[发明专利]基于液压传动的风力发电机组及其变速恒频控制方法

摘要

本发明公开了一种基于液压传动的风力发电机组及其变速恒频控制方法，涉及风力发电领域，包括叶轮及与叶轮依次连接的第一联轴器、液力变速器、第二联轴器和永磁同步发电机，液力变速器包括壳体、能量传递单元、补油单元和控制器。本发明可以通过液压传动方式实现较大范围的变速恒频工况，减轻传动系统的转矩转速波动，降低传动系统的故障率，同时液压变速器将传统变量泵变量马达传动系统的功能进行了整合，极大的减轻了整个装置的体积和质量，提高能量利用率；在并网前通过检测发电机转速，由控制器控制液压变速器的转速比，给发电机输入合适的转速，使得发电机的输出频率满足并网需求，使得风轮捕捉到最大风能。

主权项

1.一种基于液压传动的风力发电机组，包括叶轮(1)、第一联轴器(2)和第二联轴器(12)，其特征在于，还包括液力变速器和永磁同步发电机(13)，所述第一联轴器(2)和所述第二联轴器(12)分别设置在所述液力变速器的两端，所述叶轮(1)通过所述第一联轴器(2)与所述液力变速器可转动的连接，所述永磁同步发电机(13)通过所述第二联轴器(12)与所述液力变速器可转动的连接；所述液力变速器包括壳体(3)、能量传递单元、补油单元和控制器(24)，所述控制器(24)用于控制所述补油单元的补油量，所述能量传递单元置于所述壳体(3)内；所述能量传递单元包括配油轴(4)、与所述配油轴(4)一端端面依次连接的分流仓(8)、导轮(9)、涡轮(10)和涡轮轴(11)，所述配油轴(4)、导轮(9)、涡轮(10)和涡轮轴(11)均同轴设置，所述壳体(3)对应所述配油轴(4)的另一端设有开口，所述壳体(3)对应所述涡轮轴(11)的一端设有开口；所述配油轴(4)内部沿轴向设有进油管(5)和出油管(6)，所述出油管(6)与所述分流仓(8)连通，所述配油轴(4)内部沿轴向设有多组排油装置，每组排油装置所在平面与所述配油轴(4)的轴向垂直，每组排油装置包括均匀设置的多个柱塞(14)，所述柱塞(14)的腔体与所述进油管(5)和所述出油管(6)连通；所述壳体(3)靠近所述涡轮(10)一端设有多组出油口，所述出油口与所述进油管(5)的进油口(17)通过循环管路(26)连通，所述补油单元与所述循环管路(26)连通；所述配油轴(4)另一端设有第一转速传感器(27)，所述出油管(6)的排油口(7)设有压力传感器(28)，所述涡轮轴(11)输出端设有第二转速传感器(29)，每个所述柱塞(14)上均设有行程开关传感器(30)、应力传感器(31)和响应开关(32)，所述控制器(24)分别与所述行程开关传感器(30)、应力传感器(31)、响应开关(32)、第一转速传感器(27)、第二转速传感器(29)及压力传感器(28)通过信号线连接，用于根据各传感器采集到的值来控制所述补油单元的补油量；所述排油装置共有40组，每组所述排油装置包括9个所述柱塞(14)，每个所述柱塞(14)的腔体均通过第一单向阀(33)与所述进油管(5)连通，每个所述柱塞(14)的腔体均通过第二单向阀(34)和所述出油管(6)连通，所述第一单向阀(33)和所述第二单向阀(34)方向相反，40组所述排油装置以等间距设置在所述配油轴(4)上，靠近所述分流仓(8)的一组排油装置为第一组排油装置，与所述第一组排油装置相邻的为第二组排油装置，所述第一组排油装置围绕所述配油轴(4)沿逆时针方向转动9度，即为所述第二组排油装置的设置方向，以此类推，前一组排油装置围绕所述配油轴(4)沿逆时针方向转动9度即为其后一组排油装置的设置方向；所述补油单元包括第一补油单元和第二补油单元，所述第一补油单元包括第一单向阀(18)、液压泵(19)和第一过滤器(21)，所述第一单向阀(18)的一端与所述循环管路(26)连接，所述第一单向阀(18)的另一端依次连接液压泵(19)和第一过滤器(21)，所述液压泵(19)还连接电动机(20)，所述电动机(20)与所述控制器(24)通过信号线连接，所述第二补油单元包括第二单向阀(22)和第二过滤器(23)，所述第二单向阀(22)的一端与所述循环管路(26)连接，所述第二单向阀(22)的另一端与所述第二过滤器(23)连接。