[发明专利]无级增速型的风力发电系统

说明书

技术领域

本发明属于风力发电的新能源技术领域，具体地涉及一种无级增速型的风力发电系统。

背景技术

目前，现有的风力发电系统的能量转换装置为多级增速的齿轮箱结构，但是，齿轮箱的传动比为固定值，不能随着风速的变化而改变，同时齿轮箱的故障率较高而且维修不方便。

直驱形式的风力发电机的风轮与发电机直接联结，虽然没有了齿轮箱的故障，但是，直驱型电机的极对数过多，体积庞大，成本高昂，而且重量比较重，不易于吊装。

变速恒频技术是风电中新发展起来的一种变速运行和恒定频率并网的发电方式。当风速低于额定风速，而且风力发电机与电网连接时，风电的频率要与电网频率保持一致，而发电机的转速可根据风速的情况实时的进行调整，以便于捕获最大的风能量。现有风电系统的变速恒频方法是采用电气控制方式的，该方式需要造价昂贵的整流与逆变设备，该类设备不仅能量损失比较大，而且使得发电系统的结构庞大复杂，电气控制系统的大功率调速可靠性比较差，结构很复杂。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种无级增速型的风力发电系统，通过可以无级调速控制的三级差动行星齿轮一级平行轴齿轮系的动力分汇流增速机构，将风轮捕获的风能转化为发电机的电能并入电网中，通过调节电液比例溢流阀的控制信号来实现增速比和主轴转速的连续无级的调节，进而稳定发电机转速和发电的频率，实现系统的变速恒频运行。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种无级增速型的风力发电系统，包括风轮，主轴，无级调速机构，三级差动行星齿轮增速机构，液压系统，高速轴以及发电机，系统各部分的连接关系为：风轮通过主轴与无级调速机构相连接，无级调速机构通过三级差动行星齿轮增速机构的第一级行星架与三级差动行星齿轮增速机构连接，三级差动行星齿轮增速机构通过高速轴与发电机连接，风轮的输入能量为风能，其输出动能输入到主轴中，主轴的输出动能输入到无级调速机构，无级调速机构可连续无级的控制和改变其输入转速，稳定其输出转速，并将其输出到后续的三级差动行星齿轮增速机构，三级差动行星齿轮增速机构通过一定传动比的增速传动，将输入的功率和动力传递到高速轴，高速轴的转速与发电机同步，以便于将动能输出到发电机中，发电机将高速轴输入的能量转变为电能并送入电网中。

优选地，所述无级调速机构为常闭式，动压粘性润滑传动与控制的调速机构，该机构主要设置有并排布置在端盖上的一组单作用弹簧复位型的调速液压缸，主动滑膜副组，被动滑膜副组，机构各部分的连接关系为：主轴通过其右端的外齿与主动滑膜副组的内齿相啮合而连接，主动滑膜副组与被动滑膜副组通过其中间油液的动压粘性作用而连接，被动滑膜副组的外齿与第一级行星架左端的内齿相啮合而连接，而第一级行星架与三级差动行星齿轮增速机构)连接。

优选地，所述三级差动行星齿轮增速机构为三级形式的差动行星齿轮和一级的平行轴齿轮系的动力分汇流增速机构，其中，第一级行星架与第二级内齿圈固定连接，并将功率分流输入到第二级行星架和第二级内齿圈，第二级行星架与第一级太阳轮和第一级内齿圈相啮合连接，并将其功率输入到第一级太阳轮；第二级内齿圈与第二级行星轮相啮合连接，并将其功率输入到第二级行星轮和第三级内齿圈；第一级太阳轮与第三级行星架固定连接，并将其功率输入到第三级行星架；第三级行星架分别与第三级内齿圈和第三级太阳轮相啮合，第三级内齿圈与第三级行星架的功率汇合并经过第三级太阳轮输出到平行轴输入齿轮，平行轴输入齿轮与高速轴齿轮相啮合，并将功率通过高速轴齿轮输出到高速轴上。

优选地，所述液压系统由液压润滑供油系统和液压控制系统两部分构成，二者使用共同的油箱，

所述液压润滑供油系统的作用为向无级调速机构供油以形成工作油膜，实现机构的动压剪切润滑传动，并将产生的热量通过冷却器散掉，同时实现对无级调速机构主要零部件润滑的作用，液压润滑供油系统的主油管路中主要设置了第二液压泵，第三过滤器，冷却器和溢流阀，第二电动机带动第二液压泵.工作，第二液压泵通过液压管路与第三过滤器和冷却器相连接，冷却器与无级调速机构的润滑油进油口相连接，油箱中的液压油经过第三过滤器，液压泵，冷却器进入无级调速机构为其供油润滑并冷却，溢流阀用以调节润滑供油系统的压力，并可作为系统安全阀，第二压力表安装于旁路并与液压控制系统通过可调节流器相连，检测并反馈润滑油路的压力大小；