專利名稱：靜壓差動調速式風電機組主傳動裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種靜壓差動調速式風力發電機組中的主傳動裝置，尤其適用于發電功率在300KW左右的直接上網發電機組。
背景技術：
風能作為一種清潔的可再生能源，蘊含潛力巨大，越來越受到世界各國的重視，但由于其主傳動裝置的復雜及維修成本較高等原因制約著風電的發展。目前現有市場上的風力發電機組主要分為兩種無齒輪(直驅式)風力發電機組和齒輪風力發電機組。直驅式風力發電機組，是一種由風力直接驅動發電機，這種發電機采用多極電機與葉輪直接連接進行驅動的方式，免去齒輪箱這一傳統部件。優點是低風速時高效率、低噪音、高壽命、減小機組體積、降低運行維護成本等，但是由于發電機的功率隨風速變化大，以及永磁電機其自身的諸多缺點限制其應用，目前未成為風力發電的主流。齒輪風力發電機組是目前風電的主流，現有的風力發電機組的主傳動裝置是由風輪、傳動軸、增速箱、發電機組成。風輪在風能的驅動下轉動，風輪裝在傳動軸上，傳動軸通過聯軸器帶動增速器轉動，增速器的輸出軸通過聯軸器與發電機的輸入軸相連，帶動發電機轉動。由于自然界中風速是不斷變化著的，時高時低，因而風輪的轉速也會隨著風速的變化而發生變化，使得驅動發電機的轉速不是一個恒定的值，因而通常的解決放案有兩種一是需要變頻器、變壓器等大功率電子器件， 從而增加風力發電機機組的復雜性，增加機頭的質量。二是采用某些調速裝置，使發電機恒速工作，但這些調速裝置通常都較為復雜，成本較高。上述兩種風電主傳動裝置存在以下幾點不足1無齒輪風力發電機組功率波動較大，對電瓶和電網有大的沖擊。2齒輪風力發電機組需要復雜的調速變頻裝置。
發明內容
為了解決現有的風電機組主傳動裝置由于風力的不穩定性，使驅動發電機的轉速不是一個恒定的值，需要變頻器、變壓器等大功率電子器件，加重機頭質量和維修成本等問題，本發明提供一種風力發電機組中的靜壓差動調速式主傳動裝置，該傳動裝置結構簡單緊湊易于實現、傳動效率高、低維修成本、高可靠性，適用的風速變化范圍大，恒定發電機輸入軸轉速，從而達到使風力發電機組發出的電的頻率及功率保持恒定目的的風力發電機組的主傳動裝置。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是該傳動裝置包括行星齒輪2，其特征在于，一個行星架1上安裝三個行星齒輪2，三個行星齒輪同時與一端的內齒圈3和太陽輪4嚙合，惰輪5則與另一端的內齒圈和定軸中心輪6嚙合；定量液壓馬達9帶動的定軸中心齒輪6，定量液壓馬達9的入油口通過液壓管道II 10與變量液壓泵11的出油口連接，變量液壓泵11的出油口通過液壓管道I 7連接油箱8，定軸中心齒輪6與惰輪5嚙合；發電機輸入軸13上安裝輸出齒輪12，輸出齒輪12與調速齒輪16嚙合，調速齒輪16帶動變量液壓泵輸入軸15旋轉；變量液壓泵輸入軸15端的齒輪與發電機輸入軸13端的齒輪嚙合；排
3量調節執行機構17與電子控制單元18連接，電子控制單元18連接兩個測速傳感器14，兩個測速傳感器14分別安裝在風機上和發電機輸入軸13上。其中，發電機輸入軸13上安裝一個輸出齒輪12，輸出齒輪12與調速齒輪16嚙合。其中，定量液壓馬達9受變量液壓泵11驅動，其轉速受變量液壓泵驅流量調節；變量液壓泵的排量調節執行機構受電子控制單元調節；電子控制單元18接受來自風機和發電機輸入軸的測速傳感器的信號反饋并作出相應的判斷。本發明的優點有1此傳動裝置對電網的優點包括低諧波效應；精確的有功和無功功率調節；零壓降和高短路電流。2此傳動裝置對風電設備的優點包括結構簡單緊湊，傳動效率高；低維護成本和高發電效；無滑環、無電刷，可靠性更高；無需變頻器、變壓器等大功率電子器件，有效降低機頭質量；無需斷路器保護變頻器；無需無功功率補償裝置。
圖1靜壓差動調速式風電機組主傳動裝置工作原理圖
具體實施例方式如圖所示，不同風速下葉輪和發電機輸入軸的轉速也隨之變化，測速傳感器14將采集來的葉輪和發電機輸入軸13的轉速數據經過處理后反饋給電子控制單元，電子控制單元發出指令控制執行機構，執行機構調節變量液壓泵11的排量。發電機輸入軸13上安裝輸出齒輪12，輸出齒輪12與調速齒輪16嚙合，調速齒輪16帶動變量液壓泵輸入軸15旋轉，軸轉速恒定，泵輸出流量隨排量變化而變化。變量液壓泵11通過液壓管道II 10輸送油液驅動定量液壓馬達9，變量液壓泵11通過流量變化調節定量液壓馬達9的輸出轉速，定量液壓馬達9帶動定軸中心輪6旋轉。行星差速機構有兩個自由度，齒圈3和行星架1為原動件，當行星架1輸入轉速變化時，變量液壓泵11驅動定量液壓馬達9，定量液壓馬達9 改變定軸中心輪6轉速，惰輪5的轉速隨之改變，繼而改變與之嚙合的行星差速機構內齒圈 3的轉速，使得太陽輪4軸維持恒定的轉速(1500rpm)。行星差速機構有兩個自由度，齒圈和行星架為原動件，從而保證了輸出軸(太陽輪)有恒定的轉速。行星差動齒輪2的輸出軸(即發電機的輸入軸1 上安裝一個齒輪12與另一個相配合的從動齒輪16嚙合，從動齒輪軸端安裝一個變量液壓泵，齒輪軸帶動液壓泵旋轉， 液壓泵驅動定量液壓馬達。風機上安裝測速傳感器，測速傳感器將采集的信號經過處理，然后將信號反饋給電子控制單元，液壓泵排量受電子控制單元調節隨風機轉速變化而改變， 液壓泵輸入轉速恒定，泵輸出流量隨排量變化而變化。液壓泵通過流量變化調節液壓馬達的輸出轉速，液壓馬達調節行星差動輪系的齒圈轉速實現輸出軸的恒速輸出，從而達到使發電機變速恒頻工作的目的。
權利要求
1.靜壓差動調速式風電機組主傳動裝置，包括行星齒輪(2)，其特征在于，一個行星架 (1)上安裝三個行星齒輪(2)，三個行星齒輪同時與一端的內齒圈(3)和太陽輪(4)嚙合，惰輪(5)與另一端的內齒圈(3)和定軸中心輪(6)嚙合；定量液壓馬達(9)帶動的定軸中心齒輪(6)，定量液壓馬達(9)的入油口通過液壓管道II (10)與變量液壓泵(11)的出油口連接； 變量液壓泵(11)的出油口通過液壓管道I (7)連接油箱(8)；定軸中心齒輪(6)與惰輪(5) 嚙合；發電機輸入軸(1 上安裝輸出齒輪(12)，輸出齒輪(12)與調速齒輪(16)嚙合，調速齒輪(16)帶動變量液壓泵輸入軸(15)旋轉；變量液壓泵輸入軸(15)端的齒輪與發電機輸入軸(1 端的齒輪嚙合；排量調節執行機構(17)與電子控制單元(18)連接，電子控制單元(18)連接兩個測速傳感器(14)，兩個測速傳感器(14)分別安裝在風機上和發電機輸入軸(13)上。
2.根據權利要求1所述的靜壓差動調速式風力發電機組主傳動裝置，其特征在于，發電機輸入軸(13)上安裝一個輸出齒輪(12)，輸出齒輪(12)與調速齒輪(16)嚙合。
3.根據權利要求1所述的靜壓差動調速式風力發電機組主傳動裝置，其特征在于，定量液壓馬達(9)受變量液壓泵(11)驅動，其轉速受變量液壓泵驅流量調節；變量液壓泵的排量調節執行機構受電子控制單元調節；電子控制單元(18)接受來自風機和發電機輸入軸的測速傳感器的信號反饋并作出相應的判斷。
全文摘要
本發明涉及一種靜壓差動調速式風力發電機組中的主傳動裝置。該傳動裝置發電機輸入軸(13)上安裝一個輸出齒輪(12)，輸出齒輪(12)與調速齒輪(16)嚙合。定量液壓馬達(9)受變量液壓泵(11)驅動，其轉速受變量液壓泵驅流量調節；變量液壓泵的排量調節執行機構受電子控制單元調節；電子控制單元(18)接受來自風機和發電機輸入軸的測速傳感器的信號反饋并作出相應的判斷。測速傳感器采集信息反饋給電子控制單元，控制執行機構改變變量泵流量，驅動定量泵帶動定軸中心輪改變轉速，中心輪通過惰輪帶動齒圈，使行星差速機構在一個原動件(行星架)速度情況下，改變另一個原動件(齒圈)，從而使太陽輪轉速恒定，達到發電機輸入軸轉速恒定的目的。因而無需變頻器、變壓器等大功率電子器件，有效降低機頭質量，簡化操作方法，提高了發電機組的使用壽命和對風速變化的適應能力。
文檔編號F16H47/04GK102506017SQ201110374148
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月22日 優先權日2011年11月22日
發明者劉金剛, 鞏招兵, 張小鵬, 彭柳絮 申請人:江麓機電科技有限公司