CN103003567A

CN103003567A - 风轮发电机和潮流发电机及其操作方法

Info

Publication number: CN103003567A
Application number: CN2010800030990A
Authority: CN
Inventors: 堤和久; 清水将之; 尼尔·考德威尔; 丹尼尔·杜姆挪夫; 斯蒂芬·莱尔德; 文卡塔·帕帕拉
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2013-03-27
Also published as: JP2013501868A; AU2010257230A1; KR20120090760A; EP2488751B1; US20120104752A1; JP5398746B2; KR101282429B1; WO2012073281A1; EP2488751A1; BRPI1005508A2; CA2724606A1; US8450868B2

Abstract

本发明的目的是提供一种配备液压传动装置并且实现优良发电效率的风轮发电机或潮流发电机及其操作方法。该风轮发电机1包括由主轴8旋转的可变排量式的液压泵12、连接到发电机20的可变排量式的液压马达14、以及布置在液压泵12与液压马达14之间的高压油管16和低压油管18。泵控制器32获得液压泵12的目标扭矩，然后基于该目标扭矩以及高压油管16中的压力来设定液压泵12的排量D_p，其中在该目标扭矩下，功率系数变得最大。马达控制器34基于由液压泵12的排量D_p获得的液压泵的排出量Q_p来设定液压马达14的排量D_m，使得发电机20的转速变得恒定。

Description

风轮发电机和潮流发电机及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种风轮发电机和潮流发电机以及该风轮发电机的操作方法，风轮发电机和潮流发电机将转子的旋转能经由具有液压泵和液压马达的组合的流体传动装置传输到发电机。

背景技术

近年来，从保护环境的视角看，使用可再生能源式涡轮发电机诸如利用风能的风轮发电机和利用潮流的潮流发电机正变得流行。

在涡轮发电机中，风轮发电机将风的动能转化成转子的旋转能并进一步通过发电机将转子的旋转能转化成电功率。在普通的风轮发电机中，转子的转速大约为每分钟几转到每分钟几十转。同时，发电机的额定速度通常为1500rpm或1800rpm，因而将机械变速箱设置在转子与发电机之间。具体地，通过变速箱将转子的转速增加到发电机的额定速度，然后输入到发电机。

近年来，因为风轮发电机正变得更大以提高发电效率，所以变速箱趋于变得更沉重和更昂贵。因而，配备采用可变容量式的液压泵和液压马达的组合的液压传动装置的风轮发电机正在得到更多关注。

例如，专利文献1公开了一种使用液压传动装置的风轮发电机，该液压传动装置包括由转子旋转的液压泵和连接到发电机的液压马达。在该风轮发电机的液压传动装置中，液压泵和液压马达经由高压容器和低压容器相连。由此，转子的旋转能经由液压传动装置传输到发电机。另外，液压泵由多组活塞和缸以及凸轮构成，该凸轮使多个活塞在缸中周期性地往复。

另外，专利文献2描述了一种采用液压传动装置的风轮发电机，该液压传动装置由通过转子旋转的液压泵、连接到发电机的液压马达以及布置在液压泵与液压马达之间的工作油路径构成。在该风轮发电机的液压传动装置中，液压泵由多组活塞和缸、使活塞在缸中周期性往复的凸轮以及利用活塞的往复打开和关闭的高压阀和低压阀构成。通过将活塞锁闭在上死点附近，由缸和活塞包围的工作室无效，然后液压泵的排量改变。

尽管液压泵和液压马达不是可变排量式的，但是专利文献3公开了一种具有液压泵和液压马达的风轮发电机。专利文献3的风轮发电机通过调节将从液压泵供应到液压马达的工作油的压力来维持发电机的转速恒定。在该风轮发电机中，液压泵的排出侧经由塔架的用作高压储罐的内部空间连接到液压马达的进口侧，而液压泵的进口侧经由布置在塔架下方的低压储罐连接到液压马达的排出侧。

引用列表

专利文献

专利文献1：US 2010/0032959

专利文献2：US 2010/0040470

专利文献3：US 7436086 B

发明内容

技术问题

此处，将风轮发电机和潮流发电机称为可再生能源式发电机。在可再生能源发电机之中，在风轮发电机中，取决于风速或潮流的流速，转子的产生最大输出的转速不同。要实现最大的发电效率，必须根据风速来改变转子的转速。从该视角看，在配备机械式(齿轮式)的变速箱的传统风轮机中，换流器布置在发电机与电网之间并且通过控制该换流器来改变转子的转速。该变速操作方法普遍使用。

同时，专利文献1到3公开了配备液压传动装置的风轮机。然而，专利文献1到3都没有提出用以提高发电效率的具体控制。目前没有为提高发电效率而设立的操作方法。

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种配备液压传动装置并且实现优良发电效率的风轮发电机和潮流发电机及其操作方法。

问题的解决方案

本发明提出一种风轮发电机或潮流发电机，该风轮发电机或潮流发电机包括：毂；主轴，其联接到该毂；发电机，其将从主轴传输的旋转能转化成电功率；可变排量式的液压泵，其通过主轴驱动；可变排量式的液压马达，其连接到该发电机；高压油管，其布置在液压泵的排出侧与液压马达的进口侧之间；低压油管，其布置在液压泵的进口侧与液压马达的排出侧之间；以及控制单元，其与泵控制器和马达控制器通信，该泵控制器调节液压泵的排量D_p，该马达控制器调节液压马达的排量D_m，其中泵控制器设定液压泵的目标扭矩，然后基于该目标扭矩和高压油管中的工作油的压力来设定液压泵的排量D_p，并且其中马达控制器基于液压泵的排出量Q_p来设定液压马达的排量D_m，使得发电机的转速变得恒定，液压泵的排出量Q_p由排量D_p获得。

在该风轮发电机或潮流发电机中，泵控制器设定液压泵的目标扭矩，然后基于该目标扭矩和高压油管中的工作油的压力来设定液压泵的排量Dp，以便控制该液压泵，其中在该目标扭矩下，功率系数变得最大。由此，发电效率得以提高。

另外，马达控制器基于液压泵的排出量Q_p来设定液压马达的排量D_m，使得发电机的转速变得恒定，并且液压泵的排出量Q_p由排量D_p获得。因此，即使当液压泵的目标扭矩改变时，发电机的转速也能够保持恒定。由此，发电机能够产生具有恒定频率的电功率。

此外，由泵控制器使用的用以设定液压泵的排量D_p的“高压油管中的工作油的压力”可以是工作油的压力的实际测量值或者可以是设定值(目标压力)。

上述风轮发电机或潮流发电机可进一步包括测量主轴的转速的转速计，其中泵控制器根据由该转速计测量的主轴的转速来设定目标扭矩，在该目标扭矩下，功率系数变得最大。

目标扭矩根据由转速计测量的主轴的转速来设定，并且利用该目标扭矩来控制液压传动装置，其中在该目标扭矩下，功率系数变得最大。由此，风轮发电机或潮流发电机的发电效率得以提高。另外，能够高精度地测量主轴的转速，因而基于所测量的主轴的转速，能够适当地控制液压泵。

可替代地，风轮发电机或潮流发电机可进一步包括测量风速的风速计或速度计，并且泵控制器可从所测量的风速或潮流的速度来获得目标扭矩，在该目标扭矩下，功率系数变得最大。

以这种方式，能够从由风速计测量的风速或由速度计测量的潮流的速度来获得目标扭矩，在该目标扭矩下，功率系数变得最大。所获得的目标扭矩用于控制液压传动装置以便改进风轮发电机或潮流发电机的发电。

在风轮发电机或潮流发电机中，还优选液压泵和液压马达中的每一个包括多个油室、凸轮、高压阀以及低压阀，所述多个油室中的每一个油室由缸和在该缸中以滑动方式移动的活塞包围，该凸轮具有与活塞形成接合的凸轮轮廓，所述高压阀中的每一个高压阀打开和关闭油室中的每一个油室与高压油管之间的连通路径，所述低压阀中的每一个低压阀打开和关闭油室中的每一个油室与低压油管之间的连通路径，并且泵控制器控制液压泵的无效油室与所有的油室的比率以便调节液压泵的排量D_p，无效油室保持为使得在液压泵的活塞从下死点开始、到达上死点并且返回到下死点的循环期间，液压泵的高压阀保持关闭，且液压泵的低压阀保持打开，并且马达控制器控制液压马达的无效油室与所有的油室的比率以便调节液压马达的排量D_m，无效油室保持为使得在液压马达的活塞从下死点开始、到达上死点并且返回到下死点的循环期间，液压马达的高压阀关闭，且液压马达的低压阀保持打开。

每个油室(工作室或无效室)的状态能够在活塞完成一组向上和向下运动的每个循环中进行切换。因此，通过改变无效油室与所有油室的比率能够迅速改变液压泵和液压马达的排量。此外使用部分无效的油室是可能的，在所述部分无效的油室中，高压阀打开以用于向上或向下运动的一部分(不是全部)，而低压阀打开以用于向上或向下运动的其余的大部分。

风轮发电机或潮流发电机可优选构造为使得液压泵的凸轮是环凸轮，其环形地布置在主轴的外周上并且具有凸轮轮廓，该凸轮轮廓限定多个具有绕主轴交替布置的多个凹部和凸部的波形部，并且液压马达的凸轮是偏心凸轮，其相对于与发电机联接的液压马达的输出轴的轴心偏心地布置。

在典型的风轮发电机中，转子的转速大约为每分钟几转到每分钟几十转，而发电机的额定速度通常为1500rpm或1800rpm。因而，在具有液压泵和液压马达的液压传动装置中，需要将转子的旋转增大大约100倍以传输到发电机。此处，液压传动装置的增速比由液压泵的排量D_p与液压马达的排量D_m的比率决定。也就是说，液压泵的排量D_p必须设定为比液压马达的排量D_m大约大100倍。通过使每个缸的容积较大或提供更多的缸能够增加液压泵的排量。然而，这导致液压泵的尺寸大约变大100倍。

鉴于此，选择具有凸轮轮廓的环凸轮作为液压泵的凸轮，该凸轮轮廓限定多个具有交替布置的多个凹部和凸部的波形部。由此，当主轴完成一圈旋转时，液压泵的活塞中的每一个活塞完成多组的向上和向下运动。由此，能够获得具有高增速比的液压传动装置。

在上述的风轮发电机或潮流发电机中，优选液压泵的高压阀是仅允许流体从油室流向高压油管的止回阀，而液压泵的低压阀是常开式电磁操作的面密封阀，并且对于液压泵的除无效油室之外的油室，泵控制器在液压泵的活塞到达下死点时或之后关闭低压阀并且通过油室与低压油管之间的压力差来保持低压阀关闭，以便减小紧接在通过泵控制器关闭低压阀之后保持低压阀关闭所需的电功率。

如上所述，液压泵的高压阀是止回阀，因而在液压泵的活塞从下死点开始并且到达上死点的循环期间，油室中的工作油被压缩。由此，油室中的压力变得高于高压油管中的压力，从而致使高压阀自动打开。因而，无需主动地控制高压阀。另外，液压泵的高压阀是具有比电磁阀的结构简单的结构的止回阀，因而能够使液压泵的尺寸更小。

此外，当控制液压泵的除无效油室之外的油室中的高压阀和低压阀的打开和关闭时，超过紧接在活塞到达下死点之后的点，低压阀便通过油室与低压油管之间的压力差关闭。由此，能够节省用于保持低压阀关闭的电功率。

在风轮发电机或潮流发电机中，优选液压马达的高压阀是面密封电磁阀并且液压马达的低压阀是面密封电磁阀，并且对于液压马达的除无效油室之外的油室，马达控制器在液压马达的活塞即将到达上死点时关闭低压阀，然后以此顺序打开高压阀，然后维持低压阀关闭，直至液压马达的活塞即将到达下死点时，并且马达控制器将高压阀锁闭在打开状态中，直至低压阀即将重新打开时。

如上所述，在液压马达的活塞到达上死点之后，高压阀锁闭在打开状态中，直至活塞即将到达下死点时。由此，能够将高压阀锁闭在打开状态中，同时节省用于激励高压阀的电功率。

风轮发电机或潮流发电机可进一步包括桨距驱动机构，该桨距驱动机构调节安装在毂上的叶片的桨距角，并且控制单元可控制该桨距驱动机构，使得风轮发电机或潮流发电机的输出不超过额定输出。

由此，在其中以等于或高于额定风速并且低于切出风速的风速下执行发电的额定操作中，发电机20能够产生指定量的电功率输出(额定输出)。

另外，额定风速意是通过发电机获得额定输出所需的风速，而切出风速是停止发电机以确保风轮发电机的安全所需的风速。例如，额定风速可设定为大约10m/s，而切出风速可设定为25m/s。

风轮发电机或潮流发电机可进一步包括励磁器，该励磁器通过改变发电机的转子中的励磁电流来调节在发电机的定子中产生的功率的功率因数，该发电机是电磁同步发电机。

如上所述，发电机是电磁同步发电机并且励磁器还设置为通过改变励磁电流来调节功率励磁电流(power field current)的功率因数。由此，能够将调节到预期功率因数的优质电功率供应到电网。

此外风轮发电机或潮流发电机可进一步包括：旁通油管，其布置在高压油管与低压油管之间以绕过该液压马达；以及安全阀，其布置在该旁通油管中以维持高压油管的液压压力不超过标定压力，其中泵控制器消除无效油室以使液压泵的排量D_p最大，以便将高压油管中的压力升高到安全阀的标定压力并且降低主轴的转速。

如上所述，将液压泵的排量调节为增加液压泵的排量D_p以及增加高压油管中的工作油的压力。由此，能够提高用于旋转液压泵所需的扭矩(＝液压泵的排量D_p×高压油管中的工作油的压力)。由此，能够迅速地降低主轴的转速。

在上述风轮发电机或潮流发电机中，还优选液压泵和液压马达中的每一个包括多个油室、凸轮、高压阀以及低压阀，所述多个油室中的每一个油室由缸和在该缸中以滑动方式移动的活塞包围，该凸轮具有与活塞形成接合的凸轮轮廓，所述高压阀中的每一个高压阀打开和关闭油室中的每一个油室与高压油管之间的连通路径，所述低压阀中的每一个低压阀打开和关闭油室中的每一个油室与低压油管之间的连通路径，并且泵控制器通过控制如下时段来调节液压泵的排量D_p，即在该时段期间，液压泵的低压阀保持关闭，而液压泵的活塞从下死点移动到上死点，并且马达控制器通过控制如下时段来调节液压马达的排量D_m，即在该时段期间，液压马达的高压阀保持打开，而液压马达的活塞从上死点移动到下死点。

由此，与改变无效油室与所有的油室的数量的情形不同，液压泵和液压马达的排量能够在可变范围内连续地(不离散地)改变。

此外，在液压泵和液压马达的操作期间，当用于改变排量的信号通过泵控制器或马达控制器被传输时，无论活塞在油室中的每一个油室内定位在何处，液压泵和液压马达的排量都能够立即改变。

在此情形中，风轮发电机或潮流发电机可优选包括电网状态判定单元，该电网状态判定单元判定与发电机同步的电网的状态，其中当电网状态判定单元判定电网的电压已下降时，马达控制器将液压马达的排量D_m降至用于在几毫秒内使发电机与电网保持同步所需的量。

由此，液压马达的扭矩能够响应于发电机的减小负载而瞬时地改变，以便解决电网的压降。

优选风轮发电机或潮流发电机的马达控制器基于高压油管中的液压压力的测量来设定液压马达的排量D_m，调节液压马达的排量D_m以将高压油管中的液压压力维持在可接受的压力范围内。

作为关于本发明的风轮发电机或潮流发电机的操作方法，提供一种风轮发电机或潮流发电机的操作方法，该风轮发电机或潮流发电机包括毂、连接到该毂的主轴、用于将从主轴传输的旋转能转化成电功率的发电机、由主轴旋转的液压泵、连接到发电机的可变排量式的液压马达、布置在液压泵的排出侧与液压马达的进口侧之间的高压油管以及布置在液压泵的进口侧与液压马达的排出侧之间的低压油管，该方法包括：计算液压泵的目标扭矩的目标扭矩计算步骤，在该目标扭矩下，功率系数变得最大；基于在目标扭矩计算步骤中计算的目标扭矩以及高压油管中的液压压力来设定液压泵的排量D_p的泵排量设定步骤；以及基于由在泵排量设定步骤中设定的排量D_p获得的液压泵的排出量Q_p来设定液压马达的排量D_m而使得发电机的转速变得恒定的马达排量设定步骤，其中基于在泵排量设定步骤中设定的排量D_p和在马达排量设定步骤中设定的排量D_m来控制液压泵和液压马达。

根据风轮发电机或潮流发电机的操作方法，液压泵的控制通过如下执行：设定液压泵的目标扭矩，然后基于该目标扭矩以及高压油管中的工作油的压力来设定液压泵的排量D_p，其中在该目标扭矩下，功率系数变得最大。由此，发电效率得以提高。

另外，基于液压泵的排出量Q_p来设定液压马达的排量D_m，使得发电机的转速变得恒定，并且液压泵的排出量Q_p由排量D_p获得。因此，即使当液压泵的目标扭矩改变时，发电机的转速也能够保持恒定。由此，发电机能够产生具有恒定频率的电功率。

本发明的有利效果

根据本发明，液压泵的控制通过如下执行：设定液压泵的目标扭矩，然后基于该目标扭矩以及高压油管中的工作油的压力来设定液压泵的排量D_p，其中在该目标扭矩下，功率系数变得最大。由此，发电效率得以提高。

附图说明

图1是风轮发电机的示例结构的示意图。

图2是用于风轮发电机单元的液压传动装置和发电机的结构的示意图。

图3是桨距驱动机构的结构的图示。

图4是显示存储在控制单元的存储单元中的Cp最大值曲线的曲线图。

图5是显示存储在控制单元的存储单元中的Cp最大值曲线的曲线图。

图6是显示存储在控制单元的存储单元中的目标压力设定曲线的曲线图。

图7是显示通过控制单元控制液压传动装置的过程的流程图。

图8是液压泵的详细结构的图示。

图9是显示液压泵的高压阀和低压阀的打开和关闭定时的曲线图。

图10是液压马达的详细结构的图示。

图11是显示液压马达的高压阀和低压阀的打开和关闭定时的曲线图。

具体实施方式

现在将参照附图对本发明的优选实施例进行详细描述。然而，预期的是如果没有特别指定，则尺寸、材料、形状、其相对位置等将被理解为仅仅是说明性的而不限制本发明的范围。

下文对关于优选实施例的风轮发电机系统的总体结构进行说明。使用三叶片风轮机作为该风轮发电机的示例。然而，该优选实施例不限于该示例而是能够应用于各种类型的风轮机。

图1是风轮发电机的示例结构的图示。图3是桨距驱动机构的结构的图示。

如图1中所示，风轮发电机1包括通过风旋转的转子2、用于增加转子2的转速的液压传动装置10、用于生成电功率的发电机20、短舱22、用于支撑短舱22的塔架24、泵控制器32、马达控制器34、桨距控制器36以及用于控制该风轮发电机的每个单元的控制单元30。控制单元30和控制器32、34、36可位于短舱22的内部或外部的不同位置中，使得控制单元30可形成分布式控制系统。此外可能的是控制单元30和控制器32、34、36中的一个以上的功能可合并到一个计算机处理单元中。

转子2构造为使得主轴8连接到具有叶片4的毂6。具体地，三个叶片4从毂6径向延伸，并且叶片4中的每一个叶片安装在与主轴8相连的毂6上。由此，作用在叶片4上的风力使整个转子2旋转，转子2的旋转经由主轴8输入到液压传动装置10。由此，作用在叶片上的风力使整个转子2旋转，转子2的旋转经由主轴8输入到液压传动装置10。

如图2中所示，液压传动装置10包括由主轴8旋转的可变排量式的液压泵12、连接到发电机20的可变排量式的液压马达14以及布置在液压泵12与液压马达14之间的高压油管16和低压油管18。

高压油管16将液压泵12的排出侧连接到液压马达14的进口侧。低压油管18将液压泵12的进口侧连接到液压马达14的排出侧。从液压泵排出的工作油(低压油)经由高压油管流入液压马达中。已在液压马达14中工作的工作油经由低压油管18流入液压泵12中，然后其压力通过液压泵12升高，最后工作油流入液压马达14中以便驱动液压马达14。

图2示出了液压传动装置10仅包括一个液压马达14的示例性实施例。然而，也可能的是提供多个液压马达14并且将液压马达14中的每一个液压马达连接到液压泵12。一端连接到液压泵12的排出侧的高压油管16沿路线分开以连接到液压马达14中的每一个液压马达的进口侧。同时，其一端连接到液压马达14中的每一个液压马达的排出侧的低压油管18在该路线上汇合并且连接到液压泵的进口侧。

另外，设置了用于测量主轴8的转速的转速计38和用于测量高压油管16中的压力的压力计39。转速计38和压力计39的测量结果发送到控制单元30以控制液压泵12和液压马达14。

此外，防脉冲蓄能器64设置用于高压油管16和低压油管18。由此，高压油管16和低压油管18的压力波动(脉冲)得以抑制。而且，用于从工作油中去除杂质的滤油器66和用于冷却工作油的冷油器68布置在低压油管中。

旁通油管60布置在高压油管16与低压油管18之间以绕过液压马达14，并且安全阀62布置在旁通油管60中以维持高压油管16中的液压压力不超过标定压力。由此，当高压油管16中的压力达到安全阀62的标定压力时，安全阀62自动打开，并且允许高压油经由旁通管路60逃离到低压油管18。

另外，液压传动装置10具有油箱70、补充管路72、增压泵74、滤油器76、回流管路78和低压安全阀79。在一些实施例中，来自液压马达14的所有或部分的回流通过这些单元中的一个或多个。

油箱70存储补充工作油。补充管路72将油箱70和低压油管18相连。增压泵74布置在补充管路72中以便利用来自油箱70的补充工作油来补充低压油管18。在此情形中，布置在补充管路72中的滤油器76去除将供应到低压油管18的工作油中的杂质。

即使当工作油在液压传动装置10中泄漏时，增压泵74也利用来自油箱70的工作油来补充低压油管，因而能够维持在液压传动装置10中循环的工作油的量。

回流管路78安装在油箱70与低压油管18之间。低压安全阀79布置在回流管路78中并且低压油管18中的压力维持在指定压力附近。

由此，即使增压泵74将工作油供应到低压油管18，但是一旦低压油管18中的压力达到低压安全阀79的指定压力，低压安全阀79就自动地打开以便将工作油经由回流管路88释放到油箱70。因而，能够充分地维持在液压传动装置10中循环的工作油的量。

发电机20与电网50同步，使得由发电机20生成的电功率供应到电网50。如图2所示，发电机20包括由连接到液压马达14的输出轴15的转子20A和连接到电网50的另一转子20B构成的电磁同步发电机。励磁器52连接到发电机20的转子20A，使得在发电机20的转子20B中生成的电功率的功率因数能够通过改变在转子20A中流动的励磁电流来调节。由此，能够将调节到预期功率因数的优质电功率供应到电网50。

另外，电网状态判定单元54监控电网50的状态。由电网状态判定单元54判定的电网50的状态发送到控制单元30以用于控制风轮发电机1的每个单元。例如，当电网状态判定单元54判定电网50的电压已下降时，在下文描述的桨距驱动机构40的控制下，通过桨距控制器36(参见图1)将叶片4的桨距角控制到顺桨位置，并且通过泵控制器32和马达控制器34将液压泵12和液压马达14的排量减小到用于保持发电机20与电网40同步所需的量。

另外，电网状态判定单元54优选由用于测量电网50的电压的电压传感器构成。但是代替电压传感器，利用功率因数计或无功伏安计来间接地判定电网50的状态也是可能的。

图1中所示的短舱22可旋转地支撑转子2的毂6并且容纳诸如液压传动装置10和发电机20的各种装置。另外，短舱22可旋转地支撑在塔架24上并且可根据风向通过偏航马达(未示出)转动。

塔架24形成从基座26向上延伸的柱形形状。例如，塔架24能够由一个柱状构件构成或由多个单元构成，所述多个单元在竖直方向上相连以形成柱形形状。如果塔架24由多个单元构成，则短舱22安装在最顶部单元上。

毂6容纳用于调节叶片4的桨距角的桨距驱动机构40，如图3中所示。桨距驱动机构40由液压缸42、伺服阀44、油压源46和蓄能器48构成。在桨距控制器36的控制下，伺服阀44调节由油压源46产生的高压油和存储在蓄能器48中的高压油向液压缸42的供应量，使得叶片4的桨距角变为预期的角度。

图1的控制单元30包括用于控制液压泵12的泵控制器32、用于控制液压马达14的马达控制器34、用于控制桨距驱动机构40的伺服阀44的桨距控制器36以及存储用于控制风轮发电机1的数据的存储单元37。

泵控制器32获得液压泵12的目标扭矩，功率系数在该目标扭矩下变得最大，然后泵控制器32基于该目标扭矩和高压油管16中的压力来设定液压泵12的排量D_p。同时，马达控制器34基于从液压泵12的排量D_p获得的液压泵的排出量Q_p来设定液压马达14的排量D_m，使得发电机20的转速变得恒定。

一旦发电机20的输出达到额定输出，则桨距控制器36控制桨距驱动机构40的伺服阀44来维持发电机20的额定输出，并且将叶片4的桨距角改变到顺桨位置。由此，在其中以等于或高于额定风速并且低于切出风速的风速下执行发电的额定操作中，发电机20能够产生指定量的电功率输出(额定输出)。

另外，在电网状态判定单元54判定电网50的电压下降的情形中，桨距控制器36控制桨距驱动机构40的伺服阀44以将叶片4的桨距角改变到顺桨位置。

存储单元37存储将用于控制风轮发电机1的Cp最大值曲线和目标压力设定曲线。

图4和图5是显示存储在存储单元37中的Cp最大值曲线的曲线图。Cp最大值曲线通过连接功率系数Cp变得最大所在的点而形成。图4显示了Cp最大值曲线100，其中风速V在x轴上而主轴8的转速n在y轴上。图5显示了Cp最大值曲线102，其中主轴8的转速n在x轴上而液压泵12的目标扭矩在y轴上。

图6是显示存储在存储单元37中的目标压力设定曲线104的曲线图。将高压油管16中的压力的目标值针对主轴8的转速n进行绘制，从而形成目标压力设定曲线104。

在图6中所示的目标压力设定曲线104中，高压油管16中的目标压力随转速n增加而单调地增加。因而，与其中主轴8的转速n高，即液压泵的排出量Q_p大的情形相比，在主轴8的转速n低的情形中，高压油管16的目标压力设定得较低。由此，在转速n低的情形中，工作油的泄漏相对于液压泵的排出量Q_p小，从而防止工作油的泄漏影响液压传动装置10的控制。

接下来，对风轮发电机中的液压传动装置的控制进行说明，图7是显示在控制单元30的控制下控制液压传动装置10的过程的流程图。

如图7中所示，在步骤S2中，转速计测量主轴8的转速n。

在步骤S4中，泵控制器32基于在步骤S2中由转速计38测量的转速n来估算风速V。具体地，在维持功率系数Cp最大的此操作状态的状况中，泵控制器32从存储单元37读出Cp最大值曲线100(参见图4)并且基于该Cp最大值曲线100来获得与该测量转速n相对应的风速V。然后，在步骤S6中，泵控制器32从存储单元37读出Cp最大值曲线102(参见图5)并且获得与在步骤S4中估算的风速V相对应的液压泵12的目标扭矩T_{p_target}。图5示出了如下示例：在步骤S2中估算的风速V为V₂的情形中获得液压泵12的目标扭矩。

另外，在步骤S8中，泵控制器32从存储单元读出目标压力设定曲线104(图6)并且获得与在步骤S2中由转速计38测量的转速n相对应的高压油管的目标压力T_{H_target}。

然后，过程前进到步骤S10。在步骤S10中，泵控制器根据数学公式1由液压泵12的目标扭矩T_{p_target}和高压油管16的目标扭矩T_{H_target}获得液压泵的排量D_p。

(数学公式1)

排量D_p＝目标扭矩T_{p_target}/目标压力P_{H_target}

在步骤S12中，泵控制器32根据下面的数学公式2由液压泵12的排量D_p获得液压泵的排出量Q_p。

(数学公式2)

排出量Q_p＝排量D_p×转速n

在步骤S12中获得液压泵12的排出量Q_p之后，在步骤S14中，根据下面的数学公式3来设定液压马达14的排量D_m，使得发电机20的转速变为指定值(例如1500rpm或1800rpm)。

(数学公式3)

排量D_m＝排出量Q_p/发电机20的转速n_g

接下来，在步骤S16中调节液压泵12的排量D_p。在步骤S18中，马达控制器34调节液压马达14的排量D_m。稍后对调节液压泵12和液压马达14的排量的过程进行更具体地说明。

在步骤S20中，压力计39测量高压油管16中的压力P_H。在步骤S22中，判定由压力计39测量的高压油管16的压力P_H与高压油管的目标压力P_{H_target}之间的差是否在容许范围内。

如果判定由压力计39测量的高压油管16的压力P_H与高压油管的目标压力P_{H_target}之间的差超过该容许范围，则在步骤S24中，马达控制器34校正液压马达14的排量D_m。具体地，在压力P_H小于目标压力P_{H_target}的情形中，将液压马达14的排量D_m减少与压力P_H和目标压力P_{H_target}之间的差成比例的量。相反，在压力P_H大于目标压力P_{H_target}的情形中，将液压马达14的排量D_m增加与压力P_H和目标压力P_{H_target}之间的差成比例的量。响应于高压油管16的压力的改变的实际测量值，液压泵12的排量也可改变，如下文所述。

图7显示了如下示例：其中由在步骤S4中基于主轴8的转速n估算的风速V来获得液压泵12的目标扭矩T_{p_target}。但是根据Cp最大值曲线从由转速计38测量的转速n直接获得目标扭矩T_{p_target}也是可能的。

另外，在图7的示例中，由液压泵的目标扭矩T_{p_target}和高压油管16的目标压力P_{H_target}来获得液压泵12的排量D_p。但是代替高压油管16的目标压力P_{H_target}，使用高压油管16的压力的实际测量值来获得液压泵12的排量D_p也是可能的。

接下来，对调节风轮发电机中的液压泵12和液压马达14的排量的过程进行说明。图8是液压泵12的详细结构的图示。图9是显示在油室的一个有效循环期间液压泵12的一个高压阀和一个低压阀的打开和关闭定时的曲线图。图10是液压马达14的详细结构的图示。图11是显示在油室的一个有效循环期间液压马达14的一个高压阀和一个低压阀的打开和关闭定时的曲线图。

如图8中所示，液压泵12包括每一个均由缸80和活塞82形成的多个油室83、具有与活塞82形成接合的凸轮轮廓的凸轮84以及设置用于油室83中的每一个油室的高压阀86和低压阀88。

从使活塞82沿凸轮84的凸轮轮廓平滑运行的视角看，活塞82中的每一个活塞优选包括活塞体82A和活塞辊或活塞滑靴，该活塞体82A在缸80中以滑动方式移动，而该活塞辊或活塞滑靴安装在该活塞体82A上并且与凸轮84的凸轮轮廓接合。图3示出了活塞82由活塞体82A和活塞辊82B构成的示例。油室83中的压力保持活塞辊82B与凸轮84形成接触。

凸轮84经由凸轮架85安装在主轴8的外周上。对于主轴8的一圈旋转，凸轮84使活塞82中的每一个活塞向上和向下移动多次，从而增大液压泵12的扭矩。从这种观点看，凸轮84优选是具有凸轮轮廓的环凸轮，该凸轮轮廓限定多个具有绕主轴8交替布置的凹部84A和凸部84B的波形部。

高压阀86是止回阀，其布置在高压油管16与油室83中的每一个油室之间的高压连通路径87中并且仅允许油从油室83流向高压油管16。同时，低压阀88是常开式提升电磁阀，其布置在低压油管18与油室83中的每一个油室之间的低压连通路径89中。

在液压泵12中，凸轮84随主轴8旋转并且如在图9的活塞循环曲线110中所示，活塞82周期性地向上和向下移动以重复活塞82从下死点开始并且到达上死点的泵循环以及活塞从上死点开始并且到达下死点的吸入循环。

图9的活塞循环曲线110在x轴上具有时间且在y轴上具有活塞82的位置。在图中，HPV电压信号112是要供应到高压阀86的电压信号，高压阀位置114是高压阀86的打开/关闭状态，LPV电压信号116是将要供应到低压阀88的电压信号，低压阀位置118是低压阀88的打开/关闭状态并且压力曲线120是油室83中的压力。

泵控制器32改变无效油室的数量以便实现液压泵12的预期排量D_p，无效油室保持为使得在液压泵12的活塞82从下死点开始、到达上死点并返回到下死点的循环期间，液压泵12的高压阀86关闭，且液压泵12的低压阀88保持打开。具体地，泵控制器32按照下面的数学公式4根据液压泵12的排量D_p来设定无效室的数量，据此来对液压泵进行控制。

(数学公式4)

排量D_p＝m×V_p×F_dp

在数学公式4中，m是凸轮84的凹部(或凸部)的数量。V_p是所有的缸80的总容量。F_dp是工作室与所有的油室83的比率。F_dp可在一段时间上进行判定，使得F_dp是工作室与所有的油室的比率的短期平均。此处，液压泵12的“无效室”指在活塞82从下死点开始并且到达上死点的泵冲程期间不向高压油管16排出工作油的油室83，而液压泵12的“工作室”指在活塞82从下死点开始并且到达上死点的泵冲程期间向高压油管排出工作油的油室83。

每个油室83(工作室或无效室)的状态能够在活塞82完成一组向上和向下运动的每个循环进行切换。因此，通过改变无效油室与所有油室的比率能够迅速改变液压泵和液压马达的排量。

对于液压泵12的无效室和工作室，泵控制器32以下文所述的方式控制高压阀86和低压阀88的打开/关闭。

对于液压泵的无效室83，将常开式的低压阀88去激励以在活塞完成一组向上和向下运动时保持低压阀88打开。由此，即使当活塞82向上和向下运动时，工作油也仅仅在油室83与低压油管之间移动，而不升高油室83中的压力，因而高压止回阀86保持关闭。

另一方面，对于油室83的工作室，针对活塞82的向上和向下运动来控制高压阀86和低压阀88的打开和关闭，如图9中所示。

由于高压阀86由止回阀构成，所以电压信号不能供应，因而HPV电压信号112总是零。但是油室83与高压油管16之间的压力差致使压力阀86自动地打开或关闭。具体地，由于高压阀位置114显示油室83中的压力在泵循环期间升高(参见压力曲线120)并且一旦油室83中的压力超过高压油管16的压力，高压阀86就自动打开并且然后在泵冲程之后自动关闭。

对于常开式的低压阀88，应用此LPV电压信号，以便在活塞82即将到达下死点时激励低压阀88并且紧接在活塞82到达下死点之后使低压阀88去激励。如从低压阀位置118理解的，通过在活塞82即将到达下死点时激励低压阀88来关闭低压阀88。在其它实施例中，可使用常闭的电磁阀。

另外，即使当紧接在活塞82到达下死点之后使低压阀88去激励时，因为油室83中的压力在活塞到达上死点之前保持高，所以低压阀88也通过油室83与低压油管18之间的压力差来保持关闭。随后，活塞82到达上死点并且过程移动到吸入循环。在吸入循环期间，由于高压阀86的关闭，所以油室83中的压力降低，因而油室83与低压油管18之间的压力差变小，从而致使低压阀88自动打开。

由于液压泵12的高压阀86是止回阀，所以在液压泵12的活塞82从下死点开始并且到达上死点的循环期间，油室83中的工作油被压缩。由此，油室83中的压力变得高于高压油管16中的压力，从而致使高压阀86自动打开。因而，无需主动地控制高压阀86。另外，液压泵12的高压阀86是具有比电磁阀的结构简单的结构的止回阀，因而能够使液压泵12的尺寸更小。

此外，当控制油室83的工作室中的高压阀86和低压阀88的打开和关闭时，紧接在活塞82到达下死点之后使低压阀88去激励，并且在此之后，通过油室83与低压油管18之间的压力差来关闭低压阀88。由此，能够节省用于激励低压阀88的电功率。

如图10中所示，液压马达14包括多个形成在缸90与活塞92之间的液压室93、具有与活塞92接合的凸轮轮廓的凸轮94以及设置用于液压室93中的每一个液压室的高压阀96和低压阀98。

从将活塞92的向上和向下运动平滑地转换成凸轮94的旋转运动的视角看，活塞92中的每一个活塞优选包括活塞体92A和活塞辊或活塞滑靴，该活塞体92A在缸90中以滑动方式移动，而该活塞辊或活塞滑靴安装在该活塞体92A上并且与凸轮94的凸轮轮廓接合。图10示出了活塞92中的每一个活塞由活塞体92A和活塞辊92B构成的示例。

凸轮94是偏心凸轮，其相对于与发电机20相连的液压马达14的输出轴(曲轴)15的轴心O偏心布置。当活塞92完成一组向上和向下运动时，凸轮94和凸轮94安装在其上的输出轴15完成一圈旋转。

如上所述，液压泵12的凸轮84是环凸轮，而液压马达14的凸轮94是偏心凸轮，使得液压马达14的排量小于液压泵12的排量，以实现液压传动装置10的高增速比。

高压阀96是常闭式的提升电磁阀，其布置在高压油管16与油室93中的每一个油室之间的高压连通路径97中。高压阀96可以是常开式的。同时，低压阀98是常开式的提升电磁阀，其布置在低压油管18与油室93中的每一个油室之间的低压连通路径99中。低压阀98可以是常闭式的。

在如用活塞循环曲线130所示的液压马达14中，活塞92周期性地向上和向下移动以重复活塞92从上死点开始并且到达下死点的马达循环以及活塞从下死点开始并且到达上死点的排出循环。

图11的活塞循环曲线130在x轴上具有时间且在y轴上具有活塞92的位置。在图中，HPV电压信号132是要供应到高压阀96的电压信号，高压阀位置134是高压阀96的打开/关闭状态，LPV电压信号136是要供应到低压阀98的电压信号，低压阀位置138是低压阀98的打开/关闭状态并且压力曲线140是油室93中的压力。

马达控制器34改变无效油室的数量以便实现液压马达14的预期排量D_m，无效油室保持为使得在液压马达14的活塞92从下死点开始、到达上死点并返回到下死点的循环期间，液压马达14的高压阀96关闭，且液压马达14的低压阀98保持打开。具体地，马达控制器34按照下面的数学公式5根据液压马达14的排量D_m来设定无效室的数量，据此来对液压马达14进行控制。

(数学公式5)

排量D_m＝V_m×F_dm

在数学公式5中，V_m是所有的缸90的总容量，而F_dm是工作室与所有的油室93的比率。F_dm可在一段时间上进行确定，使得F_dm是工作室与所有的油室的比率的短期平均。

此处，液压马达14的“无效室”指在活塞92从上死点开始并且到达下死点的马达冲程期间工作油不从高压油管16供应到的油室93，而液压马达14的“工作室”指在活塞92从上死点开始并且到达下死点的马达冲程期间工作油从高压油管16供应到的油室93。

每个油室93(工作室或无效室)的状态能够在活塞92完成一组向上和向下运动的每个循环中进行切换。因此，通过改变无效油室与所有油室的比率能够迅速改变液压马达14的排量。

对于液压马达14的无效室和工作室，马达控制器34以下文所述的方式控制高压阀96和低压阀98的打开/关闭。

对于油室93的无效室，将常闭式的高压阀96去激励以在活塞92完成一组向上和向下运动时保持高压阀96关闭，并且使常开式的低压阀98去激励以保持低压阀98打开。

另一方面，对于油室93的工作室，针对活塞92的向上和向下运动来控制高压阀96和低压阀98的打开和关闭，如图11中所示。

对于常闭式的高压阀96，应用此HPV电压信号132，如从高压阀位置134理解的，高压阀96通过在活塞92即将到达上死点时被激励而被打开。

一旦高压阀96打开，高压油就流入油室93中以驱动凸轮94旋转。仅需要小力来克服容纳在高压阀96中的弹簧的偏置力(在关闭高压阀96的方向上作用的力)以将高压阀96锁闭在打开状态中。以这种方式，在活塞92到达上死点之后，高压阀96能够通过减小的电流而锁闭在打开状态中，该减小的电流通过以非常高的频率对高压阀96进行反复地激励和去激励来实现。例如，在10kHz下使用20％的占空比。在此情形中，从确保高压阀96保持在打开状态中的视角看，施加到高压阀96的电压信号优选是具有较高频率的脉冲电压信号，该频率是高压阀96的线圈的时间常数的倒数。

通过停止用于激励/去激励高压阀96的脉冲电压信号的供应，高压阀96通过高压阀96的弹簧的偏置力关闭。

对于常开式的低压阀98，施加该LPV电压信号136，以便在活塞92即将到达上死点时激励低压阀98，然后紧接在高压阀96被激励之后使低压阀98去激励。如从低压阀位置138理解的，低压阀98通过在活塞92即将到达上死点时被激励而被关闭。

一旦低压阀98通过激励而关闭，即使低压阀98在活塞92到达上死点之前去激励，低压阀98也保持关闭。这是因为在活塞92移动到上死点的期间(在关闭低压阀98之后的排出循环期间)，油室93中的压力(参见压力曲线140)高并因而低压阀98通过油室93与低压油管18之间的压力差保持关闭。并且当活塞92到达上死点并且过程移动到马达循环时，高压油经由高压阀96流入油室93中。油室93中的压力仍保持高，因而低压阀98通过油室93与低压油管18之间的压力差而保持关闭。

随后，如果在活塞92即将到达下死点时停止向高压阀96的脉冲电压信号，则高压阀96关闭并且油室93中的压力降低。由于油室的继续膨胀，油室93与低压油管18之间的压力差变小并且低压阀98自动打开。

如上所述，在液压马达14的活塞92到达上死点之后，对高压阀96进行反复地激励和去激励，直至活塞92即将到达下死点时。由此，能够将高压阀锁闭在打开状态中，同时节省用于激励高压阀96的电功率。

此外，低压阀98在活塞92即将到达上死点时被激励，然后被去激励。在此之后，低压阀98通过油室93与低压油管18之间的压力差而关闭。由此，能够节省用于激励低压阀98的电功率。

如上所述，在该优选实施例中，泵控制器32获得液压泵12的目标扭矩T_{p_target}，基于该目标扭矩T_{p_target}和高压油管16中的压力P_H来设定液压泵12的排量D_p，并且控制液压泵12，其中，功率系数在该目标扭矩下变得最大。由此，发电效率得以提高。

此外，马达控制器34基于液压泵12的排出量Q_p来设定液压马达14的排量D_m，使得发电机20的转速变得恒定，并且马达控制器34控制液压马达14。由此，即使当液压泵12的目标扭矩T_{p_target}改变时，发电机的转速也能够保持恒定。因而，在发电机20中能够产生具有恒定频率的电功率。

尽管已参照示例性实施例对本发明进行了描述，但是对本领域中的技术人员明显的是在不偏离本发明的范围的情况下可作出各种变化。

例如，上述优选实施例使用将本发明应用于风轮发电机的示例性情形。但是本发明也可应用于潮流发电机。此处“潮流发电机”指安装在适当位置诸如海洋、河流和湖泊中并且使用潮汐能的发电机。除了转子2通过潮流而不是风旋转之外，潮流发电机与风轮发电机1具有相同的基本结构。潮流发电机包括通过潮流旋转的转子2、用于增加转子2的转速的液压传动装置10、用于产生电功率的发电机20以及控制单元30，该控制单元30包括泵控制器32、马达控制器34和存储单元37并且控制潮流发电机的每个单元。此处使用相同的附图标记来说明与风轮发电机1共同的部件。

此处，潮流发电机的控制单元10设定液压泵的目标扭矩，然后基于该目标扭矩和高压油管中的工作油的压力来设定液压泵的排量D_p，以便控制液压泵12，其中在该目标扭矩下，功率系数变得最大。由此，发电效率得以提高。另外，基于液压泵的排出量Q_p来设定液压马达14的排量D_m，使得发电机的转速变得恒定，并且液压泵的排出量Q_p由该排量D_p获得。因此，即使当液压泵12的目标扭矩改变时，发电机20的转速也能够保持恒定。由此，发电机20能够产生具有恒定频率的电功率。

此外，在使用潮流发电机的情形中，代替由风速计测量的风速，可基于由速度计测量的潮流的速度利用Cp最大值曲线102(参见图5)来获得液压泵12的目标扭矩。

在上述实施例中，转速计38测量主轴8的转速n，并且基于主轴8的转速n来获得液压泵的目标扭矩。然而，基于由风速计测量的风速V利用Cp最大值曲线102(参见图5)来获得液压泵12的目标扭矩也是可能的。在此情形中，一个风速计可设置用于风轮发电机中的每一个风轮发电机或者一个风速计能够用于多个风轮发电机1。并且风速计可安装在短舱22上。

另外，在上述优选实施例中，液压泵12和液压马达14的排量调节为使得功率系数Cp最大并且发电机的转速恒定。但是调节液压泵12和液压马达14的排量以在紧急停止风轮发电机1时降低主轴8的转速也是可能的。

具体地，当风轮发电机1由于紧急停止而需要关闭时，泵控制器32将液压泵12的所有油室83变为工作室，即，使无效油室的数量变为零，以便使液压泵12的排量D_p最大。另外，马达控制器可增加液压马达14的无效油室的数量以便减小液压马达14的排量D_m。由此，液压泵12的排量D_p超过液压马达14的排量D_m并且高压油管16中的压力升高到安全阀62的标定压力值。由此，用于旋转液压泵12所需的扭矩增加并且主轴8的转速能够迅速地降低。

另外，在上述的优选实施例中，改变无效油室与所有的油室(83、93)的比率以调节液压泵12和液压马达14的排量。但是通过改变在活塞循环期间打开高压阀(86、96)的定时来调节液压泵12和液压马达14的排量也是可能的。例如，在图11中，改变在马达循环期间停止用于激励和去激励高压阀96的脉冲电压信号(HPV电压信号132)的定时以便调节打开高压阀96的定时也是可能的。

以类似的方式，在液压泵12中，低压阀88可稍后在从下死点到上死点的冲程中关闭，从而调节高压阀86打开的时间，因而液压泵12的排量D_p能够改变。

以这种方式，通过改变在活塞循环期间打开高压阀(86、96)的定时，能够在可变范围内连续地(不离散地)改变液压泵12和液压马达14的排量。此外，在液压泵12和液压马达14的操作中，当用于改变排量的信号通过泵控制器32或马达控制器被传输时，无论活塞(82、92)在油室(83、93)中的每一个油室内定位在何处，液压泵12和液压马达14的排量都能够立即改变。

特别地，利用这样的构造，即通过改变打开液压马达的高压阀96的定时能够调节排量D_m，当判定单元54判定电网50的电压已下降时，液压马达的排量D_m能够迅速地降至用于保持发电机20与电网50同步所需的量。由此，液压马达14的扭矩能够响应于发电机20的减小负载而瞬时地改变，以便解决电网50的压降。

附图标记列表

1 风轮发电机

2 转子

4 叶片

6 毂

8 主轴

10 液压传动装置

12 液压泵

14 液压马达

16 高压油管

18 低压油管

20 发电机

22 短舱

24 塔架

26 基座

30 控制单元

32 泵控制器

34 马达控制器

36 桨距控制器

37 存储单元

40 桨距驱动机构

42 液压缸

44 伺服阀

46 油压源

48 蓄能器

50 电网系统

52 励磁器

54 电网状态判定单元

60 旁通管路

62 安全阀

64 防脉冲蓄能器

66 滤油器

68 冷油器

70 油箱

72 补充管路

74 增压泵

76 滤油器

78 回流管路

79 低压安全阀

80 缸

82 活塞

82A 活塞体

82B 活塞辊

83 油室

84 凸轮

86 高压阀

87 高压连通路径

88 低压阀

89 低压连通路径

90 缸

92 活塞

92A 活塞体

92B 活塞辊

93 油室

94 凸轮

96 高压阀

97 高压连通路径

98 低压阀

99 低压连通路径

100 Cp最大值曲线

102 Cp最大值曲线

104 目标压力曲线

110 活塞循环曲线

112 HPV电压信号

114 高压阀位置

116 LPV电压信号

118 低压阀位置

120 压力曲线

130 活塞循环曲线

132 HPV电压信号

134 高压阀位置

136 LPV电压信号

138 低压阀位置

140 压力曲线

Claims

1.一种风轮发电机或潮流发电机，包括：

毂；

主轴，所述主轴联接到所述毂；

发电机，所述发电机将从所述主轴传输的旋转能转化成电功率；

可变排量式的液压泵，所述液压泵由所述主轴驱动；

可变排量式的液压马达，所述液压马达连接到所述发电机；

高压油管，所述高压油管布置在所述液压泵的排出侧与所述液压马达的进口侧之间；

低压油管，所述低压油管布置在所述液压泵的进口侧与所述液压马达的排出侧之间；以及

控制单元，所述控制单元与泵控制器和马达控制器通信，所述泵控制器调节所述液压泵的排量D_p，所述马达控制器调节所述液压马达的排量D_m，

其中，所述泵控制器设定所述液压泵的目标扭矩，然后基于所述目标扭矩以及所述高压油管中的工作油的压力来设定所述液压泵的排量D_p，并且

其中，所述马达控制器基于所述液压泵的排出量Q_p来设定所述液压马达的排量D_m，使得所述发电机的转速恒定，所述液压泵的所述排出量Q_p由所述排量D_p获得。

2.根据权利要求1所述的风轮发电机或潮流发电机，进一步包括：

转速计，所述转速计测量所述主轴的转速，

其中，所述泵控制器根据由所述转速计测量的所述主轴的转速来设定所述目标扭矩，在所述目标扭矩下，功率系数变得最大。

3.根据权利要求1所述的风轮发电机或潮流发电机，进一步包括：

风速计，所述风速计测量风速，

其中，所述泵控制器由测量的风速获得所述目标扭矩，在所述目标扭矩下，功率系数变得最大。

4.根据权利要求1所述的风轮发电机或潮流发电机，

其中，所述液压泵和所述液压马达中的每一个均包括多个油室、凸轮、高压阀以及低压阀，所述多个油室中的每一个油室由缸和在所述缸中以滑动方式移动的活塞包围，所述凸轮具有与所述活塞接合的凸轮轮廓，所述高压阀中的每一个高压阀打开和关闭所述油室中的每一个油室与所述高压油管之间的连通路径，所述低压阀中的每一个低压阀打开和关闭所述油室中的每一个油室与所述低压油管之间的连通路径，

其中，所述泵控制器控制所述液压泵的无效油室与所有油室的比率以便调节所述液压泵的排量D_p，所述无效油室保持为使得：在所述液压泵的活塞从下死点开始、到达上死点并且返回到所述下死点的循环期间，所述液压泵的所述高压阀关闭且所述液压泵的所述低压阀保持打开，并且

其中，所述马达控制器控制所述液压马达的无效油室与所有油室的比率以便调节所述液压马达的排量D_m，所述无效油室保持为使得：在所述液压马达的活塞从下死点开始、到达上死点并且返回到所述下死点的循环期间，所述液压马达的所述高压阀关闭且所述液压马达的所述低压阀保持打开。

5.根据权利要求4所述的风轮发电机或潮流发电机，

其中，所述液压泵的所述凸轮是环凸轮，所述环凸轮环形地设置在所述主轴的外周上并且具有凸轮轮廓，所述凸轮轮廓限定多个具有绕所述主轴交替地设置的多个凹部和凸部的波形部，并且

其中，所述液压马达的所述凸轮是偏心凸轮，所述偏心凸轮相对于与所述发电机联接的所述液压马达的输出轴的轴心偏心地设置。

6.根据权利要求4所述的风轮发电机或潮流发电机，

其中，所述液压泵的所述高压阀是仅允许流体从油室流向高压油管的止回阀，而所述液压泵的所述低压阀是常开式电磁操作的面密封阀，

其中，对于所述液压泵的除了所述无效油室之外的油室，所述泵控制器在所述液压泵的活塞到达下死点时或之后关闭所述低压阀，并且通过所述油室与所述低压油管之间的压力差来保持所述低压阀关闭，以便减小紧接在通过所述泵控制器关闭所述低压阀之后保持所述低压阀关闭所需的电功率。

7.根据权利要求4所述的风轮发电机或潮流发电机，

其中，所述液压马达的所述高压阀是面密封电磁阀，并且所述液压马达的所述低压阀是面密封电磁阀，并且

其中，对于所述液压马达的除了所述无效油室之外的油室，所述马达控制器在所述液压马达的活塞即将到达上死点时关闭所述低压阀，然后以此顺序打开所述高压阀，然后维持所述低压阀关闭，直至所述液压马达的活塞即将到达下死点时，

其中，所述马达控制器将所述高压阀锁闭在打开状态中，直至所述低压阀即将重新打开时。

8.根据权利要求1所述的风轮发电机或潮流发电机，进一步包括：

桨距驱动机构，所述桨距驱动机构调节被安装在所述毂上的叶片的桨距角，并且

其中，所述控制单元控制所述桨距驱动机构，使得所述风轮发电机或所述潮流发电机的输出不超过额定输出。

9.根据权利要求1所述的风轮发电机或潮流发电机，进一步包括：

励磁器，所述励磁器通过改变所述发电机的转子中的励磁电流来调节在所述发电机的定子中产生的功率的功率因数，所述发电机是电磁同步发电机。

10.根据权利要求4所述的风轮发电机或潮流发电机，进一步包括：

旁通油管，所述旁通油管布置在所述高压油管与所述低压油管之间，以绕过所述液压马达；以及

安全阀，所述安全阀布置在所述旁通油管中，以维持所述高压油管的液压压力不大于标定压力，

其中，所述泵控制器消除所述无效油室，以使所述液压泵的排量D_p最大，以便将所述高压油管中的压力升高到所述安全阀的标定压力并且降低所述主轴的转速。

11.根据权利要求1所述的风轮发电机或潮流发电机，

其中，所述液压泵和所述液压马达中的每一个均包括多个油室、凸轮、高压阀以及低压阀，所述多个油室中的每一个油室由缸和在所述缸中以滑动方式移动的活塞包围，所述凸轮具有与所述活塞接合的凸轮轮廓，所述高压阀中的每一个高压阀打开和关闭所述油室中的每一个油室与所述高压油管之间的连通路径，并且所述低压阀中的每一个低压阀打开和关闭所述油室中的每一个油室与所述低压油管之间的连通路径，

其中，所述泵控制器通过控制如下时段来调节所述液压泵的排量D_p，即在该时段期间，所述液压泵的所述低压阀保持关闭，同时所述液压泵的活塞从下死点移动到上死点，并且

其中，所述马达控制器通过控制如下时段来调节所述液压马达的排量D_m，即在该时段期间，所述液压马达的所述高压阀保持打开，同时所述液压马达的活塞从上死点移动到下死点。

12.根据权利要求11所述的风轮发电机或潮流发电机，进一步包括：

电网状态判定单元，所述电网状态判定单元判定与所述发电机同步的电网的状态，

其中，当所述电网状态判定单元判定所述电网的电压已下降时，所述马达控制器将所述液压马达的排量D_m降低至用于在几毫秒内使所述发电机与所述电网保持同步所需的量。

13.根据权利要求1所述的风轮发电机或潮流发电机，

其中，所述马达控制器基于所述高压油管中的液压压力的测量来设定所述液压马达的排量D_m，调节所述液压马达的排量D_m以将所述高压油管中的液压压力维持在可接受的压力范围内。

14.一种风轮发电机或潮流发电机的操作方法，所述风轮发电机或潮流发电机包括毂、连接到所述毂的主轴、用于将从所述主轴传输的旋转能转化成电功率的发电机、由所述主轴旋转的液压泵、连接到所述发电机的可变排量式的液压马达、布置在所述液压泵的排出侧与所述液压马达的进口侧之间的高压油管、以及布置在所述液压泵的进口侧与所述液压马达的排出侧之间的低压油管，所述方法包括：

计算所述液压泵的目标扭矩的目标扭矩计算步骤，在所述目标扭矩下，功率系数变得最大；

基于在所述目标扭矩计算步骤中计算的所述目标扭矩以及所述高压油管中的液压压力来设定所述液压泵的排量D_p的泵排量设定步骤；以及

基于由在所述泵排量设定步骤中设定的所述排量D_p获得的所述液压泵的排出量Q_p来设定所述液压马达的排量D_m而使得所述发电机的转速变得恒定的马达排量设定步骤，

其中，基于在所述泵排量设定步骤中设定的所述排量D_p和在所述马达排量设定步骤中设定的所述排量D_m来控制所述液压泵和所述液压马达。