CN115289194A - 传动链、风力发电机组及其发电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种传动链、风力发电机组及其发电方法，传动链包括主齿轮箱、调速齿轮箱和电机组；主齿轮箱包括主输入轴、主轴承、差动行星级，准行星级及普通行星级；电机组包括同步发电机及调速电机；调速齿轮箱采用差动行星齿轮传动。该传动链采用差动行星和准行星齿轮传动，将来自风轮的动力进行分流、合流，降低了准行星级齿圈和差动行星级行星架载荷，提高了可靠性；在一些实施例中，主轴承采用双列圆锥轴承，使得轮毂、主齿轮箱、主机架布置更加紧凑，有效缩短传动链长度，降低了风轮重量在塔架上产生的弯矩；采用了调速齿轮箱，通过控制调速电机转速使得同步发电机转速恒定，实现同步发电机发出的电能直接并网，电能质量高。

Description

传动链、风力发电机组及其发电方法

技术领域

本发明涉及一种传动链、风力发电机组及其发电方法。

背景技术

随着风力发电机组在电网中的比重越来越大，电网对风电机组并入电网的电能质量要求越来越高。申请公开号为CN202215429U的中国专利已公开了一种差动齿箱调速型同步风力发电机组的控制***，通过在该常规三级齿箱的输出端增加差动行星调速齿箱，来代替变流器，通过同步发电机进行发电，使得发出的电能可以直接并入电网，同时也提高了电能质量。但是，该专利公开的差动行星调速齿箱仅适用于主齿轮箱第三级是平行级的情况。

对于常规风力发电机组，传动链中主齿轮箱由一级行星、两级平行级或两级行星、一级平行级齿轮传动组成，来自风轮的动力完全集中传递至主齿轮箱的第一行星级，使得第一行星级承受较大的载荷，对于第一行星级的性能要求较高，从而使得齿箱的整体成本较高。

目前市场上出现的半直驱风力发电机组，传动链中主齿轮箱由三级行星齿轮传动组成，发电机与主齿轮箱集成在一起，发电机采用中速永磁电机，在中速永磁电机和电网之间布置有全功率变流器，一方面全功率变流器成本高，另一方面电能质量差。

发明内容

本发明要为了解决上述的至少一个技术问题，提供一种传动链、风力发电机组及其发电方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明公开了一种传动链，所述传动链包括主齿轮箱、调速齿轮箱和电机组；所述主齿轮箱包括主输入轴、主轴承、差动行星级、准行星级及主输出轴；所述调速齿轮箱采用差动行星齿轮传动；所述电机组包括同步发电机及变频电机，所述主输入轴同时与所述准行星级和所述差动行星级连接，所述准行星级输出至所述差动行星级，所述差动行星级与所述主输出轴连接，所述主输出轴与所述调速齿轮箱连接，所述调速齿轮箱同时与所述同步发电机和所述变频电机连接。

较佳地，所述差动行星级包括差动行星级太阳轮、差动行星级行星架、差动行星级行星轮及差动行星级齿圈，所述差动行星级行星架与所述主输入轴连接，所述差动行星级齿圈与所述准行星级连接。

较佳地，所述准行星级包括准行星级太阳轮、准行星级行星架、准行星级行星轮和准行星级齿圈，所述准行星级齿圈与所述主输入轴连接，所述准行星级太阳轮与所述差动行星级齿圈连接。

在本方案中，来自轮毂的动力传递给主输入轴后，一部分传递给准行星级齿圈，一部分传递给差动行星级行星架；传递给准行星级齿圈的动力经过准行星级齿轮传动增速降扭后通过准行星级太阳轮传递给差动行星级齿圈；传递至差动行星级行星架的动力和差动行星级齿圈的动力共同作用于差动行星级行星轮合流并传递至差动行星级太阳轮输出。该主齿轮箱采用差动行星和准行星齿轮传动实现功率分流、合流，降低了准行星级齿圈和差动行星级行星架载荷，使得主齿轮箱功率密度增大、体积减小，可靠性提高，进而降低主齿轮箱的整体成本。

较佳地，所述差动行星级行星轮通过柔性销轴固定于所述差动行星级行星架上；

和/或，所述准行星级行星轮通过柔性销轴固定于所述准行星级行星架上。

在本方案中，采用上述结构形式，使得载荷在行星轮之间平均分配，实现均载，进而提高齿轮的寿命。

较佳地，所述准行星级太阳轮通过锥形盘连接于所述差动行星级齿圈；和/或，所述准行星级太阳轮和所述差动行星级齿圈为整体浮动件。

在本方案中，通过锥形盘使得准行星级太阳轮和差动行星级齿圈连接，连接结构简单，通过将准行星级太阳轮和差动行星级齿圈设置为浮动件，保证齿面接触更均匀，受力更好，提高齿轮组的可靠性。

较佳地，所述主轴承的外圈与所述主输入轴连接，所述主轴承的内圈与所述准行星级行星架连接。

在本方案中，采用上述结构形式，将差动行星级布置在主轴承前端、准行星级布置在主轴承内部、普通行星级布置在主轴承的后端，取消了轴承座，缩短了传动链的长度，使传动链更加紧凑，降低了整体成本。

较佳地，所述主轴承为双列圆锥轴承。

较佳地，所述传动链还包括普通行星级，所述普通行星级包括普通行星级太阳轮、普通行星级行星架、普通行星级行星轮和普通行星级齿圈，所述普通行星级行星架分别与所述差动行星级太阳轮和所述准行星级太阳轮连接，所述普通行星级太阳轮与所述调速齿轮箱连接。

较佳地，所述调速齿轮箱包括调速级太阳轮、调速级行星架、调速级行星轮和调速级齿圈；所述调速级行星架与所述普通行星级太阳轮连接；所述调速级齿圈与所述同步发电机连接；所述调速级太阳轮与所述变频电机连接。

在本方案中，来自调速级行星架、调速级太阳轮、调速级齿圈的动力在调速级行星轮处汇集，调速级行星架为输入，调速级齿圈为输出，调速级太阳轮即可为输入也可为输出。调速级行星架与普通行星级太阳轮连接，将由主齿轮箱传递来的风力发电机组风轮的动力传递给调速级行星轮；调速级太阳轮与变频电机连接并从变频电机获得调速转速，调速级行星轮将调速级行星架的输入转速与调速级太阳轮的调速转速合成后形成调速级齿圈恒定的输出转速输出至同步发电机。为保证同步发电机转速恒定不变，变频电机的工作模式要根据风轮转速的变化而变化，当风轮转速低于临界转速，变频电机为发电机，变频电机驱动调速级太阳轮向调速级行星轮输入动力；当风轮捕获的能量超过变频电机的能力时，松开同步发电机刹车***，变频电机当作电动调速机，保证同步发电机输入转速稳定，同步发电机开始工作；当风轮转速达到一定时候以后，变频电机当作发电调速机，与同步发电机同时发电。

较佳地，所述电机组还包括同步发电机刹车***和调速电机刹车***。

本发明继续公开了一种风力发电机组，所述风力发电机组包括如上所述的传动链。

较佳地，所述风力发电机组还包括风轮，所述风轮和所述主输入轴均与所述主轴承的外圈连接；

和/或，所述风力发电机组还包括主机架，所述准行星级包括准行星级行星架，所述主机架与所述准行星级行星架及所述主轴承内圈连接。

在本方案中，采用上述结构形式，风带动风轮转动，进而将动力通过主轴承外圈传至主输入轴。将差动行星级设于轮毂的后腔体中，将准行星级布置在主轴承内圈腔体中，将普通行星级设于主机架的前腔体中，有效利用了相关空间，缩短了机舱长度，降低了的成本；同时风力发电机组的主机架、差动行星级行星架法兰、主轴承内圈固定在一起，缩短了风轮中心与塔架中心的距离，减小了风轮重量在塔架上产生的弯矩。

较佳地，所述风力发电机组还包括风轮锁定装置和与之相匹配的风轮锁定盘，所述风轮锁定装置设置于所述主机架上，所述风轮锁定盘与主轴承的外圈连接。

在本方案中，采用上述结构形式，可以通过风轮锁定装置与风轮锁定盘的配合，控制主轴承的转动，进而锁定风轮。

本发明继续公开了一种风力发电机组的发电方法，其利用传动链，和/或风力发电机组，所述发电方法包括：风轮捕获的能量通过所述传动链传递；当上述风轮捕获能量的功率低于第一临界功率时，所述变频电机当作发电机，由所述变频电机进行发电；当所述风轮捕获能量的功率高于第一临界捕获能量的功率，所述变频电机当作电动调速机，由所述同步发电机进行发电，所述变频电机用于调节所述同步发电机的输入转速；当所述风轮捕获能量的功率高于第二临界功率时，所述变频电机当作发电调速机，所述变频电机和所述同步发电机同时进行发电。

在本方案中，采用上述结构形式，使得变频电机工作模式灵活多样，在小风时可以让主电机休息，在中等风速时作为电动机可以让主电机的输入转速稳定，在高风速时作为发电机不仅可以让主电机的输入转速稳定、同时可以减轻主电机的负担。

较佳地，当所述风轮捕获能量的功率低于第一临界功率时，锁定同步发电机刹车***。

在本方案中，采用上述结构形式，通过锁定同步发电机***，在风轮捕获能量的功率低时，同步发电机无需工作，降低了同步发电机的负担。

本发明实施例的积极进步效果在于：

差动行星和准行星齿轮传动将来自风轮的动力进行分流、合流，降低了准行星级齿圈和差动行星级行星架载荷，使得主齿轮箱功率密度增大、体积减小，可靠性提高；将主齿轮箱准行星级布置在主轴承内部，实现将主齿轮箱差动行星级布置在轮毂后部腔体，主齿轮箱基本行星级、调速齿轮箱、同步发电机、变频电机布置在主机架前部腔体，有效缩短了传动链的长度，降低了风轮对塔架的弯矩；由于增加了调速齿轮箱，可以根据风轮转速，通过改变变频电机转速及工作模式控制调速级太阳轮的转速来保证调速级齿圈转速恒定不变，使得同步发电机转速稳定在同步转速、发出的电频率与电网频率保持一致，不用经过变流器，直接并网，电能质量高。

附图说明

图1为本发明实施例的传动链的示意图；

图2为本发明实施例的风力发电机组的示意图。

附图标记说明：

风力发电机组100

传动链1

主齿轮箱11

差动行星级111

差动行星级行星轮1111

差动行星级行星架1112

差动行星级齿圈1113

差动行星级太阳轮1114

准行星级112

准行星级齿圈1121

准行星级太阳轮1122

准行星级行星架1123

准行星级行星轮1124

普通行星级113

普通行星级行星轮1131

普通行星级太阳轮1132

普通行星级齿圈1133

主输入轴114

主轴承115

调速齿轮箱12

调速级行星轮121

调速级齿圈122

调速级太阳轮123

电机组13

同步发电机131

变频电机132

同步发电机刹车***133

变频电机刹车***134

风轮2

叶片21

轮毂22

主机架3

风轮锁定盘4

风轮锁定装置5

变频器6

变压器7

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在的实施例范围之中。

如图1和图2所示，本实施例提供了一种传动链1，传动链1包括主齿轮箱11、调速齿轮箱12和电机组13，主齿轮箱11包括主输入轴114、主轴承115、差动行星级111、准行星级112、普通行星级113以及主输出轴，调速齿轮箱12采用差动行星齿轮传动，电机组13包括同步发电机131和变频电机132，主输入轴114分别与差动行星级111和准行星级112连接，准行星级112输出至差动行星级111，差动行星级111与普通行星级113连接，普通行星级113通过主输出轴与调速齿轮箱12连接，调速齿轮箱12与同步发电机131和变频电机132连接。具体地，轮毂22的功率自主输入轴114输入后，一部分传入至准行星级112，另一部分传入至差动行星级111。轮毂22输出功率分流后可以在差动行星级111进行汇合，并通过差动行星级111传入至普通行星级113。采用上述结构形式，轮毂22的输出功率通过分流传递至主齿轮箱11，进而降低了主齿轮箱11输入端所承受的载荷，降低了对输入端的性能要求，使得主齿轮箱11功率密度增大、体积减小，可靠性提高，进而降低主齿轮箱11的整体成本。

请参阅图1进行理解，差动行星级111包括差动行星级太阳轮1114、差动行星级行星架1112、差动行星级行星轮1111以及差动行星级齿圈1113，差动行星级太阳轮1114通过差动行星级行星架1112与主输入轴114连接，差动行星级太阳轮1114通过差动行星级齿圈1113与准行星级112连接。具体地，功率自主输入轴114输入后，一部分功率经过差动行星级行星架1112经差动行星级行星轮1111传递至差动行星级太阳轮1114；另一部分的功率经过准行星级112经差动行星级行星轮1111也传入至差动行星级太阳轮1114。采用上述结构形式，使得轮毂22的输出功率进行分流传输，并在差动行星级行星轮1111进行汇合，并通过差动行星级太阳轮1114输入至普通行星级113。采用上述结构形式，沿输出功率的传递方向，降低了差动行星级太阳轮1114前级轮系的载荷，降低了差动行星级太阳轮1114前级轮系的性能要求，进一步降低了主齿轮箱11的成本。

在具体使用时，差动行星级行星架1112相当于差动行星级111的输入端，功率分流作用，降低了对差动行星级行星架1112性能要求；另外，自准行星级112输入的功率，同样由于功率分流作用可以降低对差动行星级齿圈1113性能的要求。即采用上述结构形式，不仅可以降低对输入端性能的要求，如果差动行星级太阳轮1114有前级轮系，也可以降低差动行星级太阳轮1114前级轮系的性能要求，使得主齿轮箱11功率密度增大、体积减小，可靠性提高，进一步降低了主齿轮箱11的成本。

差动行星级行星轮1111通过柔性销轴固定在差动行星级行星架1112上，准行星级行星轮1124通过柔性销轴固定于所述准行星级行星架1123上。采用上述结构形式，使得载荷在行星轮之间平均分配，实现均载，进而提高齿轮的寿命。在其他实施例中，也可通过柔性螺栓固定在行星架上，在此不做进一步限制。

具体地，差动行星级行星轮1111和准行星级112行星轮的每个行星轮均采用柔性销结构均载，柔性销结构的柔性销轴与其相应的行星架过盈配合，柔性销结构的销套与柔性销轴过盈配合，销套用于支撑相应的行星轮系的行星轴承和行星轮。当每个行星轮系的齿圈与太阳轮的两个切向力施加于行星轮上时，来自行星架上悬臂柔性销轴的弯曲引起的角度绕度能够被反方向来自柔性销轴另一端悬臂销套的弯曲引起的角度绕度所抵消，使每个行星轮平行浮动，进而使载荷在每个行星轮之间平均分配，实现均载，进而提高齿轮的寿命。

请参阅图1进行理解，准行星级112包括准行星级齿圈1121、准行星级太阳轮1122、准行星级行星架1123和准行星级行星轮1124，主输入轴114通过准行星级齿圈1121通过准行星级行星轮1124与准行星级太阳轮1122连接，准行星级太阳轮1122与差动行星级齿圈1113连接。通过准行星级太阳轮1122与差动行星级齿圈1113，使得自准行星级齿圈1121输入的功率在经过准行星级行星轮1124以及准行星级太阳轮1122后，通过差动行星级齿圈1113输入至差动行星级行星轮1111。采用上述结构形式，提高了主齿轮箱11结构的紧凑性，从而降低了传动链1的长度，使得主齿轮箱11功率密度增大、体积减小，可靠性提高，进而降低了主齿轮箱11的成本。

在具体使用时，准行星级112中的准行星级齿圈1121、准行星级行星轮1124和准行星级太阳轮1122只传递自准行星级112输入的功率，降低了对准行星级齿圈1121、准行星级行星轮1124和准行星级太阳轮1122性能的要求，也可以降低主齿轮箱11的性能要求。

准行星级太阳轮1122通过锥形盘连接于差动行星级齿圈1113，提高了连接的简单性。具体地，准行星级太阳轮1122通过锥形盘与差动行星级齿圈1113连接成一体，该整体与相关部件没有主轴承115连接固定，在轴向与径向都是自由的(具体设计时，会限定自由移动距离)，所以它们是浮动的。与柔性销行星轮啮合，传动时会相互自适应，使得齿面均载效果更好，可提高齿轮的寿命。在其他实施例中，准行星级太阳轮1122也可以通过螺栓等形式与差动行星级齿圈1113进行连接，在此不对连接方式进行限定。

准行星级太阳轮1122和差动行星级齿圈1113为浮动件，保证齿面接触更均匀，受力更好，提高齿轮组的可靠性。

如图1所示，主轴承115的外圈与主输入轴114连接，主轴承115的内圈与准行星级行星架1123连接。采用上述结构形式，将主齿轮箱11布置在主轴承115前端，准行星级112布置在主轴承115内部、普通行星级113布置在主轴承115的后端，取消了轴承座，有效缩短传动链1的长度，降低了整体成本。具体地，主轴承115为双列圆锥轴承，进一步提高了传动链1结构的紧凑性。

在其他实施例中，主轴承115也可以为圆锥滚子轴承等形式，在此不作限制。

普通行星级113包括普通行星级行星轮1131、普通行星级齿圈1133、普通行星级行星架和普通行星级太阳轮1132，普通行星级行星轮1131与差动行星级111连接，普通行星级行星架分别与差动行星级太阳轮1114和准行星级太阳轮1122连接，普通行星级太阳轮1132与调速齿轮箱12连接。具体地，普通行星级行星轮1131与差动行星级111的连接，普通行星级齿圈1133与普通行星级行星轮1131连接，使得差动行星级111的转动可以传递至普通行星级行星轮1131。由于普通行星级行星轮1131和普通行星级太阳轮1132相互连接，使得普通行星级行星轮1131的转动可以传递至普通行星级太阳轮1132，并通过普通行星级太阳轮1132传入至调速齿轮箱12。

在具体使用时，主齿轮箱11的总传动比可达50～100，提高了主齿轮箱11的整体传动比，使得主齿轮箱11可以适应各种工作环境，提高了主齿轮箱11输出转速，降低了输出扭矩，可以使电机组13体积更小，提高了风力发电机组100的结构紧凑性，有效降低电机组13的成本。

主齿轮箱11还设有后箱体，后箱体的一端与准行星级行星架1123固定连接，后箱体的另一端连接于电机组13，后箱体与发电机的直径小于主机架3前法兰的直径。

请参阅图1进行理解，调速齿轮箱12包括调速级太阳轮123、调速级行星架、调速级行星轮121和调速级齿圈122，调速级行星轮121分别与普通行星级113和调速级齿圈122连接，调速级太阳轮123分别与调速级行星轮121和变频电机132连接，调速级齿圈122与同步发电机131连接。采用上述结构形式，普通行星级113将转动传递至调速级行星轮121，并由调速级行星轮121传递至调速级齿圈122。通过调速级齿圈122的转动带动同步发电机131转动从而实现同步发电机131的发电。

来自调速级行星架、调速级太阳轮123、调速级齿圈122的动力在调速级行星轮121处汇集，调速级行星架为输入，调速级齿圈122为输出，调速级太阳轮123即可为输入也可为输出。调速级行星架与普通行星级太阳轮1132连接，将由主齿轮箱11传递来的风力发电机组风轮的动力传递给调速级行星轮121；调速级太阳轮123与变频电机132连接并从变频电机132获得调速转速，调速级行星轮121将调速级行星架的输入转速与调速级太阳轮123的调速转速合成后形成调速级齿圈122恒定的输出转速输出至同步发电机131。为保证同步发电机131转速恒定不变，变频电机132的工作模式要根据风轮2转速的变化而变化，当风轮2转速低于临界转速，变频电机132为发电机，变频电机132驱动调速级太阳轮123向调速级行星轮121输入动力；当风轮2捕获的能量超过变频电机132的能力时，松开同步发电机刹车***133，变频电机132当作电动调速机，保证同步发电机131输入转速稳定，同步发电机131开始工作；当风轮2转速达到一定时候以后，变频电机132当作发电调速机，与同步发电机131同时发电。

请参阅图1和图2进行理解，调速级齿圈122通过同步发电机131的转子与电网连接。变频电机132由变频器6控制，变频电机132依次通过变频器6和变压器7与电网连接，从电网获得电能或向电网输送电能。具体地，同步发电机131采用高压电机，仅绝缘等级提高，由于省去了变压器7，综合成本更低。具体地，变频电机132工作模式灵活多样，在小风时可以让主电机休息，在中等风速时作为电动机可以让主电机的输入转速稳定，在高风速时作为发电机不仅可以让主电机的输入转速稳定、同时可以减轻主电机的负担。另外，变频电机132可以作为单叶片21盘车电机使用，有效降低工装成本及安装成本。

在具体使用时，调速级齿圈122作为输出通过同心轴与同步发电机131连接；调速级太阳轮123通过空心轴与变频电机132连接。由于采用了变频电机132及调速齿轮箱12，可以输出稳定的转速给同步发电机131，该发电机同时采用高压电机，这样发出的电能可以直接并入电网，也可以用低压或中压发电机，通过变压器7再并入电网。

在具体使用时，来自轮毂22的功率传递给主输入轴114后，一部分传递给准行星级齿圈1121，一部分传递给差动行星级行星架1112；传递给准行星级齿圈1121的功率经过准行星级112齿轮传动增速降扭后通过准行星级太阳轮1122传递给差动行星级齿圈1113；通过差动行星级太阳轮1114将差动行星级行星架1112的功率与差动行星级齿圈1113的功率合流输出至普通行星级行星轮1131。由于普通行星级行星轮1131和普通行星级太阳轮1132相互连接，并且普通行星级太阳轮1132与使得普通行星级行星轮1131经过普通行星级太阳轮1132传递至调速级行星轮121。调速级行星轮121与调速级齿圈122，并且调速级齿圈122与同步发电机131连接。此外，调速级太阳轮123与调速级行星轮121连接，并且调速级太阳轮123与变频电机132连接。

同步发电机131相对于变频电机132靠近主齿轮箱11，提高了风力发电机组100结构的紧凑性，降低了主齿轮箱11的成本。

电机组13还包括同步发电机刹车***133和变频电机刹车***134，用于辅助叶片变桨气动刹车***刹车并控制风力发电机组停机。

在具体使用时，在小风速的时候，锁定同步发电机刹车***133，变频电机132当作发电机，此时变频电机132带动调速级太阳轮123转动，并将其转动转递至调速级行星轮121，并通过调速级行星轮121传动至调速级齿圈122中。即，自普通行星级太阳轮1132传动的功率和变频电机132自调速级太阳轮123传递的功率在调速级行星轮121进行汇合，从而保障了同步发电机131输入转速稳定；当风轮2捕获的能量超过变频电机132的能力时，松开变频电机刹车***134，变频电机132当作电动机，保证同步发电机131输入转速稳定，同步发电机131开始工作；当风轮2转速达到一定时候以后，变频电机132当作发电机，与同步发电机131同时发电。

采用上述传动链1，使得其吊装方式灵活，传动链1可以和机舱一起在车间装配，到风场安装轮毂22；也可以和轮毂22装配，到风电场后整体套入机舱；还可以将传动链1直接运往风场，与机舱、轮毂22现场装配。

如图2所示，本实施例还提供了一种风力发电机组100，风力发电机组100包括传动链1。采用上述结构形式，将传动链1应用于风力发电机组100，从而提高了风力发电机组100结构的紧凑性，降低了风力发电机组100的整体成本。

风力发电机组100还包括风轮2，风轮2和主输入轴114均与主轴承115的外圈连接。采用上述结构形式，风带动风轮2转动，进而使得风轮2的转动可以通过主轴承115传入至主输入轴114。

风力发电机组100还包括主机架3，准行星级112包括准行星级行星架1123，主机架3与准行星级行星架1123及主轴承115内圈连接。

差动行星级111设置于风轮2的后腔体中，准行星级112设置于主轴承115内圈腔体中，普通行星级113设置于主机架3的前腔体中。采用上述结构形式，减小了风力发电机组100的占用的体积，有效利用了相关空间，缩短了机舱长度，降低了风力发电机组100的成本，同时风力发电机组100的主机架3、准行星级行星架1123法兰、主轴承115内圈固定在一起，缩短了风轮2中心与塔架中心的距离，减小了风轮2重量在塔架上产生的弯矩。

在具体使用时，风轮2包括叶片21及轮毂22，风机的容纳腔位于轮毂22的后腔体中。

风力发电机组100还包括风轮锁定装置5和与之相匹配的风轮锁定盘4，风轮锁定盘4设置于主轴承115的外圈的后端，风轮锁定装置5设置于主机架3上。

主齿轮箱11的主输入轴114与主轴承115外圈、风轮锁定盘4、风轮2、通过螺栓连接固定为一体。主轴承115内圈与准行星级行星架1123、主机架3通过螺栓连接固定为一体。风轮2和主机架3通过主轴承115分为旋转和固定两个部分。

来自风轮2的载荷，推力、弯矩通过双列圆锥轴承圆锥滚子传递给主机架3；主输入轴114还与准行星级齿圈1121、差动行星级行星架1112连接，扭矩通过主输入轴114传递给准行星级齿圈1121和差动行星级行星架1112，实现功率分流。由于在风轮2和主机架3之间仅布置双列圆锥轴承外圈及相关部件的法兰，有效缩短了风轮2中心到塔架中心的距离，有效降低风轮2重量在塔架上产生的弯矩。

本实施例继续提供了一种风力发电机组的发电方法，其利用传动链，和/或风力发电机组，发电方法包括：风轮2捕获的能量通过传动链1传递；当风轮2捕获能量的功率低于第一临界功率时，变频电机132当作发电机，由变频电机132进行发电；当风轮2捕获能量的功率高于第一临界功率时，并且低于第二临界功率时，变频电机132当作电动调速机，由同步发电机131进行发电，变频电机132用于调节同步发电机131的输入转速；当风轮2捕获能量的功率高于第二临界功率时，变频电机132当作发电调速机，变频电机132和同步发电机131同时进行发电。具体地，自普通行星级太阳轮1132传动的功率和变频电机132自调速级太阳轮123传递的功率在调速级行星轮121进行汇合，从而保障了同步发电机131输入转速稳定；变频调速电机132驱动调速级太阳轮123向调速级行星轮121输入动力；当风轮2捕获的能量超过变频电机132的能力时，松开同步发电机刹车***133，变频电机132当作电动调速机，保证同步发电机131输入转速稳定，同步发电机131开始工作；当风轮2转速达到一定时候以后，变频电机132当作发电调速机，与同步发电机131同时发电。采用上述结构形式，使得变频电机132工作模式灵活多样，在小风时可以让主电机休息，在中等风速时作为电动机可以让主电机的输入转速稳定，在高风速时作为发电机不仅可以让主电机的输入转速稳定、同时可以减轻主电机的负担。

在具体使用时，第一临界功率和第二临界功率是根据风轮2转速进行划分，在第一临界功率下风轮2的转速比第二功率下风轮2的转速小。在其他实施例中，也可以通过其他形式，以使风轮2捕获能量的功率，在此不对其做限制。

当风轮2捕获能量的功率低于第一临界功率时，锁定同步发电机刹车***133。采用上述结构形式，通过锁定同步发电机***133，在风轮2捕获能量的功率低时，同步发电机131无需工作，降低了同步发电机131的负担。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种传动链，所述传动链包括主齿轮箱、调速齿轮箱和电机组；所述主齿轮箱包括主输入轴、主轴承、差动行星级、准行星级及主输出轴；所述调速齿轮箱采用差动行星齿轮传动；所述电机组包括同步发电机及变频电机，其特征在于，所述主输入轴同时与所述准行星级和所述差动行星级连接，所述准行星级输出至所述差动行星级，所述差动行星级与所述主输出轴连接，所述主输出轴与所述调速齿轮箱连接，所述调速齿轮箱同时与所述同步发电机和所述变频电机连接。

2.如权利要求1所述的传动链，其特征在于，所述差动行星级包括差动行星级太阳轮、差动行星级行星架、差动行星级行星轮及差动行星级齿圈，所述差动行星级行星架与所述主输入轴连接，所述差动行星级齿圈与所述准行星级连接。

3.如权利要求2所述的传动链，其特征在于，所述准行星级包括准行星级太阳轮、准行星级行星架、准行星级行星轮和准行星级齿圈，所述准行星级齿圈与所述主输入轴连接，所述准行星级太阳轮与所述差动行星级齿圈连接。

4.如权利要求3所述的传动链，其特征在于，所述差动行星级行星轮通过柔性销轴固定于所述差动行星级行星架上；

和/或，所述准行星级行星轮通过柔性销轴固定于所述准行星级行星架上。

5.如权利要求3所述的传动链，其特征在于，所述准行星级太阳轮通过锥形盘连接于所述差动行星级齿圈；和/或，所述准行星级太阳轮和所述差动行星级齿圈为整体浮动件。

6.如权利要求3所述的传动链，其特征在于，所述主轴承的外圈与所述主输入轴连接，所述主轴承的内圈与所述准行星级行星架连接。

7.如权利要求6所述的传动链，其特征在于，所述主轴承为双列圆锥轴承。

8.如权利要求3所述的传动链，其特征在于，所述传动链还包括普通行星级，所述普通行星级包括普通行星级太阳轮、普通行星级行星架、普通行星级行星轮和普通行星级齿圈，所述普通行星级行星架分别与所述差动行星级太阳轮和所述准行星级太阳轮连接，所述普通行星级太阳轮与所述调速齿轮箱连接。

9.如权利要求8所述的传动链，其特征在于，所述调速齿轮箱包括调速级太阳轮、调速级行星架、调速级行星轮和调速级齿圈；所述调速级行星架与所述普通行星级太阳轮连接；所述调速级齿圈与所述同步发电机连接；所述调速级太阳轮与所述变频电机连接。

10.如权利要求1所述的传动链，其特征在于，所述电机组还包括同步发电机刹车***和调速电机刹车***。

11.一种风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括如权利要求1-10任一项所述的传动链。

12.如权利要求11所述的风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组还包括风轮，所述风轮和所述主输入轴均与所述主轴承的外圈连接；

和/或，所述风力发电机组还包括主机架，所述准行星级包括准行星级行星架，所述主机架与所述准行星级行星架及所述主轴承内圈连接。

13.如权利要求12所述的风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组还包括风轮锁定装置和与之相匹配的风轮锁定盘，所述风轮锁定装置设置于所述主机架上，所述风轮锁定盘与主轴承的外圈连接。

14.一种风力发电机组的发电方法，其利用如权利要求1-10任一项中的传动链，和/或如权利要求11-13任一项中的风力发电机组，其特征在于，所述发电方法包括：

风轮捕获的能量通过所述传动链传递；

当所述风轮捕获能量的功率低于第一临界功率时，所述变频电机当作发电机，由所述变频电机进行发电；

当所述风轮捕获能量的功率高于第一临界功率，并且低于第二临界功率时，所述变频电机当作电动调速机，由所述同步发电机进行发电，所述变频电机用于调节所述同步发电机的输入转速；

当所述风轮捕获能量的功率高于第二临界功率时，所述变频电机当作发电调速机，所述变频电机和所述同步发电机同时进行发电。

15.如权利要求14所述的发电方法，其特征在于，当所述风轮捕获能量的功率低于第一临界功率时，锁定同步发电机刹车***。

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