CN104696170B - 一种混合传动风力发电*** - Google Patents

一种混合传动风力发电*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种混合传动风力发电***，其包括叶轮、增速行星轮系、分流装置、同步发电机和调速液压***，所述叶轮和所述增速行星轮系的输入轴相连接。所述分流装置包括第一齿轮副、分流行星齿轮和第二齿轮副，所述第一齿轮副包括相啮合的第一齿轮和第二齿轮，所述分流行星齿轮包括行星架、太阳轮、行星轮和齿圈，所述第二齿轮副包括相啮合的第三齿轮和第四齿轮。所述调速液压***包括变量液压泵、定量液压马达、蓄能器和油箱。该混合传动风力发电***采用机械‑液压混合传动方式，集成了机械传动的高效率与液压传动的柔性传动特点，且同步发电机与分流行星齿轮的太阳轮相连接，分流行星齿轮的齿圈可以避免因高速旋转引起的故障。

Description

一种混合传动风力发电***
技术领域
本发明属于风力发电领域，具体涉及一种混合传动风力发电***。
背景技术
风力发电***运行环境复杂，所受不同载荷的工况众多，载荷值多变，使齿轮箱、叶轮主轴等传动部件承受的转速及转矩波动剧烈，导致风力发电***的传动装置故障频发，维修成本居高不下。伴随着风力发电***的大型化、海上风电扩展的趋势，风力发电***的运行维护成本问题更加突出。据统计数据，风力发电***中齿轮箱部分故障维修成本最高，齿轮箱故障的高发期出现在投入运行后的5～8年间，这与风力发电***的设计寿命15～20年存在明显差异。风力发电***运行寿命和维护成本，以及传动***的可靠性关乎整个风电行业的发展。
对于并网型风力发电***，要求风力发电***有“变速恒频”的功能，即在风速低于额定值时，风力发电***时刻保持最佳能量捕获状态；在风速高于额定值时，风力发电***能够维持发电机转速在额定值。目前，齿轮箱传动式风力发电***大多采用电力电子设备实现这一功能。采用电力电子设备不仅使成本提高，而且会产生电能损失，向电网注入有害谐波电能。
在现有的风力发电***中，也有用液压***作为其传动装置的。液压传动可以有效地缓和突变的风载荷对风力发电***承载的波动和冲击，稳定功率输出。但相比于齿轮箱传动，液压传动的整体效率偏低。并且，与叶轮连接的液压泵需具有大排量低转速特性，需要专业的设计与制造，极大地提高了成本。
公开号为CN103277252A的发明专利公开了一种用于并网型风力发电***的机械-液压混合传动装置，该机械-液压混合传动装置将发电机与行星轮系的齿圈直接连接，导致齿圈需要与发电机同步进行高速旋转，齿圈的过高转速容易使行星轮系发生故障并使其损坏。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种混合传动风力发电***，该混合传动风力发电***采用机械-液压混合传动方式，集成了机械传动的高效率与液压传动的柔性传动特点，且同步发电机与分流行星齿轮的太阳轮相连接，分流行星齿轮的齿圈可以避免因高速旋转引起的故障。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
一种混合传动风力发电***，其包括叶轮、增速行星轮系、分流装置、同步发电机和调速液压***，所述叶轮和所述增速行星轮系的输入轴相连接。所述分流装置包括第一齿轮副、分流行星齿轮和第二齿轮副，所述第一齿轮副包括相啮合的第一齿轮和第二齿轮，所述分流行星齿轮包括行星架、太阳轮、行星轮和齿圈，所述第二齿轮副包括相啮合的第三齿轮和第四齿轮。所述调速液压***包括变量液压泵、定量液压马达、蓄能器和油箱。
所述第一齿轮与所述变量液压泵相连接，所述第二齿轮分别与所述增速行星轮系的输出轴、行星架相连接。所述第三齿轮与所述定量液压马达相连接，所述第四齿轮与所述齿圈为一体式结构且能同步旋转。所述太阳轮与所述同步发电机相连接。
进一步的，所述变量液压泵的进口分别与所述定量液压马达的出口、所述油箱相连通，所述变量液压泵的出口分别与所述定量液压马达的进口、所述蓄能器的出口相连通。
进一步的，所述调速液压***还包括溢流阀、第一单向阀、第二单向阀和截止阀。所述第一单向阀的进口与所述变量液压泵的出口相连通，所述第一单向阀的出口分别与所述定量液压马达的进口、所述溢流阀的进口、所述截止阀的出口相连通。所述第二单向阀的进口与所述油箱相连通，所述第二单向阀的出口分别与所述变量液压泵的进口、所述溢流阀的出口相连通。所述截止阀的进口与所述蓄能器的出口相连通。
采用本发明具有如下的有益效果：
1、本发明所述的混合传动风力发电***，采用机械-液压混合传动方式，实现了叶轮捕获能量的分流传动，兼具机械传动的高效率和液压传动的柔性传动特点。
2、本发明所述的混合传动风力发电***，采用调速液压***，通过调节变量液压泵的排量，达到变速恒频效果，实现风能的最大功率捕获及电网友好的效果。同时，调速液压***减小了风速突变或负载变化造成的***冲击和扭矩波动，使混合传动风力发电***能够平稳运行，改善机械传动工况，降低齿轮箱的故障率。
3、本发明所述的混合传动风力发电***，通过调速液压***中蓄能器吸收、释放能量，起到削峰填谷的作用。在保证混合传动风力发电***平稳运行前提下，提高混合传动风力发电***的整体能量利用率。
4、本发明所述的混合传动风力发电***，调速液压***采用闭式液压回路，液压执行元件的回油直接与变量液压泵的吸油腔相连，结构紧凑，用油量少，只需很小的油箱，节省空间，同时可以降低泄漏，减少污染。
附图说明
图1为本发明实施例一种混合传动风力发电***的机械传动结构示意图；
图2为本发明实施例一种混合传动风力发电***的调速液压***工作原理图；
图3为本发明实施例一种混合传动风力发电***的分流装置的功率流动示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照附图1和附图2。一种混合传动风力发电***，其包括叶轮1、增速行星轮系2、分流装置30、同步发电机4和调速液压***50，所述叶轮1和所述增速行星轮系2的输入轴相连接。所述叶轮1捕获风能，并驱动所述增速行星轮系2旋转，将所述增速行星轮系2的输出转速提高到一定值。所述增速行星轮系2通过所述分流装置30、所述调速液压***50将能量传递给所述同步发电机4，所述同步发电机4输出电能给电网或者负载。
所述分流装置30包括第一齿轮副31、分流行星齿轮32和第二齿轮副33，所述第一齿轮副31包括相啮合的第一齿轮311和第二齿轮312，所述分流行星齿轮32包括行星架321、太阳轮322、行星轮323和齿圈324，所述第二齿轮副33包括相啮合的第三齿轮331和第四齿轮332。
所述调速液压***50包括变量液压泵51、定量液压马达52、蓄能器53、油箱54、溢流阀55、第一单向阀56、第二单向阀57和截止阀58。所述调速液压***50为闭式液压回路。
所述第一齿轮311与所述变量液压泵51相连接，所述第二齿轮312分别与所述增速行星轮系2的输出轴、行星架321相连接。所述第三齿轮331与所述定量液压马达52相连接，所述第四齿轮332与所述齿圈324为一体式结构且能同步旋转。所述太阳轮322与所述同步发电机4相连接。
所述第一单向阀56的进口与所述变量液压泵51的出口相连通，所述第一单向阀56的出口分别与所述定量液压马达52的进口、所述溢流阀55的进口、所述截止阀58的出口相连通。所述第二单向阀57的进口与所述油箱54相连通，所述第二单向阀57的出口分别与所述变量液压泵51的进口、所述溢流阀55的出口、所述定量液压马达52的出口相连通。所述截止阀58的进口与所述蓄能器53的出口相连通。
所述变量液压泵51的作用：通过调节所述变量液压泵51的排量实现所述混合传动风力发电***的“变速恒频”控制效果，实现风能的最大功率捕获以及电网友好的效果。
所述蓄能器53的作用：所述蓄能器53可以吸收风速突变或者负载变化引起的***冲击和转矩波动，缓和机械传动中齿轮副的载荷波动，并且减小液压***压力波动。另外，所述蓄能器53在高风速捕获能量过多时存储能量，低风速捕获能量少时释放能量，起到削峰填谷的作用，提高混合传动风力发电***的能量利用率。
参照附图3。所述混合传动风力发电***在运行时，所述分流装置30起到功率分流(附图3中虚线所示为功率流)的作用。所述叶轮1捕获的风能，较大部分能量依次通过所述分流行星齿轮32的行星架321、行星轮323、太阳轮322传递至所述同步发电机4；另外，所述叶轮1捕获的风能，较小部分能量通过第一齿轮副31、调速液压***50、第二齿轮副33、齿圈324、行星轮323、太阳轮322传递至所述同步发电机4。
因此，所述混合传动风力发电***以能量的机械传动为主，以能量的液压传动为辅。既保留了机械传动的高效率特点，又引入了液压传动的柔性特点，能够很大程度地缓和突变的风载荷对混合传动风力发电***承载的波动和冲击，使混合传动风力发电***能够平稳运行，改善机械传动工况，降低齿轮箱的故障率。在所述调速液压***50辅助传递能量的同时，还可以调节叶轮转速使其变速运行，实现最大功率捕获控制。
所述混合传动风力发电***的一例实施例如下所述：
叶轮输入转速范围为9.8转/分至17.3转/分；增速行星轮系2采用一级行星齿轮(传动比为5.8)和一级齿轮副(传动比为4.39)结构；第一齿轮副31的传动比为3，分流行星齿轮32的传动比为2，第二齿轮副33的传动比为1；调节所述变量液压泵51的排量，使所述变量液压泵51的转速范围为750转/分至1320转/分，相应的，定量液压马达52的转速范围为90转/分至375转/分，则可使所述同步发电机4的转速工作在额定转速1500转/分附近。

Claims (3)

1.一种混合传动风力发电***，其包括叶轮(1)、增速行星轮系(2)、分流装置(30)、同步发电机(4)和调速液压***(50)，所述叶轮(1)和所述增速行星轮系(2)的输入轴相连接，其特征在于：所述分流装置(30)包括第一齿轮副(31)、分流行星齿轮(32)和第二齿轮副(33)，所述第一齿轮副(31)包括相啮合的第一齿轮(311)和第二齿轮(312)，所述分流行星齿轮(32)包括行星架(321)、太阳轮(322)、行星轮(323)和齿圈(324)，所述第二齿轮副(33)包括相啮合的第三齿轮(331)和第四齿轮(332)；所述调速液压***(50)包括变量液压泵(51)、定量液压马达(52)、蓄能器(53)和油箱(54)；
所述第一齿轮(311)与所述变量液压泵(51)相连接，所述第二齿轮(312)分别与所述增速行星轮系(2)的输出轴、行星架(321)相连接；所述第三齿轮(331)与所述定量液压马达(52)相连接，所述第四齿轮(332)与所述齿圈(324)为一体式结构且能同步旋转；所述太阳轮(322)与所述同步发电机(4)相连接。
2.按照权利要求1所述的一种混合传动风力发电***，其特征在于：所述变量液压泵(51)的进口分别与所述定量液压马达(52)的出口、所述油箱(54)相连通，所述变量液压泵(51)的出口分别与所述定量液压马达(52)的进口、所述蓄能器(53)的出口相连通。
3.按照权利要求2所述的一种混合传动风力发电***，其特征在于：所述调速液压***(50)还包括溢流阀(55)、第一单向阀(56)、第二单向阀(57)和截止阀(58)；所述第一单向阀(56)的进口与所述变量液压泵(51)的出口相连通，所述第一单向阀(56)的出口分别与所述定量液压马达(52)的进口、所述溢流阀(55)的进口、所述截止阀(58)的出口相连通；所述第二单向阀(57)的进口与所述油箱(54)相连通，所述第二单向阀(57)的出口分别与所述变量液压泵(51)的进口、所述溢流阀(55)的出口相连通；所述截止阀(58)的进口与所述蓄能器(53)的出口相连通。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106321363B (zh) * 2016-11-07 2019-03-26 燕山大学 一种机液混合传动风力发电机组
CN107013635A (zh) * 2017-05-05 2017-08-04 郭嘉辉 一种机械式功率输出变换装置
CN116566120B (zh) * 2023-05-04 2023-11-17 北京动科瑞利文科技有限公司 一种智能调节型发电机组

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101737460A (zh) * 2008-11-13 2010-06-16 通用电气公司 具有多个太阳小齿轮的行星齿轮箱
EP2568197A1 (en) * 2011-09-12 2013-03-13 Jtekt Corporation Power generating device
CN103277252A (zh) * 2013-04-10 2013-09-04 浙江大学 一种并网型风力机控制方法
CN103835892A (zh) * 2014-02-25 2014-06-04 北京巴付勒传动技术有限公司 一种风力发电机传动结构

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101737460A (zh) * 2008-11-13 2010-06-16 通用电气公司 具有多个太阳小齿轮的行星齿轮箱
EP2568197A1 (en) * 2011-09-12 2013-03-13 Jtekt Corporation Power generating device
CN102996366A (zh) * 2011-09-12 2013-03-27 株式会社捷太格特 发电设备
CN103277252A (zh) * 2013-04-10 2013-09-04 浙江大学 一种并网型风力机控制方法
CN103835892A (zh) * 2014-02-25 2014-06-04 北京巴付勒传动技术有限公司 一种风力发电机传动结构

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