专利名称：具有发电机的能量提取装置以及操作能量提取装置发电机的方法
技术领域：
本发明涉及用于从可再生能源提取能量的能量提取装置，例如用于从风中提取能量的风カ涡轮发电机。根据本发明的能量提取装置具有液压传动装置，其包括被转轴驱动的液压泵和驱动负载(诸如发电机)的液压马达。
背景技术：
现在将參考从风提取能量的风カ涡轮发电机(WTG)作为能量提取装置来讨论本发明的技术背景，然而，同样的原理也适用于用来从其它可再生能源提取能量的其它类型的能量提取装置，并且适用于那些带有驱动其它类型的负载(至少ー些能量可以从所述负载回收)的马达的能量提取装置。在利用发电机为电网产生电力的WTG或其它能量提取装置的情况中，由于发电机的运行相当数量的能量可能被损失掉而非被传递到电网。发电机由于摩擦损失能量，并且典型地，由于所谓的“绕组损失”，独立于它们的转速或激励电流也消耗相当数量的能量。这些损耗可能是重大的，并且会显著降低发电的效率，尤其是在最大功率输出的小部分的情况下。然而，对于风カ和其它可再生能源，能量捕获率典型地会变化，因而重要的是发电要在一定功率水平范围中有效。US4，274，010 (Lawson-Tancred)公开ー种WTG，其中风カ涡轮机通过液压回路联接到发电机，所述液压回路包括采用加载有重量的活塞形式的工作流体容器。发电机能够被关闭一段时间，在这期间工作流体储存在活塞中，然后在固定功率下被驱动一段时间。一旦储存的工作流体被耗尽，发电机被再次关闭。这样，由于具有通过发电机的功率损耗被最小化的时间段，减小了能量损耗。有利的是，在发电机被关闭并由此处于休眠模式下的同时风カ涡轮机可以继续转动并储存能量。还知道提供ー种WTG，其具有液压传动装置，该液压传动装置包括并联连接的两个发电机。在最大功率输出的大于50%处,至少ー个发电机在所有时间打开,并且两个发电机在某些时间都被打开。在最大功率输出的低于50 %处,ー个发电机在某些时间被打开，并且两个发电机在其余时间都关闭。可以将两个以上发电机并联连接，并且其中两个发电机并非相等尺寸的装置也是可以的。然而，需要相当大的能量来使发电机(例如同步发电机)返回到以用于电网的正确频率和相位提供电カ所要求的速度。因此，已经发现，在源自上述手段的能量效率上的改进是有限的。因而，本发明寻求解决下述技术问题降低能量提取装置中的源自发电机运行的能量损失，其中所述能量提取装置具有液压传动装置，所述液压传动装置包括由转轴驱动的液压泵和驱动负载的液压马达
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种从可再生能源提取能量的能量提取装置，该装置包括控制器和液压回路，该液压回路包括至少ー个液压泵和至少ー个液压马达，所述液压泵或每个液压泵由转轴驱动，所述转轴被可再生能源驱动，所述液压马达或每个液压马达驱动负载，液压回路还包括低压歧管和高压歧管，所述低压歧管从所述至少一个液压马达运送工作流体到所述至少ー个液压泵，所述高压歧管从所述至少ー个液压泵运送流体到所述至少一个马达，所述液压泵或每个液压泵和所述液压马达或每个液压马达每个包括周期性改变容积的多个工作室以及多个阀，所述阀用于调节工作流体在每个工作室与高压歧管和低压歧管之间的净排量，与每个工作室相关的至少ー个阀为电子控制阀，所述电子控制阀能够由控制器操作以选择由每个所述工作室在エ作室容积的每个循环中排出的工作流体的体积，并由此调节所述至少ー个液压泵和所述至少ー个液压马达的工作流体净排出速率，其特征在于，所述ー个或更多液压马达能够在活动状态和休眠状态之间切換，至少ー个液压马达能操作以执行泵送循环，其中控制器构造成使所述至少一个液压马达在相应马达被切換到休眠状态时执行ー个或更多泵送循环，以便由此利用来自相应负载的能量将工作流体从低压歧管泵送到高压歧管。这样，从负载回收能量并用于加压从低压歧管接收的工作流体，并将工作流体输出到高压歧管，直接地或者间接地(例如输出到与高压歧管连续地或选择性地流体连通的加压工作流体仓库)。能量因此被储存并且以后通过执行进ー步的马达驱动循环能够用来将能量返回到负载，以提高整体能量效率。在例如由于惯性，负载能够在一段时间内供应能量的情形中，本发明是有用的。可以是这样的情況负载为具有转子的发电机，而来自相应负载的能量是来自转子的转动的转动动能。因而，转子的转动动能至少在一定程度上被回收并用于加压工作流体，由此储存能量而在以后用于加速转子直到它再次达到与电网同步的频率和相位。在储存否则将损失掉的转动动能的同时，増大的压カ能够促进液压马达在以后时刻被快速启动。这可能例如允许在高压歧管中的最小操作压カ低于(典型地略微低于)否则将出现的情况，同时仍保证在储存转子的被回收的动能到被加压的工作流体中以后，有足够的压カ用于快速启动液压马达。它还提高了能量提取装置的整体能量捕获，因为与发电机由于摩擦和风カ影响自然减慢的情况相比，更少的能量被以热量的方式消散。典型地，高压歧管处于和至少ー个工作流体容器的(连续或选择性的)流体连通中。所述至少ー个工作流体容器典型地包括至少ー个可加压容器，该可加压容器具有随着保持在所述或每个工作流体容器中的工作流体的体积改变的工作流体保持容积。所述至少ー个可加压容器例如可以是充气油气式蓄能器(该蓄能器在一端用加压氮气或其它气体填充)、一段橡胶和刚性软管或流体容积。优选地，当所述至少一个液压马达执行泵送循环时，有工作流体净流入所述至少ー个工作流体容器。这样，所述至少ー个工作流体容器提高液压传动的能力以储存能量。典型地，在液压马达被切換到活动状态时，有工作流体净流出所述至少ー个工作流体容器。优选地，在能量提取装置的操作模式中，泵能操作以在液压马达处于休眠状态下时继续接受能量以及从低压歧管排出工作流体到高压歧管(以及到一个或更多工作流体容器，如果存在的话)。典型地，控制器构造成交替地在休眠状态或活动状态下操作ー些或全部液压马达，其中在休眠状态下，所述至少ー个液压马达具有低的工作流体净排量或没有工作流体净排量，而在活动状态下，所述至少一个液压马达在连续场合下具有基本相同的工作流体净排出速率。(在较长时间段内，在活动状态中的工作流体的净排出速率可能变化很大)优选地，工作室的容积在休眠状态下不循环(即，液压马达的轴是静止的)，并且控制器控制电操作阀使得在高压和低压歧管之间没有流体排量。可以是这样的情况工作室的容积继续循环但是控制器选择在休眠状态下工作室排出的工作流体的体积使得没有或没有明显的工作流体净排量，或者至少工作流体的净排出速率小于活动状态中的工作流体的净排出速率的十分之一，或者优选小于二十分之一。例如，控制器可在休眠状态下操作电子控制阀以使工作室执行空闲循环，在空闲循环中工作室保持相对于高压歧管密封，因此从高压歧管到低压歧管没有工作流体净排量。典型地，如果工作室的容积继续循环，则它们在小于活动状态下它们循环的速率的十分之一，或者优选小于其二十分之一的速率下循环。在空闲循环期间，可以是这样的情况从低压歧管接收的工作流体被排回到低压歧管，或者工作室在工作室容积的整个循环中以气穴空转模式保持密封，例如如W0/2007/088380中所掲示的那样，该文献通过引用合并于本申请中。控制器可包括处理器和与该处理器电子通信并储存程度代码的计算机可读存储装置(例如存储器)，由此构造所述控制器以使能量提取装置用作根据本发明第一方面或者根据本发明第二方面的方法(以下说明)的能量提取装置。在负载是发电机的情况中，发电机优选包括通过隔离器与电网电通信的输出端。能量提取装置(例如，隔离器或者在能量提取装置的控制器控制下的隔离器)可以构造成在液压马达处于休眠状态下(可选地，也在液压马达执行泵送循环时)时将发电机的输出端与电网隔离开。能量提取装置可构造成在液压马达处于休眠状态下时，切断或者改变(典型地减小提供的电カ)到发电机的一个或更多励磁电路的电力，其中在活动状态下电流通过所述励磁电路。能量提取装置可以是例如风カ涡轮发电机，或者用于从移动的水流产生能量的涡轮发电机，例如潮汐涡轮机。根据本发明的第二方面，提供一种控制用于从来自可再生能源的能量流提取能量的能量提取装置的方法，该装置包括控制器和液压回路，该液压回路包括至少ー个液压泵和至少ー个液压马达，所述至少一个液压泵由转轴驱动，所述转轴被可再生能源驱动，所述或每个液压马达驱动负载，低压歧管，其从液压马达运送工作流体到液压泵，和高压歧管，其从液压泵运送流体到液压马达，所述至少ー个液压泵和所述至少ー个液压马达每个包括周期性改变容积的多个工作室以及多个阀，所述阀用于调节工作流体在每个工作室与高压歧管和低压歧管之间的净排量，与每个工作室相关的至少ー个阀为电子控制阀，所述电子控制阀能够由控制器操作以选择由每个所述工作室在工作室容积的每个循环中排出的工作流体的体积，并由此调节所述至少ー个液压泵和所述至少一个液压马达的工作流体净排出速率，
其特征在于，至少一个所述液压马达能够操作以执行泵送循环，所述方法包括在相应马达被从活动状态切换到休眠状态时使所述至少一个所述液压马达执行ー个或更多泵送循环，以便由此利用来自相应负载的能量将工作流体从低压歧管泵送到高压歧管。因而，所述方法可包括将相应液压马达从活动状态切换到泵送状态再到休眠状态，在活动状态中它执行马达驱动循环，在泵送状态中它执行ー个或更多泵送循环，而在休眠状态中通过相应的液压马达只有最少的或者没有从高压歧管到低压歧管的工作流体净排量。典型地，所述至少一个液压马达中的一个或更多在休眠状态或活动状态下交替操作，其中在活动状态下，所述至少一个液压马达在连续场合下具有基本相同的工作流体净排出速率，而在休眠状态下，所述至少一个液压马达的工作流体的净排量小于在活动状态中的工作流体的净排量的十分之一(优选地，小于二十分之一，或者没有净排量)。典型地，负载是具有转子的发电机，来自相应负载的能量是来自转子转动的转动动能。典型地，来自相应负载的能量被暂时用来从低压歧管泵送工作流体到高压歧管。因而，本方法可包括将活动状态经由短暂泵送模式切換到休眠状态，所述短暂泵送模式是短暂的，并且在该模式中液压马达的轴转动。可以是这样的情况在休眠状态中，液压马达的轴基本静止。可以是这样的情況在其中液压马达处于休眠状态的能量提取装置的操作模式中，泵继续接受能量并从低压歧管排出工作流体到高压歧管(以及到一个或更多工作流体容器，如果存在的话)。可以是这样的情况当液压马达被从休眠状态切换到活动状态时，电子控制阀被操作以使工作室排出净量工作流体的工作室容积循环的比例经过至少ー个中间值増大。上面关于本发明的第一或第二方面讨论的可选特征是本发明的第一和第二方面两者的可选特征。本发明的第三方面延伸到一种储存程序代码的计算机可读存储介质，当被根据本发明的第一方面的能量提取装置的控制器运行时，其使能量提取装置依照本发明的第二方面操作。
下面将參考后面的附图来描述本发明的典型实施例，在附图中图1为连接到电网并实现本发明的风カ涡轮发电机的示意图；图2为用在图1的风カ涡轮发电机中的液压马达的示意图；及图3为在图1的风カ涡轮发电机运行期间发电机和液压马达的运行的流程图。
具体实施例方式图1示出采用风カ涡轮发电机(WTG) 100形式的本发明的示例实施例，其用作能量提取装置，并连接到电カ网络101。WTG包括可转动地安装到塔105的机舱103，该机舱具有安装在其上的支撑三个叶片109的毂107，它们被合称为转子110。连接到机舱外部的风カ计111提供测量的风速信号113到控制器112。在机舱处的转子速度传感器115为控制器提供转子速度信号117，该信号表示转轴的当前转动速率。在示例系统中，可以通过倾角致动器119改变每个叶片对风的仰角，该致动器与控制器交换倾角致动信号以及倾角感测信号 121。毂通过用作可转动轴的转子轴125被直接连接到泵129，其在转子旋转的方向127上转动。泵具有到液压马达131的流体连接，后面将參考图2来进ー步描述该液压马达。在泵和液压马达之间的流体连接是通过分别连接到它们的高压端口和低压端ロ的高压歧管133和低压歧管135，并且是直接连接(意思是没有介于其间的阀会限制流动)。泵和液压马达优选直接安装到彼此，从而在它们之间和内部形成高压歧管和低压歧管。进料泵137从储存库139连续抽吸流体到低压歧管，该低压歧管连接到低压蓄能器141。低压释放阀143使流体从低压歧管通过热交換器144返回到储存库，该热交換器可操作以影响工作流体的温度并可以经由热交換器控制线146受到控制器的控制。高压歧管、低压歧管、泵、马达和储存库形成液压回路。平滑蓄能器145连接到在泵和液压马达之间的高压歧管。第一高压蓄能器147和第二高压蓄能器149 (每个用作工作流体容器)分别通过第一隔离阀148和第二隔离阀150连接到高压歧管。第一和第二高压蓄能器可具有不同的预加压力，并且，可以有另外的具有更宽范围的预加压カ的高压蓄能器。第一和第二隔离阀的状态由控制器通过第一和第二隔离阀信号151、152分别设定。在高压歧管中的流体压カ用压カ传感器153測量，该压カ传感器向控制器提供高压歧管压カ信号154。可选地，压カ传感器也可以测量流体温度并提供流体温度信号到控制器。高压释放阀155连接高压和低压歧管。液压马达通过发电机轴159连接到用作负载的发电机157。发电机通过接触器161连接到电カ网络，该接触器从发电机和接触器控制器163接受接触器控制信号162，并可操作以选择性地连接发电机到电カ网络或者将发电机从电カ网络隔离。发电机和接触器控制器从供电信号167和发电机输出信号169接受电压、电流和频率的测量值，所述测量值分别由电カ供应传感器168和发电机输出传感器170测得，发电机和接触器控制器将这些信号传送到控制器112，并依照来自控制器的发电机和接触器控制信号175通过调整场电压发生器控制信号165来控制发电机的输出。泵和马达向控制器报告它们各自轴的瞬时角位置和转动速度以及液压油的温度和压力，控制器经由泵致动信号和泵轴信号171以及马达致动信号和马达轴信号173设定它们各自的阀的状态。控制器分别从远程控制器(在图中未示出)接收协调信号177和发送监控信号179到所述远程控制器。监控信号典型地包括高压歧管的压カPs和蓄能器的压カPacc，以及转子速度Wr。当然监控信号还可包括对监控WTG的状态和功能有用的任何数值。控制器使用功率放大器180放大倾角致动信号、隔离阀信号、泵致动信号和马达致动信号。图2示出电子换向液压泵/马达形式的液压马达131，该马达包括多个工作室202 (分别被分配字母A到H)，所述工作室具有由汽缸204的内表面和活塞206限定的容积，活塞被离心凸轮209从可转动轴208驱动并且在汽缸内往复运动以循环地改变工作室的容积。可转动轴被牢固地连接到发电机轴159井随着发电机轴转动。液压马达可包括多个轴向隔开的成排工作室，它们被类似地隔开的离心凸轮从同一轴驱动。轴位置和速度传感器210确定轴的瞬间角位置和转动速度，并且通过信号线211 (为马达致动和马达轴信号173的一部分)通知控制器112，这使控制器能够确定每个工作室循环的瞬间相位。控制器典型地是微处理器或者微控制器，其在使用中运行所储存的程序。控制器可采用多个微处理器或微控制器的形式，它们可以分布开并且它们可以单独执行控制器的整体功能的ー个子集。工作室每个与电致动面密封提升阀214形式的低压阀(LPV)相关联，所述阀面向内侧朝向与它们相关的工作室，并且能够操作以选择性地密封从工作室延伸到低压管道216的通道，所述低压管道一般在使用中用作流体的槽或净源头并且可以连接一个或几个工作室，或者事实上如此处所示那样，全部连接到低压端ロ 217，该低压端ロ流体连接到WTG的低压歧管135。LPV是常开螺线管关闭阀，当在工作室内的压カ小于或等于在低压歧管内的压カ时(即，在进气冲程期间)所述阀被动地打开，以将工作室与低压歧管流体连通，但是在控制器经由LPV控制线218 (是马达致动和马达轴信号173的一部分)的主动控制下能够被选择性关闭，以便让工作室脱离与低压歧管的流体连通。可以使用替代的电子控制阀，例如常闭螺线管打开阀。工作室每个还和压カ致动输送阀形式的高压阀(HPV) 220相关联。HPV从工作室向外打开，并可操作以密封从工作室延伸到高压管道222的通道，所述高压管道在使用中用作流体的槽或净源头并可以连接ー个或几个工作室，或者事实上如此处所示那样，全部连接到高压端ロ 224 (用作液压马达的入口)，该高压端ロ与高压歧管133流体连通。HPV用于常闭压カ打开止回阀，其在工作室内的压カ超过高压歧管内的压カ时被动地打开。HPV还用作常闭螺线管打开止回阀，一旦HPV被相关工作室内的压カ打开，控制器可以经由HPV控制线226 (作为马达致动和马达轴信号173的一部分)选择性地保持该阀打开。典型地，HPV不能对抗高压歧管中的压カ被控制器打开。另外，在高压歧管中有压カ但是在工作室中没有压カ的情况下，HPV可以在控制器的控制下打开，或者可以部分打开，例如如果阀是根据TO2008/029073或者W02010/029358中公开的阀类型并且根据其公开的方法操作的话。现在将參考图3来描述WTG的操作300。在整个操作中，液压泵连续将流体从低压歧管泵送到高压歧管，井随着风速的波动而不断改变排出速率，控制器改变液压泵的排量以优化性能(诸如施加在叶片上的扭矩)。在活动状态301中，液压马达通过例如EP0361927、EP0494236和EP1537333中描述的过程执行马达驱动循环，通过引用将上述文献的内容结合于本申请中。在这个过程中，控制器通过在相关工作室循环的最小容积点之前的短时间内主动关闭一个或更多LPV，关闭到低压歧管的路径(这导致在工作室中的流体被压缩冲程的剰余部分压缩)，而选择通过液压马达从高压歧管排出流体的净速率。当相关HPV上的压カ平衡时相关HPV打开，并且少量流体通过相关HPV被引出。然后控制器主动保持相关HPV在打开状态，典型地直到接近相关工作室循环中的最大容积，允许来自高压歧管的流体进入并且施加扭矩到转轴。在端ロ 217、224上的箭头显示流体在马达模式中的流动；在泵送模式中，如下面讨论的那样，流动变得相反。压カ释放阀228可保护液压马达不受损坏。通过这样的过程，液压马达经由转轴驱动发电机转子，产生被输出到电网的电力。液压马达轴的转动速率以及其相位，典型地由产生的电カ与电网同相(即，发电机和液压马达必须关于电网的频率以固定频率转动，并且在相对于它的合适相位下转动)的要求所決定。液压马达典型地在基本固定的工作流体的排出速率下被驱动，该速率被选择以提供最优的从转子到电网的有效电カ传递。由于在工作室容积的每次循环期间，工作流体的排量可以由控制器选择，工作流体的排出速率可以在一定程度上改变，同时继续在正确频率和相位下驱动发电机。现在參考图3，在正常操作300期间不时地，控制器决定302要停止液压马达。例如，因为储存在高压蓄能器中的工作流体的量或者在高压歧管中的工作流体的压カ已经降低到阈值以下，或者由于其它操作原因，而这样做。为了关闭液压马达，控制器降低液压马达的工作流体排出速率，直到发电机的电输出功率变成零。优选地，在几秒钟时间内逐渐完成上述动作以避免工作流体的排出速率的突然改变干扰液压系统。一旦电输出功率已经减小到零，控制器指示发电机接触器控制器163打开接触器161并将发电机的电输出与电网隔尚开303。由于此时液压马达提供的扭矩仅仅足以弥补发电机的损耗，液压马达和发电机不会加速至超过它们正常运行期间的速度。然后控制器改变304阀控制信号的定时，以使液压马达执行泵送循环。为了产生泵送循环，控制器发送控制信号以关闭接近相关工作室的循环中的最大容积点的LPV的一个或更多个，关闭到低压歧管的路径，并由此引导流体在后面的压缩冲程中通过相关HPV排出。与正常操作相比，为了指挥泵送循环，控制器不发送控制信号以在任何工作室的膨胀冲程中保持一个或更多HPV打开。控制器能够选择工作室容积循环的发生泵送循环的比例，并且也能够改变LPV关于变化的工作室容积的关闭的精确相位，以选择工作流体在每次循环中的净排量。当液压马达和发电机朝向低于发电机的正常(连接电网的)操作速度的阈值速度减速时，控制器发出指令让发电机和接触器控制器降低场激励，从而发电机终端电压与速度成比例地降低，在阈值速度下达到零值。控制器监控液压马达或发电机的速度305，当它们几乎静止时，控制器关闭电操作阀306，使得液压马达的LPV打开和液压马达的HPV关闭。这个过程的效果是发电机转子快速減速，但是转子的角动能并未消散而是通过从低压歧管泵送工作流体到高压歧管而储存起来。过后，控制器决定310重启液压马达。这可以发生，例如因为储存在高压蓄能器中的工作流体的量或者在高压歧管中的压カ已经超过阈值，或者因为其它操作性原因。控制器接着发送控制信号到电子控制阀以使液压马达象以前一样执行311马达驱动循环。最初，控制器选择液压马达的净排量，以使液压马达的轴以及因此发电机转子迅速加速，以便让发电机转子接近在正确频率下为电网发电313所需要的角速度。控制器监控315液压马达或发电机的速度，当该速度到达阈值时，接通到发电机激励线圈的电流312，并且控制器选择液压马达的净排量，使得发电机转子的相位和频率集中于发电所需要的正确相位和频率。典型地，在此期间，液压马达将以明显低于前面的加速阶段期间的速率的速率排出工作流体。对液压马达和发电机转子来说，需要大量能量输入以到达正确的转动频率，而该能量从储存在高压歧管和高压蓄能器中的加压流体形式的能量获得。一旦发电机转子在正确频率和相位下转动，以与电网同步地发电313，发电机和接触器控制器得到指令以重新连接314发电机到电网。然后控制器继续在其正常活动模式下操作301液压马达。通过在液压马达被切換到休眠状态下时执行ー些泵送循环，WTG储存能量，所述能量在后面可用于重启液压马达以及让发电机转子到达用于发电的正确频率。因而，与已知WTG(其中发电机被允许继续转动，逐渐将其动能耗散为热量)对比，损失的转动动能较少。尽管液压马达是休眠的，液压泵继续被涡轮驱动，并且加压流体积累在高压蓄能器中。因此本发明能够显著地节约能量。与让发电机在一段时间内自然地逐渐停止相比，可以在休眠状态中避免旋转损失。另ー个好处是由于来自发电机转子的能量被用于加压工作流体，在正常操作期间在高压歧管中的最小工作压カ及/或让发电机快速启动所需要的储存在高压蓄能器中的液压流体的量，与否则会出现的情况相比较小(因为捕获发电机的动能的步骤将増大高压歧管中的压カ从而足以从液压马达重启发电机)，或者额外的压カ或者加压流体的供应可以让发电机能够更快地达到一定速度。在一些实施例中，液压回路将包括ー个以上的并联液压马达，每个马达驱动发电机。在这种情况中，液压马达可以被单独操作，从而在不同时刻操作不同数量的液压马达。例如，在具有相同发电容量的两个发电机的WTG中，在最大额定输出功率的54%下接受能量，优选地，让ー个发电机一直打开而让两个发电机在某些时间都打开。这样，通过上面描述的方法，一个发电机或者两个发电机可以依次被关闭一段时间并随后被重启。本领域技术人员将认识到，可以使用能够选择性地执行泵送循环的替代类型的液压马达。并且，取决于所使用的特定机器以及设计者的目标，可以在一定范围内改变连接发电机到电网或从电网断开发电机，改变发电机激励电流，以及在发电机的加速和減速期间改变工作流体通过液压马达的排出速率。对那些本领域技术人员来说，其它的落入本发明范围内的改变和变化也是显而易见的。
权利要求
1.一种从可再生能源提取能量的能量提取装置，该装置包括控制器和液压回路，该液压回路包括 至少一个液压泵和至少一个液压马达， 所述液压泵或每个液压泵由转轴驱动，所述转轴被可再生能源驱动， 所述液压马达或每个液压马达驱动负载，液压回路还包括低压歧管和高压歧管，所述低压歧管从所述至少一个液压马达运送工作流体到所述至少一个液压泵，所述高压歧管以从所述至少一个液压泵运送流体到所述至少一个马达， 所述液压泵或每个液压泵和所述液压马达或每个液压马达每个包括周期性改变容积的多个工作室以及多个阀，所述阀用于调节工作流体在每个工作室与所述高压歧管和低压歧管之间的净排量，与每个工作室相关的至少一个阀为电子控制阀，所述电子控制阀能够由控制器操作，以选择由每个所述工作室在工作室容积的每个循环中排出的工作流体的体积，由此调节所述至少一个液压泵和所述至少一个液压马达的工作流体净排出速率， 其特征在于，所述一个或更多液压马达能够在活动状态和休眠状态之间切换并且至少一个液压马达能够操作以执行泵送循环，其中控制器构造成使所述至少一个液压马达在相应的马达被切换到休眠状态时执行一个或更多泵送循环，以便由此利用来自相应负载的能量将工作流体从低压歧管泵送到高压歧管。
2.根据权利要求1所述的能量提取装置，其中负载是具有转子的发电机，而来自相应负载的能量是来自转子转动的转动动能。
3.根据权利要求2所述的能量提取装置，其中控制器构造成交替地在休眠状态或活动状态下操作一些或全部液压马达，其中在休眠状态下，所述至少一个液压马达的工作流体的净排量小于在活动状态下的工作流体的净排量的十分之一，而在活动状态下，所述至少一 个液压马达在连续场合下具有基本相同的工作流体净排出速率。
4.根据权利要求2或3所述的能量提取装置，其中发电机包括通过隔离器与电网电通信的输出端，所述能量提取装置构造成在液压马达处于休眠状态时将发电机的输出端与电网隔离。
5.根据权利要求1所述的能量提取装置，其中高压歧管与至少一个工作流体容器连续或选择性流体连通。
6.根据权利要求5所述的能量提取装置，其中当所述至少一个液压马达执行泵送循环时，有工作流体净流入所述至少一个工作流体容器，而在液压马达被切换到活动状态时，有工作流体净流出所述至少一个工作流体容器。
7.根据权利要求1所述的能量提取装置，其中在能量提取装置的操作模式中，泵能够操作以在液压马达处于休眠状态时继续接受能量并从低压歧管排出工作流体到高压歧管。
8.根据权利要求1所述的能量提取装置，其中能量提取装置为风力涡轮发电机。
9.一种控制用于从来自可再生能源的能量流提取能量的能量提取装置的方法，该装置包括控制器和液压回路，该液压回路包括 至少一个液压泵和至少一个液压马达， 所述至少一个液压泵由转轴驱动，所述转轴被可再生能源驱动， 所述液压马达或每个液压马达驱动负载， 低压歧管，其从液压马达运送工作流体到液压泵，高压歧管，其从液压泵运送流体到液压马达， 所述至少一个液压泵和所述至少一个液压马达每个包括周期性改变容积的多个工作室以及多个阀，所述阀用于调节工作流体在每个工作室与高压歧管和低压歧管之间的净排量，与每个工作室相关的至少一个阀为电子控制阀，所述电子控制阀能够由控制器操作以选择由每个所述工作室在工作室容积的每个循环中排出的工作流体的体积，由此调节所述至少一个液压泵和所述至少一个液压马达的工作流体净排出速率， 其特征在于，至少一个所述液压马达能够操作以执行泵送循环，所述方法包括在相应马达从活动状态切换到休眠状态时使所述至少一个所述液压马达执行一个或更多泵送循环，以便由此利用来自相应负载的能量将工作流体从低压歧管泵送到高压歧管。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述方法包括将相应液压马达从活动状态切换到泵送状态再到休眠状态，在活动状态下它执行马达驱动循环，在泵送状态下它执行一个或更多泵送循环，在休眠状态下通过相应的液压马达只有最少的或者没有从高压歧管到低压歧管的工作流体净排量。
11.根据权利要求9所述的方法，其中所述至少一个液压马达中的一个或更多交替地在休眠状态或活动状态下被操作，其中在活动状态下，所述至少一个液压马达在连续场合下具有基本相同的工作流体净排出速率，而在休眠状态下，所述至少一个液压马达的工作流体的净排量小于在活动状态下的工作流体的净排量的十分之一。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中在液压马达处于休眠状态的能量提取装置的操作模式中，泵继续接受能量和从低压歧管排出工作流体到高压歧管。
13.根据权利要求12所述的方法，其中当液压马达被从休眠状态切换到活动状态时，电子控制阀被操作以使工作室排出净量工作流体的工作室容积循环的比例经过至少一个中间值增加。
14.一种储存程序代码的计算机可读存储介质，当被根据权利要求1的能量提取装置的控制器执行时，使能量提取装置依照权利要求9的方法操作。
全文摘要
一种分离涡轮发电机(100)，或者其它能量提取装置，其具有被转轴(125)驱动的液压泵(129)和驱动发电机(157)的液压马达(131)。当发电机被关闭时，它执行一个或更多泵送循环以加压高压歧管，因此从发电机转子回收角动能，所述角动能在以后可以用来重新加速发电机转子到用于电网(101)的正确操作速度。提高了整体能量效率并且作为结果，可以降低高压歧管最小操作压力。
文档编号F03D9/00GK103052795SQ20118003638
公开日2013年4月17日 申请日期2011年7月6日 优先权日2011年7月6日
发明者丹奈尔·杜姆诺夫, 尼尔·考德威尔 申请人:三菱重工业株式会社