[发明专利]风轮发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种将转子的旋转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的风轮发电机以及该风轮发电机的操作方法。

背景技术

近年来，从保护环境的视角看，使用利用作为可再生能源的一种形式的风能的风轮发电机正变得流行。

该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。术语“额定”意指预期的最大运行状态并且例如可适用于速度、压力、流量、排量或功率。在使用中可短时期地、通常不超过几分钟并且仅间歇地超过额定状态。

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，液压泵由多个活塞和缸的组以及凸轮构成，所述凸轮使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，液压泵由多个活塞和缸的组、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保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 7436086B

发明内容

技术问题

具有制造较大风轮发电机来提高发电效率的趋势。然而，在较大风轮发电机中，叶片的尖端周向速度也变得较快。这带来诸如噪音(叶片的风噪音)、机鸟互撞(野生鸟与叶片碰撞)的问题。并且较高的转速由于轴承的摩擦热而导致温度升高的问题。然而，专利文献1、2和3中都没有公开如何采取措施来克服诸如噪音、机鸟互撞和轴承的摩擦热的问题。

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种采取措施来克服诸如噪音、机鸟互撞和轴承的摩擦热的问题的风轮发电机及其操作控制方法。

问题的解决方案

本发明提出了一种风轮发电机，该风轮发电机包括：毂；主轴，其联接到该毂；发电机，其将从该主轴传输的旋转能转化成电功率；可变排量式的液压泵，其通过该主轴旋转；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；控制单元，其具有泵控制器和马达控制器，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；以及操作模式选择单元，其使操作模式在正常操作模式与低转速操作模式之间切换，该低转速操作模式的主轴的额定转速比正常操作模式的主轴的额定转速低。

在该风轮发电机中，该操作模式选择单元选择正常操作模式或具有主轴的较低额定转速的低转速操作模式。当需要采取措施来克服诸如噪音、机鸟互撞、轴承的摩擦热的问题时能够选择该低转速操作模式。

在上述风轮发电机中，液压泵的额定排量和高压油管的额定压力中的至少一个可在低转速操作模式中比正常操作模式中大。另外，低转速操作模式中的电功率的额定输出可与正常操作模式中的电功率的额定输出基本相同。此外，操作模式选择单元可根据环境状况来选择正常操作模式或低转速操作模式。