性地不产生净排量。可能每个工作室是可运行的以便在一个有效周期中排移工作流体的多个体积(例如，工作流体的一个范围的体积)之一。该所述范围的体积可能是不连续的，例如，工作流体的该范围的体积可以包括一个范围，该范围从实质性地没有净流体排量的一个第一最小值延伸至工作室的最大净流体排量的至多25％或40％的一个第一最大值、并且然后从工作室的最大净流体排量的至少60％或75％的一个第二最小值延伸至工作室的最大净流体排量的100％的区域中的一个第二最大值。这可能发生在(例如)该运行工作流体压力是充分高而使得不可能在工作室容积的膨胀或收缩冲程中打开或关闭这些阀门、或者该流体流量是充分高而使得通过一个连续范围的容积的运行会使该工作室、该工作室的这些阀门、或者每个流体工作机器的其他部分损坏。
就主动地控制而论，我们是指在至少某些情况下通过一个控制机构使该控制器能够影响一个阀的状态，该控制机构消耗动力并且不专门是一种被动响应(例如，仅响应于跨越一个阀的压力差来打开或关闭一个阀)。相关的术语如主动控制应相应地予以解释。然而，这些阀门还优选地是可运行以便通过被动装置来打开或关闭。由于在该工作室中的压力下降(如在一个进气冲程的过程中)，该阀门典型地以被动方式打开。例如，该阀门可以在至少某些周期的过程中由于一个压力差而被动地打开并且在该周期的一部分过程中在该控制器的主动控制下是选择性地可关闭的和/或可打开的。优选地，这些阀门还被一个偏置装置偏置打开或偏置关闭。优选地，这些阀门在主动控制下从来自一个第一位置可移动到一个第二位置，并且被该偏置装置从该第二位置可移动到该第一位置。优选地，该第一或第二位置中的一个是关闭的位置，而另一个是打开的位置。
就“主动地控制”(以及相关的术语如“主动控制”)而论，我们包括了以下可能性，即该控制器是可运行的以便选择性地致使一个阀执行一次或多次打开、关闭、保持打开和/或保持关闭。该控制器也许仅能够在一个工作周期的一部分过程中影响一个阀的状态。例如，在该工作室中的压力是相当大时，该控制器可能不能对抗在一个工作周期的大部分过程中的一个压力差而打开该低压阀。典型地，该控制器通过将一个控制信号或者直接地传递到一个阀门上或者传递到一个阀门驱动器上(例如一个半导体开关)来主动地控制这些阀门。就传送一个控制信号而论，我们包括了传送一个指示了阀的预期状态(例如，打开或关闭的)的信号或指示一个阀应该被改变的状态(例如，该阀应该被打开或关闭)的一个脉冲、或指示一个阀应该被保持的状态的一个脉冲。该控制器可以在一个连续的基础上传递一个信号并且停止或改变该信号，从而导致一个阀门状态的变化。多个阀门可以包括一个常闭的螺线管打开的阀门，该阀门通过一个电流的提供而保持打开并且通过关闭该电流而主动地关闭。
就与工作室容积的多个周期成定相关系而论，我们是指参照该工作室的这些容积周期的相位来确定通过这些阀门的控制器的主动控制的定时。因此，每个流体工作机器典型地包括工作室相位确定装置，如一个位置传感器。例如，在工作室容积的这些周期是机械地与一个轴的旋转相联接时，每个流体工作机器优选地包括一个轴位置传感器、以及可任选地一个轴速度传感器、并且该控制器是可运行的以便从该轴位置传感器接收一个轴位置信号、并且从来自一个所述轴速度传感器可任选地接收一个轴速度信号。在包括多个工作室(不同工作室的容积周期之间具有一个相位差)的多个实施方案中，该控制器将典型地是可运行的以确定多个单独的工作室的相位。
优选地，当通过该液压泵或液动马达的多个工作室的所选流体排量净速率充分低时，在工作室容积的一个或多个周期过程中一个或多个可运行而使流体排移的工作室是多余的，也就是说，如果这个工作室不存在或者未在运行，该液压泵或液动马达无论如何都可以排移充足的流体来满足要求，而无需改变工作室容积的多个活动周期的总频率。优选地，当通过该液压泵或该液动马达的这些工作室的所选的流体净排量充分低时，对于工作室容积的至少一些周期，通过至少这些可供用于提供这个所选排量的工作室之一排移的所选的流体体积实质上为零。在一个实施方案，当通过该液压泵或该液动马达的这些工作室的所选的流体净排量充分低时，对于工作室容积的至少一些周期，至少这些可供用于提供这个所选排量的工作室之一执行一个空转周期。在一些实施方案中，其中这些工作室是可运行的以便排移工作流体的多个体积之一，当通过该液压泵或该液动马达的多个工作室的所选择的流体净排量是充分低时，通过这些可供使用的工作室中的至少一个排移的所选流体体积小于这些工作室中的所述至少一个是可运行的以便排移的工作流体的最大容积。
根据本发明的一个第三方面，在此提供了一种运行能量提取装置以便从一个来自可再生能量源的波动能量流中提取能量的方法，该装置包括：一个由旋转轴驱动的液压泵，该旋转轴由一个可再生能量源来驱动；一个液动马达，该液动马达驱动一个负载；至少一个低压歧管以及与该液压泵的一个出口、该液动马达的一个入口以及一个弹性可变形的流体保持本体处于流体连通的一个高压歧管；该液压泵和液动马达各自包括具有周期性改变容积的多个工作室以及多个用于在每个工作室与每个歧管之间调节工作流体的排量净速率的阀门，与每个工作室相关联的至少一个阀门是一个电子控制的阀门，所述电子控制的阀门是可运行的以便在工作室的每个周期上选择由每个所述工作室排移的工作流体的体积，并且由此调节通过每一个液压泵和每一个液动马达的工作流体的排量净速率，该方法的特征为选择通过该液压泵的工作流体的排量净速率以便调节通过该液压泵施加到所述旋转轴上的扭矩，选择通过该液动马达的工作流体的排量净速率以便使到该负载、该弹性可变形的流体保持本体上的动力传递速度平稳，该弹性可变形的流体保持本体按照要求接收来自该高压歧管的工作流体以及向该高压歧管输出工作流体，并且调节该高压歧管中的压力以便保持在一个可接受的范围内。
根据本发明的一个第四方面，在此提供了一种运行能量提取装置以便从一个来自可再生能量源的波动能量流中提取能量的方法，该装置包括：一个由旋转轴驱动的液压泵，该旋转轴由一个可再生能量源来驱动；一个液动马达，该液动马达驱动一个负载；至少一个低压歧管以及与该液压泵的一个出口、该液动马达的一个入口以及一个弹性可变形的流体保持本体处于流体连通的一个高压歧管；该液压泵和液动马达各自包括具有周期性改变容积的多个工作室以及多个用于在每个工作室与每个歧管之间调节工作流体的排量净速率的阀门，与每个工作室相关联的至少一个阀门是一个电子控制的阀门，所述电子控制的阀门是可运行的以便在工作室的每个周期上选择由每个所述工作室排移的工作流体的体积，并且由此调节通过这每一个液压泵和这每一个液动马达的工作流体的排量净速率，该方法的特征为选择通过该液压泵的工作流体的排量净速率以便调节施加到所述旋转轴上的扭矩，选择通过该液动马达的工作流体的排量净速率，以便向该负载、该弹性可变形的流体保持本体提供一个稳定的能量流，该弹性可变形的流体保持本体按照要求以等于该波动的能量流与该稳定的能量流之间的差值接收来自该高压歧管工作流体以及向该高压歧管输出工作流体，并且选择通过该液动马达的工作流体的排量净速率以便调节该高压歧管内的压力从而保持在一个可接受的压力范围内。
根据本发明的一个第五方面，在此提供了一种运行能量提取装置以便从一个来自可再生能量源的波动能量流中提取能量的方法，该装置包括：一个由旋转轴驱动的液压泵，该旋转轴由一个可再生能量源来驱动；一个液动马达，该液动马达驱动一个负载；至少一个低压歧管以及与该液压泵的一个出口、该液动马达的一个入口以及一个弹性可变形的流体保持本体处于流体连通的一个高压歧管；该液压泵和液动马达各自包括具有周期性改变容积的多个工作室以及多个用于在每个工作室与每个歧管之间调节工作流体的排量净速率的阀门，与每个工作室相关联的至少一个阀门是一个电子控制的阀门，所述电子控制的阀门是可运行的以便在工作室的每个周期上选择由每个所述工作室排移的工作流体的体积，并且由此调节通过每一个液压泵和每一个液动马达的工作流体的排量净速率，该方法的特征为测量该高压歧管内的压力，响应于所述测量的压力选择通过该液压泵的工作流体的排量净速率以便调节施加到所述旋转轴上的扭矩，该弹性可变的流体保持本体按照要求接收来自该高压歧管的工作流体和向该高压歧管输出工作流体，所接受和输出的工作流体等于这个波动能量流与通过该液动马达的能量流之间的差值，并且在一个第一压力范围内响应于所述测量的压力选择通过该液动马达的工作流体的排量净速率，以便向该负载提供一个平稳的能量流，并且响应于所述测量的压力在至少一个第二压力范围内选择通过该液动马达的工作流体的排量净速率，以便朝向这个第一压力范围来调节该压力。
根据本发明的一个第六方面，在此提供了一种运行能量提取装置以便从一个来自可再生能量源的波动能量流中提取能量的方法，该装置包括：一个由旋转轴驱动的液压泵，该旋转轴由一个可再生能量源来驱动；一个液动马达，该液动马达驱动一个负载；至少一个低压歧管以及与该液压泵的一个出口、该液动马达的一个入口以及一个弹性可变形的流体保持本体处于流体连通的一个高压歧管；该液压泵和液动马达各自包括具有周期性改变容积的多个工作室以及多个用于在每个工作室与每个歧管之间调节工作流体的排量净速率的阀门，与每个工作室相关联的至少一个阀门是一个电子控制的阀门，所述电子控制的阀门是可运行的以便在工作室的每个周期上选择由每个所述工作室排移的工作流体的体积，并且由此调节通过每一个液压泵和每一个液动马达的工作流体的排量净速率，该方法的特征为测量该高压歧管内的压力，响应于所述测量的压力选择通过该液压泵的工作流体的排量净速率以便调节施加到所述旋转轴上的扭矩，执行一个第一优先级行为，其中对通过该液动马达的工作流体的排量净速率进行选择以便将所述测量的压力维持在一个可接受的压力范围内，并且执行一个第二优先级的行为，其中响应于所述测量的压力选择通过该液动马达的工作流体的排量净速率，以便向该负载提供一个平稳的能量流。
可能的情况是该第一和第二优先级行为是在不同时间执行的。可能的情况是该第一和第二优先级行为均是同时执行的，其中在该第一优先级行为与该第二优先级行为之间有一个可变的差额。
优选地，这个可接受的压力范围包括一个第一范围和一个第二范围或者要么高于要么低于这个第一范围的多个第二范围，并且该第二优先级行为仅在这个测量的压力处于这个第一压力范围内而不是处于这个或者这些第二范围内时才被执行、或者被更加有力地执行。优选地，当这个测量的压力处于这个或者每个第二压力范围内而不是在该第一范围内时，该第一优先级行为被执行或者被更有力地执行，并且该第二优先级行为不被执行或者被比较不太有力地执行。
可能的情况是该方法包括执行一个第三优先级行为，其中通过该液动马达的工作流体的排量净速率被选择为朝向一个目标(典型地是最佳的)压力、或者压力范围来调节所述测量的压力。
优选地，该第三优先级行为仅在这个测量的压力处于该第一压力范围内而不是处于这个或者这些第二范围内时才执行、或者被更加有力地执行。
与本发明的前六方面中的任何一个相关地进行描述的任选特征是本发明的前六方面中的任何一个的任选特征。
根据本发明的一个第七方面，在此提供了一种用于从可再生能量源的波动能量流中提取能量的能量提取装置，该装置包括：一个控制器；一个由旋转轴驱动的液压泵，该旋转轴由一个可再生能量源来驱动；一个液动马达，该液动马达驱动一个负载；至少一个低压歧管，与该液压泵的一个出口、该液动马达的一个入口、一个弹性可变形的流体保持本体、以及一个用于测量该高压歧管内的压力的压力传感器处于流体连通的一个高压歧管；该液压泵和液动马达各自包括具有周期性改变容积的多个工作室以及多个用于在每个工作室与每个歧管之间调节工作流体的净排量的阀门，与每个工作室相关联的至少一个阀门是一个电子控制的阀门，所述电子控制的阀门通过该控制器是可控制的以便在工作室容积的每个周期上选择由每个所述工作室排移的工作流体的体积，并且由此调节通过每一个液压泵和每一个液动马达的工作流体的排量净速率，其中该控制器是可运行的以便根据本发明的前六个方面中的任一个方面的方法来致使该能量提取装置运行。
该控制器可以包括一个处理器(例如，微处理器或微控制器)或多个处理器(它们可以是分布式的)。典型地这个或每个处理器是与一个计算机可读的存储媒质处于电子连通，这个计算机可读的存储媒质存储了一个在使用中被执行的程序，由此致使该控制器根据本发明的前六个方面中的任一个方面的方法运行该能量提取装置。
因此，本发明在一个第八方面中延伸到包括程序代码指令的一个计算机可读的存储媒质，当通过根据本发明的第七方面的一个能量提取机器的控制器来执行该程序代码指令时，它们致使该能量提取机器执行本发明第一到第六方面中的任一个方面的方法。
附图说明
现在将参考以下附图说明本发明的一个实例实施方案，在附图中：
图1示出了连接到一个电网上并且实施了本发明的一种风力发电机组；
图2示出了用于图1中的风力发电机组上的一个液动马达；
图3示出了用于图1中的风力发电机组上的一个泵的一部分；
图4示出了用于实施本发明的一种算法的一个时间步的多个计算步骤；
图5是在实施本发明的一个控制器中的示意性的信号流；
图6示出了在扭矩与速度之间的一种特别首选的关系；
图7示出了一种特别首选的增益函数；并且
图8示出了一些替代性的目标压力函数。
具体实施方式
图1以风力发电机组(WTG，100)的形式展示了本发明的一个示例性实施方案，该风力发电机组用作能量提取装置、并且被连接到一个电网101上。该WTG包括一个可旋转地安装到一个塔架105上的吊舱103，并且具有安装在其上的一个轮毂107支撑着三个叶片109，将它们统称为转子110。一个被外部地附接到该吊舱上的风速表111向一个控制器112提供一个测量的风速信号113。在该吊舱上的一个转子速度传感器115为该控制器提供了一个转子速度信号(117，用作该旋转轴的当前旋转速度)。在该示例性系统中，可以通过一个节距致动器119来改变每个叶片的迎角，该节距致动器与该控制器交换节距致动信号和节距感应信号121。本发明可以被应用到一个没有节距致动器的WTG上。
该轮毂通过一个用作该可旋转轴的转子轴125被直接连接到一个泵129上，这个可旋转轴在转子旋转方向127上旋转。这个泵优选的是参见图3所描述的类型，并且具有到一个液动马达131的流体连接，该液动马达优选的是参见图2所描述的类型。在该泵与该液动马达之间的流体连接是通过一个高压歧管133和一个低压歧管135(这两个歧管被对应地连接到它们的高压端口和低压端口上)，并且从没有干预式阀门来限制流动的意义上讲是直接的。泵和液动马达优选地被直接彼此安装，这样使得高压歧管和低压歧管是在它们二者之间或之内形成的。一个供给泵137连续地将来自一个储存器139的流体抽到低压歧管中，该低压歧管被连接到一个低压蓄压器141上。一个低压释放阀143通过一个热交换器144将来自低压歧管的流体返回到储存器中，该热交换器是可运行的从而影响该工作流体的温度并且经由一条热交换器控制管线146是可由该控制器控制的。一个平稳蓄压器145在该泵与该液动马达之间被连接到该高压歧管上。一个第一高压蓄压器147和一个第二高压蓄压器149(一起作用该弹性可变形的流体保持本体)对应地通过一个第一隔离阀148和一个第二隔离阀150被连接到该高压歧管上。该第一和第二高压蓄压器可以具有不同的预充压力，并且可能存在多个额外的高压蓄压器，这些高压蓄压器具有一个甚至更宽的预充压力范围。该第一和第二隔离阀的状态是由该控制器对应地通过第一151和第二152隔离阀信号来设置的。该高压歧管中的流体压力是用一个压力传感器153来测量的，该压力传感器为该控制器提供一个高压歧管压力信号154。该压力传感器还可以任选地测量该流体温度，并且向该控制器提供一个流体温度信号。一个高压释放阀155连接该高压歧管和该低压歧管。
该液动马达通过一个发电机轴159被连接到一个用作负载的发电机157上。该发电机通过一个接触器161被连接到一个电网上，该接触器接收来自一个发电机和接触器控制器163的接触器控制信号162，并且是可运行的以便选择性地将该发电机连接到电网上或者从其上隔离。该发电机和接触器控制器接收来自多个供电信号167和多个发电机输出信号169的电压、电流以及频率的多个测量值(这些测量值对应地是由多个供电传感器168和多个发电机输出传感器170测量的)，将其传达给控制器112并且通过根据来自该控制器的多个发电机和接触器控制信号175来调整多个场电压发电机控制信号165而控制该发电机的输出。
泵和马达将它们对应轴的瞬时角位置和旋转速度、以及液压油的温度和压力报告给控制器，并且该控制器借助多个泵致动信号和多个泵轴信号171以及多个马达致动信号和多个转子轴信号173设置它们对应的阀门的状态。该控制器使用多个功率放大器180来放大这些节距致动信号、这些隔离阀信号、这些泵致动信号以及这些马达致动信号。
图2展示了一个处于电子换向液压泵/液动马达形式的液动马达131，该液动马达包括多个工作室(202，由字母A到H单独地指明)，这些工作室具有由多个缸204的内表面以及多个活塞206限定的多个容积，这些活塞被一个偏心凸轮209驱动离开一个可旋转的曲轴208，并且这些活塞在缸中往复运动以便周期性地改变这些工作室的容积。该可旋转的轴被牢固地连接到发电机轴159上并且与其一起旋转。该液动马达可以包括多个轴向间隔开的工作室组，这些工作室组由多个类似地间隔开的偏心凸轮驱动离开同一轴。一个轴位置和速度传感器210确定该轴的瞬时角位置和旋转速度，并且经过信号管线(211，是马达致动和转子轴信号173中的一些)将其传送到控制器112上，这能够使该控制器确定每个工作室的周期的瞬时相位。该控制器典型地是在使用中执行已存储程序的一个微处理器或微控制器。该控制器可以采取多种微处理器或微控制器的形式，它们可以是分布式的并且单独地执行该控制器的全部函数的一个子集。
这些工作室各自与处于电子致动的面密封式提升阀214形式的多个低压阀(LPV)相关联，这些提升阀面向内朝向其关联的工作室并且是可运行的以便选择性地密封一个从该工作室延伸至一个低压导管216的通道，该通道在使用中总体上作为流体的一个净来源点或净汇收点起作用并且可以将一个或几个工作室、或者甚至全部(如在此示出的)连接到一个低压端口217上，该低压端口被流体地连接到该WTG的低压歧管135上。这些LPV是常开的螺线管关闭的阀门，这些阀门在工作室中的压力小于或等于该低压歧管内的压力时被动地打开，即在一个进气冲程过程中，以便使该工作室与该低压歧管发生流体连通，但这些阀门在该控制器的主动控制下经由多条LPV控制管线(218，是马达致动和转子轴信号173中的一些)是选择性地可关闭的以便使该工作室与该低压歧管脱离流体连通。可以使用替代性的电子可控制的阀门，如常闭的螺线管打开的阀门。
这些工作室各自进一步与处于压力致动的输送阀形式的多个高压阀(HPV)220相关联。这些HPV从这些工作室向外打开并且是可运行的以便密封一个从该工作室延伸至一个高压导管222的通道，该通道在使用中作为流体的一个净来源点或净汇收点起作用，并且该通道可以将一个或几个工作室、或者甚至全部(如在此示出的)连接到一个高压端口(224作为该液动马达的入口)上，该端口与该高压歧管133处于流体连通。这些HPV作为常闭的压力打开的止回阀起作用，这些常闭的压力打开的止回阀在该工作室中的压力超过该高压歧管中的压力时被动地打开。这些HPV还作为常闭的螺线管打开的止回阀起作用，一旦该HPV被相关工作室内的压力打开，该控制器通过多个HPV控制管线(226，是马达致动和转子轴信号173中的一些)可以选择性地使这些常闭的螺线管打开的止回阀保持打开。该HPV典型地不是通过该控制器可运行来对抗该高压歧管内的压力。当该高压歧管内而不是该工作室内存在压力时，该HPV在该控制器的控制下可以额外地是可打开的，或者可以是部分可打开的，例如如果该阀门是WO2008/029073或WO2010/029358中披露的类型并且是根据二者当中披露的方法运行的。
在例如EP0361927、EP0494236和EP1537333(其内容特此通过这一引用结合在此)中说明的一种正常运行模式中，该控制器通过在该相关工作室的周期内的最小容积点之前不久主动地关闭一个或多个LPV(从而关闭至该低压歧管的路径，导致该工作室内的流体通过该压缩冲程的剩余部分被压缩)来选择通过该液动马达的来自该高压歧管的流体排量净速率。该相关的HPV在跨越其上的压力均衡时打开，并且小量的流体从该相关的HPV中被引出。该控制器然后主动地使该相关的HPV保持打开，典型地直到接近在该相关的工作室周期内的最大容积为止，从而允许来自该高压歧管的流体并且向该可旋转的轴施加一个扭矩。在一个可任选的泵送模式下，该控制器通过典型地接近在该相关的工作室周期的最大容积点时主动地关闭一个或多个LPV，从而关闭到该低压歧管的路径，并且由此在后续的压缩冲程(但是不主动地使该HPV保持打开)上将流体从该相关的HPV引出来选择通过该液动马达到达该高压歧管的流体排量净速率。该控制器选择多个LPV的关闭和多个HPV的开放的次数和顺序，以便产生一个流动或者创建一个轴扭矩或动力来满足一个所选择的排量净速率。除了确定是否在逐周期的基础上关闭这些LPV或使这些LPV保持打开之外，该控制器还是可运行的以便相对于改变的工作室容积改变关闭这些HPV的准确定相，并且由此选择从该高压歧管到该低压歧管(反之亦然)的流体排量净速率。
端口217，224上的箭头指明在马达运行模式中的流体流动；在泵送模式中该流动是反向的。一个压力释放阀228可以使该液动马达免于损坏。
图3以示意的形式展示了具有多个电子换向阀的泵129的一部分301。该泵由按照径向安排的若干类似的工作室303组成，其中只有三个被显示在图3的部分中。每个工作室具有由一个缸305的内表面和一个活塞306限定的一个容积，该活塞通过一个滚轮308被驱动离开一个环形凸轮307，并且该活塞在缸中往复运动以周期性地改变该工作室的容积。该环形凸轮可以被分成多个安装在轴322上的区段，该轴被牢固地连接到转子轴125上。可能存在多于一组的径向安排的工作室组，这些工作室组沿着该轴被轴向地安排。该低压歧管内的流体压力并且因此这些工作室内流体压力大于环绕该环形凸轮，或者替代的是一个弹簧(未示出)的压力，使滚轮与环形凸轮保持接触。一个轴位置和速度传感器309确定该轴的瞬时角位置和旋转速度，并且通过电连接(311，是泵致动和泵轴信号171中的一些)将其传送到一个控制器112上，这能够使该控制器确定每个单独的工作室的多个周期的瞬时相位。该控制器典型地是在使用中执行已存储程序的一个微处理器或微控制器。该控制器可以采取多种微处理器或微控制器的形式，它们可以是分布式的并且单独地执行该控制器的全部函数的一个子集。
每个工作室包括一个低压阀(LPV)，该低压阀处于一个电子致动的面密封式提升阀313的形式，该低压阀面向内朝向该工作室并且是可运行的以便选择性地密封从该工作室延伸到一个低压导管314的一个通道，该低压回路在使用中总体上(在这种泵送模式中)作为一个流体净来源点(或者在马达运行的情况下作为一个流体净汇收点)起作用。该低压导管被流体地连接到低压歧管135上。该LPV是一个常开的螺线管关闭的阀门，在一个进气冲程过程中，该阀门在工作室中的压力小于该低压导管内的压力时被动地打开，以便使该工作室与该低压歧管发生流体连通，但该阀门在该控制器的主动控制下经由一个电子LPV控制信号(315，是泵致动和泵轴信号171中的一些)是选择性地可关闭的以便使该工作室与该低压歧管脱离流体连通。可以使用替代性的电子可控制的阀门，如常闭的螺线管打开的阀门。
该工作室进一步包括一个高压阀(HPV，317)，该高压阀是处于一个压力致动的输送阀的形式。该HPV从该工作室面向外并且是可运行的以便密封从该工作室延伸到一个高压导管319的一个通道，该通道在使用中作为一个流体净来源点或者净汇收点起作用并且是与高压歧管133处于流体连通。该HPV作为一个常闭的压力打开的止回阀起作用，该常闭的压力打开的止回阀在该工作室中的压力超过该高压歧管中的压力时被动地打开。该HPV还可以作为一个常闭的螺线管打开的止回阀起作用，这个止回阀可由该控制器通过一个HPV控制信号(321，是泵致动和泵轴信号171中的一些)可以选择性地使其保持打开，并且一旦该HPV打开，即被工作室内的压力使其保持打开。当该高压歧管中而不是该工作室中存在压力时，该HPV在该控制器的控制下可以是可打开的，或者可以是部分地可打开的。
在现有技术(例如EP0361927、EP0494236，以及EP1537333)中所说明的一种正常运行模式中，该控制器通过典型地在接近该相关的工作室周期的最大容积时主动地关闭一个或多个LPV，从而关闭至该低压歧管的路径，并且由此在后续的压缩冲程上将流体从该相关的HPV中引出以便选择通过该液压泵至该高压歧管的流体排量净速率。该控制器选择多个LPV关闭的数目和顺序，以便产生一个流动或者将一个扭矩施加到轴322上来满足一个所选择的排量净速率。除了确定是否在逐周期的基础上关闭这些LPV或使这些LPV保持打开之外，该控制器是可运行的以便相对于改变的工作室容积相关来改变这些LPV的关闭的准确定相，并且由此来选择从该低压歧管到该高压歧管的流体排量净速率。
图4示出了实施本发明并且在该控制器112内执行的一种控制算法400的运行的一个时间步。
首先参见图4a，在步骤S1中，根据转子速度信号117计算转子速度Wr。可替代地，当该泵和转子通过该转子轴被直接连接时，可以对该泵的旋转速度进行测量。在步骤S2中根据该转子速度计算一个扭矩目标值Td。
现在参见图4b，其中更加详细地示出步骤S2，在步骤S2a中根据当前转子速度Wr的一个函数得到空气动力学上理想的转子扭矩Ti，将参照图6对其更详细地进行说明。在步骤S2b中，Ti是通过一个理想的扭矩比例因子M来确定比例的，这个理想的扭矩比例因子典型地会是在0.9与1之间并且在使用过程中根据风的情况以及随着时间的叶片空气动力学变化可以进行改变。M＜1致使该泵产生一个小量的扭矩，这个小量的扭矩小于关于平均风速的理想值，并且由此比关于平均风速的理想值稍快的速度运转。因此该WTG在风暂停过程中在空气动力学上不如M＝1时好，但是比在阵风过程中好，因为在阵风过程中可用的动力远高于风暂停过程中的动力，该WTG捕获了更多的总能量，尽管具有一个更加可变的捕获速度。
该算法还具有能力来调整通过该泵施加到该转子上的扭矩以便致使该转子更加紧跟风速的快速变化并且由此在阵风和风暂停过程中从风中提取最大的动力。在步骤S2c中，根据速度Wr的变化率来确定转子加速度ar。在步骤S2d中，发现了空气动力学扭矩Taero(当前通过风施加到该转子上的实际扭矩量)，即在先前的时间步Td(prev)(根据该泵的所选排量净速率以及该高压歧管中的所测量的压力得知)中通过该泵施加到该转子上的扭矩与对该转子、泵和转子轴J转子+泵的组合惯性进行加速的净扭矩之和。在步骤S2e中，该算法计算超过该泵扭矩之上的超出扭矩T超出，即预期对该转子、转子轴和泵进行加速(如果为正)或减速(如果为负)的扭矩。步骤S2f包括用T超出乘以G，一个前馈增益，来计算T前馈。(可以使用一个更加复杂的前馈函数，例如一个提前或滞后控制器，来进一步改进对风的跟踪。)在步骤S2g中，T前馈被加到关于最大动力捕获的理想扭矩Ti上，以便得到应该通过该泵施加到该转子上的扭矩需求Td，从而允许转子速度来准确地跟踪风速，与此同时在马达与风速通过这个最佳叶尖速度比相匹配时提取最大的动力。
返回到图4a，在步骤S3中，Td除以该高压歧管的测量的压力(来自这个HP压力信号，154)来计算一个泵需求D泵。这个泵需求是该泵的所选排量净速率，并且是该控制算法的一个输出402，该输出被该控制器用来以上述方式选择性地运行该泵的多个LPV(并且可能是多个HPV)。
在步骤S4中，该控制器计算波动能量流Power转子中的动力。这可以用若干不同的方式做到，例如：使用该泵的已知旋转速度、该泵的所选排量净速率以及该高压歧管中的压力来计算该液压动力输出；或者使用该转子的已知旋转速度和这个估计的空气动力学扭矩Taero来计算机械动力输出。
这个波动能量流的平稳版本，Power马达，是在步骤S6中通过在Power转子上执行一个平稳模块，例如一个一阶低通滤波器来计算的。设计者可以选择该平稳算法来使该WTG以及这些条件成套。这个平稳版本形成了计算通过该液动马达的工作流体的排量净速率的基础，并且不考虑这个排量净速率在该高压歧管内的压力的作用(即与其独立地)来进行选择。
一个净空扭矩，Th，是在步骤S7中计算的。该净空扭矩定义了该泵必须能够在紧急通知后施加到该转子轴上的最小扭矩，以便在意外阵风或者风增大的过程中适当地控制该转子速度。(该净空扭矩是该泵的旋转速度的一个函数，并且其特性将参见图6在后面进行详细说明。)
转子扭矩是该泵的所选每转排量净速率(它具有由工作室数量及其容积固定的一个设计极限)与高压歧管压力的乘积，这样该扭矩的净空要求给Pmin提供了一个下限。该高压歧管的最小压力，Pmin，是在步骤S8中根据Th计算的，并且定义了这个可接受的压力范围的下限。此外，这种平稳处理的最小预充压力Pacc，min(或者第一和第二蓄压器)给Pmin提供了一个额外的下限，低于这个下限在高压歧管中可能没有充分的柔顺性来实现希望的运行。Pmin以及因此该可接受的压力范围必须在这两个下限之上。
该高压歧管的最小压力Pmin、所述歧管的设计最大压力Pmax(用作这个可接受的压力范围的上限)、以及或者这个波动能量流或者它的平稳版本都在步骤S9中被用于根据相对于图7所说明的函数来计算一个压力控制器增益Kp。
在步骤S10中，一个目标压力Pd是按照参见图8所说明的函数根据该WTG的一个或多个最佳运行点、该WTG的这些运行范围极限或者一个最小压力要求来计算的。
该算法在步骤S11中计算关于该马达的排量净速率(马达需求)的一个标称值Dn。该标称马达需求是根据马达速度信号211、HP压力信号154以及Power马达来计算的(Dn＝Power马达/W马达/Ps)。
在步骤S12中，该算法通过将在该测量的压力与目标压力Pd之间的差值乘以这个压力控制器增益Kp来计算一个马达需求修正量Db。
该算法的最后步骤，S13，通过将这个标称马达需求Dn与这个需求修正量Db相加来计算该马达的排量净速率(马达需求)D马达。该马达需求是该控制算法404的一个输出，被该控制器用来以上述方式选择性地运行该马达的这些阀门。
该算法在使用过程中被反复执行。
现在将对本发明的一个控制图1的WTG(当该WTG受到阵风的影响时)的运行实例进行说明。
在该WTG受到阵风的影响之前，转子正以接近该空气动力学的最佳速度旋转。(如果M是例如0.97，该转子旋转得比这个空气动力学最佳速度稍快些，因此将已经在稍快一些地运转以便由此更加有效地捕获即将到来的阵风以及其他阵风。)这个高压歧管压力Ps等于参照稳定风力以及其他情况而确定的最佳的希望的压力Pd(用作该目标压力)。
当阵风冲击到WTG上时，由于这股阵风将施加到该轮毂上的扭矩增加到高于在先前的时间步中由该泵施加的扭矩Td，转子将加速。控制器根据步骤S2c计算转子的加速度ar，并且根据这个加速度按照步骤S2d估计来自这股风的空气动力学扭矩Taero。通过使用步骤S2e、S2f和S2g，控制器计算所要求的泵扭矩Td。如果增益G是例如0.3左右，那么由于从MTi中减去了T前馈，泵需求Td被减小。D泵下降(步骤S3)，意味着与没有这股阵风相比更少的流体被泵排移而且施加的扭矩更小。因此与如果G＝0相比，转子将更快地加速，并且由此快速地将这个叶尖速度与风速相匹配(在恒定的叶尖速度比范围内)以便从这股阵风中提取最大的动力。
控制器根据理想的转子扭矩MTi(或预估的空气动力学扭矩Taero)和当前的转子速度来计算波动能量流Power转子(步骤S4)。Power马达是通过用先前参见步骤S6所说明的低通滤波器来过滤加法的结果来计算的。低通滤波器是指直接在这股阵风影响该WTG之后、并且与现有技术的WTG相对比，该马达功率(并且因此该发电机的电输出)实质上是与这股阵风前夕的马达功率相同，尽管风力增加了并且泵的输出降低了。
由于进入高压歧管的流体的传递已经下降，所以流体是从这个第一和第二蓄压器中提取的，以便帮助驱动该马达。当流体被提取时，这个高压歧管压力Ps下降，并且在多个后续的时间步中D泵将升高以便在Ps降到最佳压力Pd以下时维持这个希望的泵扭矩需求Td。这种平稳地改变的泵扭矩需求增加了这些叶片的寿命或者允许更便宜地制造这些叶片。
在一个短的时间内，该转子速度将已被增加到与风速相匹配。此时这个泵需求Td将与该理想扭矩MTi相匹配，并且泵会提取这股阵风的全部动力。由于低通滤波器导致Power马达更加缓慢地增加，多余的流体会被泵传递并被存储在第一和第二蓄压器中，从而提高压力Ps。典型地Ps会升到超出该最佳压力Pd。因此Ps在这个第一压力范围内实质上是未受调节的。
当这股阵风退去时，发生相反的过程。该控制器检测转子减速，增加该泵的扭矩以便使该转子慢下来从而与新的风速相匹配，并且在这个过程中额外的能量被存储在这些蓄压器中，而且压力Ps进一步升高。当这股阵风退去后，该控制器的低通滤波器导致Power马达缓慢地降低，从而从这些蓄压器中提取流体并且朝向最佳压力Pd恢复压力Ps。如果在Ps与Pd之间存在任何剩余偏差，压力控制器529会稍向上或向下调整该马达需求D马达以便确保它们最终收敛到一起。
可能当这股阵风冲击在该WTG上时，压力Ps大幅下降使得其进入与在Pmin时的可接受的压力范围下限相邻的这个较低的第二范围。在这种情况下，压力反馈控制器增益Kp将升高，并且压力反馈控制器529将提供一个更强的修正量Db，以便减少马达需求D马达并且由此避免Ps达到Pmin。该发电机的电输出将减少，但是避免了对该涡轮机的损坏。
还可能在这股阵风冲击在该WTG上之后，或者当这股阵风经过时，压力Ps大幅升高使得它在接近Pmax时的可接受的压力范围上限时进入的上部的第二范围。在这种情况下，压力反馈控制器增益Kp将升高，并且压力反馈控制器529将提供一个更强的修正量Db，以便增加马达需求D马达并且由此避免Ps达到Pmax。该发电机的电输出将增加，但是避免了对该涡轮机的损坏。
结果是与现有技术的多种WTG相比，发电更加平稳。这些蓄压器能够使该WTG的输出动力是这些叶片的瞬时输入动力的时间平均版本。
该低通滤波器的时间常量是与这个液压蓄压器和该泵的大小以及在该WTG的安装现场的风况相关的。这个时间常量优选地被选择得刚刚够长使得该压力随着90％的阵风或风暂停的发生不越过这个第一范围，或者例如是至少该运行时间的95％。这种低通滤波器的行为在使用中可以根据改变多种风况(这些风况用作这个波动能量流的多个特征)来调整。优选的是当一股阵风或风暂停的预期能量增加(例如，在高风速下或者当风是来自与阵风条件相关的一个方向时)，该低通滤波器的操作被减少使得该液动马达对这股阵风更快地做出反应，并且这个高压歧管压力不升得过高。该控制器可以采用多种算法来了解这些最佳的滤波器参数，这些滤波器参数提供了发电机的动力输出的最小的改变，与此同时将该压力保持在这个第一范围内。该控制器可以确定一组最佳滤波器参数，这组最佳滤波器参数是刚刚够长使得该压力随着90％的阵风或风暂停的发生不越过这个第一范围、或者例如是至少该运行时间的95％。
图5示出了在本发明的实施中这些信号流的示意图，相当于图4中的执行流程图。转子速度的测量值117被用于根据参见图6定义的函数600来计算理想的扭矩Ti。这个理想的扭矩是通过乘以一个理想的扭矩比例因子M来调整的以便给出一个调整的理想扭矩MTi。这个理想的扭矩比例因子M可以是在零和一之间的任何数字，并且将典型地是在0.9和1之间。泵的扭矩的略微减少允许该转子在阵风过程中更加快速地加速，因此与假定该泵的扭矩不是根据理想的扭矩函数600确定比例的情况相比捕获更多的动力。该比例因子将导致该转子更加缓慢地减速，因此在风暂停的过程中以其最佳运行点来运行，但是因跟踪阵风而增加的可用动力比因在风暂停过程中欠佳运行而损失动力更加显著。
扭矩目标值Td是在这个调整的理想扭矩与一个扭矩反馈控制器507的输出之间的差值。该扭矩反馈控制器计算一个估计的空气动力学扭矩Taero，它是当前扭矩目标值与一个加速扭矩的和，该加速扭矩是从该转子的角加速度ar乘以该能量提取装置的旋动惯量的力矩J推导出来的。该扭矩反馈控制器的输出是在这个估计的空气动力学扭矩与这个调整的理想扭矩之间的差值T超 出，该差然后乘以一个反馈增益G，以获得一个反馈扭矩Tfeedback。该反馈增益可以是大于或者等于零的任何数，而且一个零值起到禁用该扭矩反馈控制器的作用。通过在加速的情况下从这个调整的理想扭矩MTi中减去扭矩以便稍稍减小扭矩目标值Td，并且通过在减速情况下给这个调整的理想扭矩加上扭矩以便稍稍增加这个扭矩目标值Td，扭矩反馈控制器507会响应于该能量提取装置的加速和减速。与只有调整的理想扭矩控制相比，这能够使该转子响应于输入能量而更加快速地加速和减速，因此允许捕获更多的总能量。
泵需求估计值517是通过该扭矩目标值除以该加压的液压流体的测量压力(Ps，154)来计算的。这个泵需求估计值可以通过一个限压器518来修改，该限压器可以是PID类型的控制器，其输出是该控制器的泵需求输出D泵402。该限压器通过修改泵的流体量子传递的需求率起到将该压力保持在这个可接受的范围内的作用，即在该WTG安全运行的最大水平下。该压力极限在希望通过高压释放阀155来消耗能量的一些运行模式中可以被禁用，例如以便防止该涡轮机在疾风过程中高于其额定速度运行，或者在使用中可以被改变。
从转子速度Wr和调整的理想扭矩MTi的乘积，该控制器计算出这个波动能量流Power转子。(可替代地，这可以根据可供该控制器使用的液压信息来计算：该泵的旋转速度、该泵的所选排量净速率、以及该高压歧管中的压力。)
处于一个一阶低通滤波器形式的一个平稳模块525使得Power转子平稳以便提供该马达的吞吐功率Power马达。Power马达除以这个测量的液动马达速度W马达和加压的液压流体Ps的压力以得出标称马达需求Dn。
该马达吞吐功率传递到一个目标压力函数802，812，820，该函数为该压力反馈控制器529提供一个目标压力Pd，该压力反馈控制器进而使用一个比例增益Kp来计算一个马达需求修正量Db。Kp是根据参见图7更详细地说明的一个增益调度函数700基于当前压力Ps处于这个可接受的压力范围(该可接受的压力范围是由该高压歧管的最大压力Pmax和最小压力Pmin定义的)并且在该第一和第二范围内的情况来计算的。这个最小压力是通过净空扭矩Th(该净空扭矩是转子速度的一个函数534)除以最大泵需求Dmax来计算的。这个净空扭矩函数将参见图6进行更详细的说明。输出的液动马达需求D马达540是标称马达需求Dn与马达需求修正量Db之和。
本发明已示出具有用于压力反馈控制器529的一个比例控制器、以及用于平稳模块525的一个一阶低通滤波器。还可能产生多个替代性实施方案。例如，该压力反馈控制器可以是一个带有低积分增益的比例积分控制器(PI控制器)并且该平稳模块和标称马达需求Dn可以被一同去除。然而总体上一个比例积分控制器选自一组候选控制器以便增强对输出到输入的跟踪，出人意料地我们发现如果这个积分增益足够低，那么该控制器就起到平稳这个波动能量流的作用从而创建一个平稳的马达需求修正量Db。
图6示出了在空气动力学上理想的转子扭矩(T，598)，该马达扭矩作为转子速度(wr，599)的一个函数600，该转子速度在步骤S2a中被用来确定理想扭矩Ti，该泵根据这个理想扭矩调节其施加到该转子上的扭矩。当风速提高到该WTG应该开始运行的一个切入速度时，该控制器通过向这些节距致动器119发送多个适当的节距致动信号121使这些叶片不再顺桨，并且释放任何机械的制动器。在一个最小速度以下(601，即图6中的部分I)，这个理想扭矩实质上为零，并且该涡轮机在该泵不施加任何扭矩的情况下加速高至该最小速度。在部分II中，这个增加的扭矩轮廓导致该控制器命令该泵施加一个增加的力来稳定该涡轮机的速度。众所周知，关于带有固定叶片节距的一个WTG，这个最佳扭矩是风速或转子速度平方的一个函数。在部分III中(与恒定的叶尖速度比范围相对应)，这个理想的扭矩曲线跟随这个最佳轮廓，并且该控制器通过向这些节距致动器发送多个节距致动信号使这些叶片的节距成为它们(恒定的)最佳空气动力学节距。在部分IV中，在该涡轮机接近其最大运行速度的情况下，这个扭矩曲线变成一个陡的线性函数，该线性函数在该最大压力下最高可达该源的扭矩(该额定扭矩)。部分IV的目的是通过将该扭矩斜升到其实质上高于一个恒定速度的最大值603来限制该涡轮机的速度。通过部分V，该源已经达到其最大的扭矩输出，并且该涡轮机是处于其最大速度。在这个区域中，该控制器通过向这些节距致动器发送多个节距致动信号来主动地控制该涡轮机，并且该泵正在提供一个恒定的(最大的)输出扭矩。
净空扭矩曲线610在该图上显示为一条虚线。该净空扭矩在部分III中显示为一个二次函数，这个二次函数具有从该最佳涡轮机扭矩的一个恒定偏移，但是可以是甚至可以取决于转子速度以外的其他变量的另一个函数。这个曲线在本发明上的应用以及Pmin的计算将参见图4进行说明。该净空扭矩曲线在使用过程中可以根据基于经历的历史或当前情况而对风况的改变来调整，例如期待得到阵风或风暂停的能量。
图7示出了作为一个压力P702的函数的一个典型的压力反馈控制器增益Kp700。这个参数Pmin正如刚说明的随着转子速度而变化，因此图7示出了在一个低速704下的一个特征Kp函数以及在一个高速706下的一个特征Kp函数。这个可接受的压力范围(被定义为范围Pmin到Pmax)按照这种方式随着该旋转轴当前的旋转速度变化。
当该液压流体的压力低于Pmin708，710时，该控制器增益被设定在最大增益Kmax712。在该高压歧管中的最大压力Pmax714以上，Kp也是高的，虽然可以选择任何其他的高增益值，但是在本实例中同样是Kmax。因此当压力在这个可允许范围之外时，该马达的排量净速率D马达被有力地控制为将该压力带到这个可允许范围内。
在介于Pmin与Pmax之间但不超过任何一个的第一范围716上，该控制器增益是恒定在Kmin718，它是非零的，但是足够低使得压力实质上是未受调节的。这具有的益处是当该压力在这个第一范围内时，该压力可以大幅变化以便将能量吸收到这个第一和第二蓄压器中或者从它们当中提取能量，与此同时还趋于汇集在这个目标压力上，换言之，通过该马达的工作流体的排量净速率是独立于该高压歧管内的压力来选择的。在一个第二范围的上部720的部分和下部722的部分中，Kp从Kmin到Kmax线性地增加。因此，当该压力接近极限Pmin或Pmax，即进一步移动进入这个第二范围中时，压力调节的强度逐渐增加。这具有的益处是当对该马达的排量净速率D马达进行更加有力地控制以便将该压力维持在这个可允许范围内时减少该压力在使用中将到达任何一个极限的可能性。
图8示出了可以通过本发明实施的目标压力函数的类型的实例。这个目标压力函数定义了关于压力反馈控制器529的一个目标压力528，该目标压力是这个波动能量流Power转子或者该低通滤波版本Power马达800的一个函数，而且该函数的形状是根据将要进行解释的大范围的变量来定义的。
点划线802示出了一个第一目标压力函数，其中在一个第一区域I中该目标压力等于或者刚刚大于这个恒定的最小压力Pacc，min804，这个第一区域的跨度为从零功率到一个第一功率806；在一个第五区域V中该目标压力等于这个恒定的最大压力Pmax808，这个第五区域的跨度为从一个第四功率810到该最大的额定功率Power马达，max；并且在这个第一区域与第五区域之间随着Power马达线性地增加。
这个最小的预充压力Pacc，min是压力的一个下限，低于这个最小的预充压力存在不足的合乎要求的压力流体地连接到该高压歧管上，即低于该平稳处理或第一或第二蓄压器的预充压力。这个最大压力Pmax是与考虑了部件的寿命以及高压释放阀155的设置的加压的液压流体的最大可允许运行压力相关的。因此该目标压力是对这个波动能量流、液压泵和马达、以及这些蓄压器的多个特性的响应。
这个第一目标压力函数提供了益处，该益处确保存在足够的压力供该泵使用以便在高功率条件下(即在这个第五区域V中)将最大的扭矩施加到该转子上。这个第一目标压力函数进一步提供了益处，即确保在这个第一区域(I)中(在该第一区域中该转子中的动能是低的)该压力维持得足够低使得通过该泵的多个单独工作室启用而吸收的相对能量不足以将过多的扭矩施加到该WTG的这些叶片或其他零件上，与此同时仍是高于这个最小的可允许压力Pmin。
一个第二目标压力函数是用一条实线812示出的。这个函数在区域I和V中与这个第一目标压力函数类似，不过进一步包括从一个第二功率814跨到一个第三功率816的一个第三区域(III)，在这个第三区域中目标压力是一个最佳压力Popt818，并且第二(II)和第四(IV)区域对应地从该第一功率跨到该第二功率和从该第三功率跨到该第四功率，这在这些相邻区域之间提供了一个平稳的目标压力变化。
最佳压力Popt是在该泵和该马达(以及所有其他液压部件)一起以最佳液压效率工作时所处的一个压力。Popt可以是通过实验、模拟或计算、或着它们的任何组合得到。可能的情况是该泵和/或该马达被设计为在Popt(它可以由设计者来选择)下是处于最佳的效率。因此该目标压力响应于这个波动能量流、该液压泵以及该液动马达的多个特征。
这个第二目标压力函数提供了益处，即确保在可能的情况下该WTG传动系统在一个最佳压力下运行，并且因此其能量生产力是最大化的。
一个第三目标函数是用一条虚线820示出的。这个函数定义了一个目标压力，这个目标压力在该WTG的大多数的运行功率吞吐水平上更加接近这个最小系统压力，而不是这个最大值。这个第三目标压力函数的优点是这些蓄压器总体上是处在一个低充状态下，以便使可用的储蓄最大化从而接收来自阵风的能量，并且还可在高的流体流动速度下而不是高压下运行该WTG，这是减少振动和/或噪音，或者对于增加该WTG的寿命所希望的。
被实施的这个特殊的目标压力函数可以在逐秒的基础上相对于其他参数改变，例如，来自一个外部源的吞吐功率预估值、该WTG的多个部件的预估寿命和效率、起动或停止该WTG的要求或者该WTG的任何其他希望的运行模式。例如，当风速波动不大时，该控制器选择这个第二目标压力函数812使得该压力对于液压效率典型地被优化，然而当风是阵风时，该控制器选择这个第三目标压力函数820使得这个第一和这个第二蓄压器可以吸收这些阵风的能量。因此该目标压力是在预期在一个导致该高压歧管内的压力超过一个阈值(进入这个上部的第二范围720)的速度下接收来自该波动的能量源的能量的情况下被改变(减少)的。在另一实例中，该WTG控制器可以响应于检测到一个小泄漏而在这个第二目标压力函数812上选择这个第三目标压力函数820，因为这个第三目标压力函数维持一个较低的压力，这将使这个泄漏轻一些，并且还不太可能导致一个大故障。该控制器当然可以将任何的目标压力函数合并在一起，以便创建一种无穷数目的变化，这些变化对于任何情况和位置都被优化了。
该控制器还能够控制热交换器144并且因此可以调节该工作流体的温度。该控制器根据一个优化函数基于当前时间的这个目标压力设置该工作流体的温度，这个优化函数使从工作流体泄漏(典型地在该工作室的这些缸与活塞之间)和从流动损失(典型地通过该泵和马达的多个阀门，以及连接该泵和马达的导管)的组合液压能量损失最小化。典型地该工作流体的粘度在更高的温度下降低。典型地这种泄漏损失在更高的运行压力下成指数地增加，并且所以该控制器将该工作流体调节到一个更低的温度(即更高的流体粘度)，然而在更低的压力下流动损失是居支配地位的，所以该控制器将该工作流体调节到一个更高的温度(即更低的流体粘度)。
对于熟悉本领域知识者在本发明范围内的进一步的修改和变形将会不言自明。

Claims (12)

1.一种运行能量提取装置以便从来自可再生能量源的波动能量流中提取能量的方法，该装置包括：一个由旋转轴驱动的液压泵，该旋转轴由该可再生能量源来驱动；一个液动马达，该液动马达驱动一个负载；至少一个低压歧管以及与该液压泵的一个出口以及该液动马达的一个入口处于流体连通的一个高压歧管；该液压泵和液动马达各自包括具有周期性改变容积的多个工作室以及多个用于在每个工作室与每个歧管之间调节工作流体的排量净速率的阀门，与每个工作室相关联的至少一个阀门是一个电子控制的阀门，所述电子控制的阀门被运行为以便在工作室容积的每个周期上选择由每个所述工作室排移的工作流体的体积并且由此调节通过每一个液压泵和每一个液动马达的工作流体的排量净速率，
该方法的特征为：测量该高压歧管内的压力；响应于所述测量的压力选择通过该液压泵的工作流体的排量净速率以便调节施加到所述旋转轴上的扭矩；并且选择通过至少该液动马达的工作流体的排量净速率以便致使该高压歧管内的压力趋向于一个最佳值，其中该最佳值是可变的，
其中，该最佳值是一个最佳的压力或者一个最佳的压力范围。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，响应于该波动的能量流的一项或多项测量的特性来变化该最佳值。
3.根据以上任何一项权利要求所述的方法，其中，响应于该可再生能量源的一项或多项测量的特性来变化该最佳值。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，将该液压泵、该液动马达或者该负载的一项或多项特性考虑在内来改变该最佳值。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法包括预测该波动的能量流或该可再生能量源的一个将来的特性、以及响应于所预测的将来特性来改变该最佳值。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，该最佳值被选择为使从该旋转轴到该负载的动力传递效率最佳。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，对于至少一个压力范围，该最佳值是独立于通过该泵施加到该旋转轴上的扭矩的。
8.根据权利要求1所述的方法，其中该能量提取装置进一步包括与该高压歧管处于流体连通的一个弹性可变形的流体保持本体，其中将该弹性可变形的流体保持本体的一项或多项特性考虑在内来改变该最佳值。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，对于至少一个压力范围，该最佳值被选择为使该能量提取装置的寿命最佳。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，这个所选的最佳压力从以一个低速度提取来自该波动的能量流时的最小值增加到以一个高速度提取来自该波动的能量流时的最大值。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，根据这个所选的最佳值来控制该工作流体的温度。
12.一种用于从可再生能量源的波动能量流中提取能量的能量提取装置，该装置包括：一个控制器；一个由旋转轴驱动的液压泵，该旋转轴由一个可再生能量源来驱动；一个液动马达，该液动马达驱动一个负载；至少一个低压歧管以及与该液压泵的一个出口以及该液动马达的一个入口处于流体连通的一个高压歧管；一个用于测量该高压歧管内的压力的压力传感器；该液压泵和液动马达各自包括具有周期性改变容积的多个工作室以及多个用于在每个工作室与每个歧管之间调节工作流体的净排量的阀门，与每个工作室相关联的至少一个阀门是一个电子控制的阀门，所述电子控制的阀门通过该控制器是可控制的以便在工作室容积的每个周期上选择由每个所述工作室排移的工作流体的体积，并且由此调节通过每一个液压泵和每一个液动马达的工作流体的排量净速率，其中该控制器是可运行的以便根据以上权利要求中的任一项所述的方法致使该能量提取装置运行。
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