TW201925612A - 波浪能隔離裝置及應用其之波浪能轉換設備 - Google Patents

波浪能隔離裝置及應用其之波浪能轉換設備 Download PDF

Info

Publication number
TW201925612A
TW201925612A TW106141529A TW106141529A TW201925612A TW 201925612 A TW201925612 A TW 201925612A TW 106141529 A TW106141529 A TW 106141529A TW 106141529 A TW106141529 A TW 106141529A TW 201925612 A TW201925612 A TW 201925612A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
displacement hydraulic
wave energy
working fluid
hydraulic pump
variable displacement
Prior art date
Application number
TW106141529A
Other languages
English (en)
Inventor
江室瑩
徐仕昇
Original Assignee
財團法人工業技術研究院
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 財團法人工業技術研究院 filed Critical 財團法人工業技術研究院
Priority to TW106141529A priority Critical patent/TW201925612A/zh
Priority to CN201810026601.8A priority patent/CN109838341A/zh
Priority to US15/949,947 priority patent/US20190162161A1/en
Publication of TW201925612A publication Critical patent/TW201925612A/zh

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F03B13/16—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
    • F03B13/20—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" wherein both members, i.e. wom and rem are movable relative to the sea bed or shore
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/10—Submerged units incorporating electric generators or motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03C—POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINES DRIVEN BY LIQUIDS
    • F03C1/00—Reciprocating-piston liquid engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/04—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using pressure differences or thermal differences occurring in nature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B17/00—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B23/00—Pumping installations or systems
    • F04B23/02—Pumping installations or systems having reservoirs
    • F04B23/021—Pumping installations or systems having reservoirs the pump being immersed in the reservoir
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/02—Stopping, starting, unloading or idling control
    • F04B49/022—Stopping, starting, unloading or idling control by means of pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/06—Control using electricity
    • F04B49/065—Control using electricity and making use of computers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/08—Regulating by delivery pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/12—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by varying the length of stroke of the working members
    • F04B49/123—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by varying the length of stroke of the working members by changing the eccentricity of one element relative to another element
    • F04B49/125—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by varying the length of stroke of the working members by changing the eccentricity of one element relative to another element by changing the eccentricity of the actuation means, e.g. cams or cranks, relative to the driving means, e.g. driving shafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/20—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by changing the driving speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B9/00—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
    • F04B9/02—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B1/00—Installations or systems with accumulators; Supply reservoir or sump assemblies
    • F15B1/02—Installations or systems with accumulators
    • F15B1/024—Installations or systems with accumulators used as a supplementary power source, e.g. to store energy in idle periods to balance pump load
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/40—Transmission of power
    • F05B2260/406—Transmission of power through hydraulic systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/10—Purpose of the control system
    • F05B2270/20—Purpose of the control system to optimise the performance of a machine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/301—Pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/327—Rotor or generator speeds
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

波浪能隔離裝置包括定排量液壓馬達及可變排量液壓幫浦。可變排量液壓幫浦輸出工作流體至定排量液壓馬達。可變排量液壓幫浦依據控制參數改變工作流體的輸出排量。

Description

波浪能隔離裝置及應用其之波浪能轉換設備
本發明是有關於一種波浪能隔離裝置及應用其之波浪能轉換設備，且特別是有關於一種配置有可變排量液壓幫浦的波浪能隔離裝置及應用其之波浪能轉換設備。
波浪能轉換設備可將海浪的波浪能轉換成電能。然而，當遭遇惡劣天候時，極端風浪產生過大的波浪能可能導致波浪能轉換設備的發電機過載而被破壞。因此，提出一種能克服前述習知問題的波浪能轉換設備是本領域業者努力的目標之一。
因此，本發明提出一種波浪能隔離裝置及應用其之波浪能轉換設備，可改善前述習知問題。
根據本發明之一實施例，提出一種波浪能隔離裝置。波浪能隔離裝置包括一定排量液壓馬達及一可變排量液壓幫浦。可變排量液壓幫浦輸出工作流體至定排量液壓馬達，其中可變排量液壓幫浦依據一控制參數改變工作流體的一輸出排量。
根據本發明之另一實施例，提出一種波浪能轉換設備。波浪能轉換設備包括一波浪能隔離裝置、一絞盤及一發電機。波浪能隔離裝置包括一定排量液壓馬達及一可變排量液壓幫浦。可變排量液壓幫浦輸出工作流體至定排量液壓馬達，其中可變排量液壓幫浦依據一控制參數改變工作流體的一輸出排量。絞盤連接於可變排量液壓幫浦，並提供一輸入軸功以驅動可變排量液壓幫浦。發電機連接於定排量液壓馬達。定排量液壓馬達受工作流體之驅動，以提供一輸出軸功給發電機。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：
請參照第1A及1B圖，第1A圖繪示依照本發明一實施例之波浪能轉換設備100的示意圖，而第1B圖繪示第1A圖之波浪能隔離裝置180的功能方塊圖。
如第1A及1B圖所示，波浪能轉換設備100包括浮體110、第一纜線120、第一絞盤130、減速器135、第二纜線140、第二絞盤150、增速器155、配重塊160、發電機170及波浪能隔離裝置180。浮體110漂浮在海面W1上，並隨海面W1上下起伏。第一纜線120連接浮體110與第一絞盤130。第二絞盤150連接第一絞盤130。當浮體110隨海面W1上下起伏時，牽動第一纜線120帶動第一絞盤130轉動，進而帶動第二絞盤150轉動，以提供一輸入軸功Pi給波浪能隔離裝置180。輸入軸功Pi經由波浪能隔離裝置180後，波浪能隔離裝置180轉換成輸出軸功P1提供給發電機170，讓發電機170據以產生電力。
第二纜線140連接配重塊160與第二絞盤150，當第一纜線120變鬆時(如浮體110位於波浪的波谷)，配重塊160可往下拉動第二絞盤150轉動，進而帶動第一絞盤130轉動而拉緊第一纜線120，使浮體110被海面W1帶動至波浪的波峰時，第一纜線120得以拉動第一絞盤130轉動。
如第1A圖所示，減速器135連接第一絞盤130與第二絞盤150，以調節降低第二絞盤150的轉速，進而確保即使浮體110拋離海面而呈現自由落體落下時，第一纜繩120仍可維持緊繃狀態。增速器155連接第二絞盤150與波浪能隔離裝置180，以提高第二絞盤150的轉速，進而使發電機170維持在預期效率的工作轉速。
此外，第1A圖之減速器135、第二纜線140、第二絞盤150、增速器155、配重塊160、發電機170及波浪能隔離裝置180可配置在一殼體內，避免此些元件受到海水的侵蝕。殼體與此些元件共同組成一波浪發電機100’。
波浪能隔離裝置180可將輸出給發電機170的輸出軸功P1控制在上限值以下，以避免過大的輸出軸功P1破壞發電機170。如此，即使波浪能因氣候(如颱風)等不可抗力因素過大，可避免發電機170因為過載而損壞。
如第1B圖所示，波浪能隔離裝置180包括可變排量液壓幫浦181、蓄壓器182、定排量液壓馬達183及流體容器184。可變排量液壓幫浦181、蓄壓器182、定排量液壓馬達183與流體容器184形成一封閉迴路，使工作流體F1 (未標示)依序經由可變排量液壓幫浦181、蓄壓器182、定排量液壓馬達183及流體容器184並依此不斷循環。即可變排量液壓幫浦181輸出工作流體F1經由蓄壓器182至定排量液壓馬達183。此外，流體容器184用以容納自定排量液壓馬達183排出該工作液體F1，並提供工作流體F1予可變排量液壓幫浦181輸出。
其中可變排量液壓幫浦181可依據一控制參數改變工作流體F1的一輸出排量Q1。
在一實施例中，工作流體F1例如是油，然本發明實施例不受此限。
詳細來說，可變排量液壓幫浦181受到來自第一絞盤130輸入軸功Pi的驅動，吸入流體容器184內的工作流體F1，經加壓之後提供工作流體F1給蓄壓器182。工作流體F1自蓄壓器182輸出後，輸入至定排量液壓馬達183。加壓的工作流體F1驅動定排量液壓馬達183運轉，使定排量液壓馬達183將加壓的工作流體F1之液壓位能轉換為機械軸功，以提供輸出軸功P1給發電機170。工作流體F1經過定排量液壓馬達183後減壓，並回流至流體容器184。接著再依序經由可變排量液壓幫浦181、蓄壓器182、定排量液壓馬達183及流體容器184而不斷循環。
如第1B圖所示，可變排量液壓幫浦181輸出工作流體F1經由蓄壓器182至定排量液壓馬達183，其中可變排量液壓幫浦181依據蓄壓器182的內壓Pa 控制工作流體F1的輸出排量Q1。在一實施例中，可變排量液壓幫浦181例如是斜盤式柱塞幫浦。
如第1B及2圖所示，第2圖繪示第1B圖之波浪能隔離裝置180的內壓Pa 與發電機170的輸出功率Po 的關係圖。在第2圖中，週期T1表示波浪上下起伏一次的周期，曲線C1表示發電機170的輸出功率Po 的變化，而曲線C2表示蓄壓器182的內壓Pa 的變化，其反應出可變排量液壓幫浦181的開關情況。
當蓄壓器182的內壓Pa 達到壓力上限值Pa,up 時，可變排量液壓幫浦181停止輸出工作流體F1，此時輸出排量Q1為0，即不輸出任何流量。如此，可將發電機170的輸出功率Po 控制在一輸出功率上限值Po,up 以下。此外，因可變排量液壓幫浦181改變排程需要緩衝時間(會導致可變排量液壓幫浦181反復開關)，因而於第2圖所示的壓力上限值Pa,up 附近產生震盪現象(可變排量液壓幫浦181反復開關所造成)。此種控制方式稱為「被動式控制」。
另外，第2圖所示的輸出功率上限值Po,up 可小於發電機170實際上會發生損壞的最大容許功率值Pmax ，最大容許功率值Pmax 與輸出功率上限值Po,up 之間的安全係數可更降低發電機170過載而破壞的機率。在一實施例中，最大容許功率值Pmax 可高於輸出功率上限值Po,up 約5 %~10 %之間，然本發明實施例不受此限。如第2圖所示，壓力上限值Pa,up 的設定可取決於輸出功率上限值Po,up ，換言之，壓力上限值Pa,up 與輸出功率上限值Po,up 係相依關係。例如，可允許的輸出功率上限值Po,up 愈高，則壓力上限值Pa,up 的設定可愈高。
如第2圖所示，當蓄壓器182的內壓Pa 低於壓力上限值Pa,up 時，由於發電機170的輸出功率未達輸出功率上限值Po,up ，因此可變排量液壓幫浦181可持續輸出具有一固定輸出排量Q1之工作流體F1，使蓄壓器182的內壓Pa 持續上升，以獲得更大的發電量。要注意的是，在本實施例中透過第1B圖的控制機制，可變排量液壓幫浦181可根據蓄壓器182的內壓Pa 來決定可變排量液壓幫浦181的開關與否，以控制可變排量液壓幫浦181所輸出之工作流體F1的輸出排量Q1。進一步來說，當蓄壓器182的內壓Pa 達到壓力上限值Pa,up 時，可變排量液壓幫浦181會關閉，此時並不輸出工作流體F1，輸出排量Q1為0。而當蓄壓器182的內壓Pa 未達到壓力上限值Pa,up 時，可變排量液壓幫浦181會開啟，持續排出一定值輸出排量Q1的工作流體F1。
請參照第3A及3B圖，第3A圖繪示依照本發明另一實施例之波浪能隔離裝置280的功能方塊圖，第3B圖繪示第3A圖之波浪能隔離裝置280的內壓Pa 與發電機170的輸出功率Po 的關係圖。
波浪能隔離裝置280包括可變排量液壓幫浦181、蓄壓器182、定排量液壓馬達183、流體容器184及壓力控制器285。壓力控制器285可依據蓄壓器182的內壓Pa 設定可變排量液壓幫浦181所輸出之工作流體F1的輸出排量Q1的值。此種控制方式稱為「主動式控制」。
在一實施例中，壓力控制器285可包含比例-積分-微分(Proportional-Integral-Derivative, PID)控制器，利用自動控制回饋的技術，可將輸出排量Q1更精準地控制在一排量上限值Qup ，如此可抑制如第2圖所示被動式控制的震盪現象。如第3B圖的曲線C2所示，雖然內壓Pa 仍會有一突波(overshooting)C21 (此反應出可變排量液壓幫浦181的作動模式)，但已經改善了前述被動式控制的震盪現象。如此，由於壓力控制器285的設計，可避免可變排量液壓幫浦181反復開關的現象，進而避免可變排量液壓幫浦181因為反復開關所導致的加速損壞。
壓力控制器285用以依據蓄壓器182的內壓Pa 設定可變排量液壓幫浦181的輸出排量Q1的值。在一實施例中，壓力控制器285可依據蓄壓器182的內壓Pa 的歷史資料，決定輸出排量Q1的值。換言之，輸出排量Q1可視不同的歷史內壓值而變。例如，當內壓Pa 的歷史資料呈現在一平均值上下震盪時，壓力控制器285可將輸出排量Q1設為對應該平均值的排量值，或者將輸出排量Q1設為數個歷史內壓值中的最小值。在另一實施例中，當預期波浪能會持續維持在一大波浪能一段期間時(如預測颱風即將來襲)，則壓力控制器285將可變排量液壓幫浦181的輸出排量Q1控制在排量上限值Qup ，其中的排量上限值Qup 對應於第3B圖的內壓Pa的壓力上限值Pa,up ，即排量上限值Qup 為讓發電機170的輸出功率Po 接近但不超過輸出功率上限值Po,up 的排量設定值。要注意的是，在本實施例中透過第3A圖的控制機制，可變排量液壓幫浦181可根據壓力控制器285所設定的輸出排量Q1的值，以控制可變排量液壓幫浦181開啟時輸出之工作流體F1的輸出排量Q1。進一步來說，當壓力控制器285所設定的輸出排量Q1為排量上限值Qup 時，此時若可變排量液壓幫浦181開啟，會以排量上限值Qup 作為輸出排量Q1來輸出工作流體F1。當壓力控制器285所設定的輸出排量Q1為對應內壓Pa 歷史資料平均值的排量值，此時若可變排量液壓幫浦181開啟，則會以對應內壓Pa 歷史資料平均值的排量值作為輸出排量Q1來輸出工作流體F1。
請參照第4圖，其繪示依照本發明另一實施例之波浪能隔離裝置380的功能方塊圖。波浪能隔離裝置380包括可變排量液壓幫浦181、蓄壓器182及定排量液壓馬達183。要注意的是，本實施例之波浪能隔離裝置380省略流體容器184，且工作流體F1可以是海水。
由於工作流體F1是海水，因此大海成為波浪能隔離裝置380的流體容器。如第4圖所示，海水自可變排量液壓幫浦181進入並受到其加壓，然後經由蓄壓器182傳輸至定排量液壓馬達183。加壓的海水驅動定排量液壓馬達183運轉，使定排量液壓馬達183提供一輸出軸功P1給發電機170。自定排量液壓馬達183流出的海水回流至大海。
雖然上述實施例的可變排量液壓幫浦181係依據蓄壓器182的內壓Pa 控制海水的輸出排量Q1，然本發明實施例不限於此。在另一實施例中，可變排量液壓幫浦181可依據發電機170的轉速(單位例如是轉數/分鐘(rpm))控制工作流體F1的輸出排量Q1。
請參照第5圖，其繪示依照本發明另一實施例之波浪能隔離裝置480的功能方塊圖。波浪能隔離裝置480包括可變排量液壓幫浦181、定排量液壓馬達183及流體容器184。波浪能隔離裝置480具有與前述波浪能隔離裝置180相似的結構，要注意的是，本實施例之波浪能隔離裝置480省略蓄壓器182。
如第5圖所示，發電機170的轉速R1可透過回饋給可變排量液壓幫浦181，讓可變排量液壓幫浦181依據轉速R1決定工作流體F1的輸出排量Q1。發電機170的輸出軸(未繪示)的轉速R1與工作流體F1的壓力(即蓄壓器182的內壓Pa )呈正比關係。因此，相似於內壓Pa 的控制方式，在一實施例中，當轉速R1達到一轉速上限值時，可變排量液壓幫浦181提供的工作流體F1的輸出排量Q1為0。在另一實施例中，當轉速R1低於轉速上限值時，可變排量液壓幫浦181則持續提供具輸出排量Q1的工作流體F1。
在另一實施例中，回饋給可變排量液壓幫浦181的輸出軸(未繪示)的轉速R1也可以是定排量液壓馬達183的轉速。定排量液壓馬達183的轉速與工作流體F1的壓力(即蓄壓器182的內壓Pa )呈正比關係。
綜上，本發明實施例之波浪能隔離裝置包括可變排量液壓幫浦及定排量液壓馬達。可變排量液壓幫浦輸出工作流體至定排量液壓馬達，其中可變排量液壓幫浦可依據一控制參數改變工作流體的一輸出排量。此控制參數例如是蓄壓器的內壓、發電機的輸出軸的轉速或定排量液壓馬達的輸出軸的轉速。在一實施例中，當控制參數達到一上限值時，可變排量液壓幫浦提供之工作流體的輸出排量為0，藉此限制定排量液壓馬達提供給發電機的輸出軸功，以避免發電機過載而破壞。
綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧波浪能轉換設備
100’‧‧‧波浪發電機
110‧‧‧浮體
120‧‧‧第一纜線
130‧‧‧第一絞盤
135‧‧‧減速器
140‧‧‧第二纜線
150‧‧‧第二絞盤
155‧‧‧增速器
160‧‧‧配重塊
170‧‧‧發電機
180、280、380、480‧‧‧波浪能隔離裝置
181‧‧‧可變排量液壓幫浦
182‧‧‧蓄壓器
183‧‧‧定排量液壓馬達
184‧‧‧流體容器
285‧‧‧壓力控制器
C1、C2‧‧‧曲線
C21‧‧‧突波
F1‧‧‧工作流體
Pa‧‧‧內壓
Pi‧‧‧輸入軸功
P1‧‧‧輸出軸功
Po‧‧‧輸出功率
Pa,up‧‧‧壓力上限值
Po,up‧‧‧輸出功率上限值
Pmax‧‧‧最大容許功率值
Q‧‧‧輸出排量
Qup‧‧‧排量上限值
R1‧‧‧轉速
T1‧‧‧週期
W1‧‧‧海面
第1A圖繪示依照本發明一實施例之波浪能轉換設備的示意圖。 第1B圖繪示第1A圖之波浪能隔離裝置的功能方塊圖。 第2圖繪示第1B圖之波浪能隔離裝置的內壓與發電機的輸出功率的關係圖。 第3A圖繪示依照本發明另一實施例之波浪能隔離裝置的功能方塊圖。 第3B圖繪示第3A圖之波浪能隔離裝置的內壓與發電機的輸出功率的關係圖。 第4圖繪示依照本發明另一實施例之波浪能隔離裝置的功能方塊圖。 第5圖繪示依照本發明另一實施例之波浪能隔離裝置的功能方塊圖。

Claims (14)

  1. 一種波浪能隔離裝置，包括： 一定排量液壓馬達；以及 一可變排量液壓幫浦，輸出一工作流體至該定排量液壓馬達，其中該可變排量液壓幫浦依據一控制參數改變該工作流體的一輸出排量。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之波浪能隔離裝置，更包括： 一蓄壓器，該可變排量液壓幫浦輸出該工作流體經由該蓄壓器至該定排量液壓馬達，該控制參數係為該蓄壓器的一內壓。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之波浪能隔離裝置，其中當該蓄壓器的該內壓達到一壓力上限值時，該可變排量液壓幫浦提供之該工作流體的該輸出排量為0。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之波浪能隔離裝置，更包括： 一壓力控制器，用以依據該蓄壓器的該內壓設定該可變排量液壓幫浦的該輸出排量的值。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之波浪能隔離裝置，其中該控制參數係一發電機的轉速，該定排量液壓馬達連接該發電機，以提供一輸出軸功給該發電機。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之波浪能隔離裝置，其中該控制參數係該定排量液壓馬達的轉速。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之波浪能隔離裝置，更包括： 一流體容器，用以容納自該定排量液壓馬達排出的該工作液體，並提供該工作流體予該可變排量液壓幫浦輸出。
  8. 一種波浪能轉換設備，包括： 一波浪能隔離裝置，包括： 一定排量液壓馬達；及 一可變排量液壓幫浦，輸出一工作流體至該定排量液壓馬達，其中該可變排量液壓幫浦依據一控制參數改變該工作流體的一輸出排量； 一絞盤，連接於該可變排量液壓幫浦，並提供一輸入軸功以驅動該可變排量液壓幫浦；以及 一發電機，連接於該定排量液壓馬達； 其中，該定排量液壓馬達受該工作流體之驅動，以提供一輸出軸功給該發電機。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之波浪能轉換設備，其中該波浪能隔離裝置更包括： 一蓄壓器，該可變排量液壓幫浦輸出該工作流體經由該蓄壓器至該定排量液壓馬達，該控制參數係為該蓄壓器的一內壓。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之波浪能轉換設備，其中當該蓄壓器的該內壓達到一壓力上限值時，該可變排量液壓幫浦提供之該工作流體的該輸出排量為0。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之波浪能轉換設備，其中該波浪能隔離裝置更包括： 一壓力控制器，用以依據該蓄壓器的該內壓設定該可變排量液壓幫浦的該輸出排量的值。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之波浪能轉換設備，其中該控制參數係該發電機的轉速。
  13. 如申請專利範圍第8項所述之波浪能轉換設備，其中該控制參數係該定排量液壓馬達的轉速。
  14. 如申請專利範圍第8項所述之波浪能轉換設備，其中該波浪能隔離裝置更包括： 一流體容器，用以容納自該定排量液壓馬達排出的該工作液體，並提供該工作流體予該可變排量液壓幫浦輸出。
TW106141529A 2017-11-29 2017-11-29 波浪能隔離裝置及應用其之波浪能轉換設備 TW201925612A (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW106141529A TW201925612A (zh) 2017-11-29 2017-11-29 波浪能隔離裝置及應用其之波浪能轉換設備
CN201810026601.8A CN109838341A (zh) 2017-11-29 2018-01-11 波浪能隔离装置及应用其的波浪能转换设备
US15/949,947 US20190162161A1 (en) 2017-11-29 2018-04-10 Wave energy isolation device and wave energy conversion equipment using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW106141529A TW201925612A (zh) 2017-11-29 2017-11-29 波浪能隔離裝置及應用其之波浪能轉換設備

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201925612A true TW201925612A (zh) 2019-07-01

Family

ID=66634959

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106141529A TW201925612A (zh) 2017-11-29 2017-11-29 波浪能隔離裝置及應用其之波浪能轉換設備

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20190162161A1 (zh)
CN (1) CN109838341A (zh)
TW (1) TW201925612A (zh)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1128993A (en) * 1977-03-10 1982-08-03 Henry Lawson-Tancred Electric power generation from non-uniformly operating energy sources
US8080888B1 (en) * 2008-08-12 2011-12-20 Sauer-Danfoss Inc. Hydraulic generator drive system
GB2472593B (en) * 2009-08-11 2012-10-24 Mactaggart Scott Energy converter device
CN101737241B (zh) * 2009-12-02 2012-03-28 浙江大学 基于液压传动的波浪发电蓄能稳压恒频方法及其装置
KR101306857B1 (ko) * 2011-09-21 2013-09-10 한국전력공사 유압식 전력변환장치를 갖는 파력발전기 및 이를 이용한 전력변환방법
CN103114967B (zh) * 2013-02-28 2014-09-17 浙江大学 风浪互补液压传动发电装置及其控制方法
CN103967694B (zh) * 2014-05-14 2016-08-17 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 功率解耦型波浪能发电装置液压传动系统的控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109838341A (zh) 2019-06-04
US20190162161A1 (en) 2019-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6305756B2 (ja) 揚水発電装置
AU2009218809B2 (en) Energy converting device for converting wave energy into electric energy
EP2764240B1 (en) Energy extraction device, group of energy extraction devices and operating methods
JP5744315B2 (ja) 液圧エネルギを電気エネルギに変換するための変換器、変換器アッセンブリおよび変換器を制御する方法
EP3387191B1 (en) Ship lock system for a canal
JP2005036769A (ja) 風力発電装置
CN110401212A (zh) 一种基于抽水蓄能机组的风光互补发电系统
JP6342573B2 (ja) １種の風力と補完することで発電を続ける波力給電システム
KR101684144B1 (ko) 무단변속기를 이용한 고효율 파력발전기 및 그 제어방법
TW201925612A (zh) 波浪能隔離裝置及應用其之波浪能轉換設備
KR102058343B1 (ko) 파력발전 운영 안정화를 위한 유압 pto 시스템 및 부하제어방법
US20070108774A1 (en) Archimedes power generator
CN1748355A (zh) 发电设备
CN102265028B (zh) 用于发电的带有能量耗散的液压传动系
CN202054561U (zh) 液压闭式恒张力装置
WO2017070783A1 (en) Surface and subsurface fluid power harvesting apparatus
CN109812379B (zh) 一种经济效益最大化的潮流能机机组功率控制方法
CN102403944B (zh) 一种风力发电变速恒频方法及其装置
JP2004019626A (ja) 風力発電装置
KR20100046701A (ko) 공기에 의해 기밀되는 발전기를 가지는 조류 발전용 터빈
KR102338118B1 (ko) 수력 발전 계통 연계 시스템
WO2011067561A1 (en) Hydraulic transmission system
KR20130087771A (ko) 하이브리드 굴삭기의 붐 구동시스템 및 그 제어방법
JPS61149582A (ja) 可変速のポンプ水車またはポンプの停止方法
JP7022277B2 (ja) 発電装置