靜壓差動調速式風電機組主傳動裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及靜壓差動調速式風電機組主傳動裝置。該傳動裝置由一個帶雙齒圈的行星差速機構（兩個原動件）、變量液壓泵、定量液壓馬達、馬達驅動定軸中心輪、測速傳感器、電子控制單元、變量液壓泵排量調節(jié)執(zhí)行機構、液壓管道、輸出大齒輪、輸入小齒輪組成。太陽輪輸出軸上安裝輸出齒輪，輸出齒輪與液壓泵轉子軸端的輸入齒輪嚙合，帶動泵吸油，測速傳感器采集信息反饋給電子控制單元，控制執(zhí)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(fā)電機輸入軸轉速恒定的目的。提高了發(fā)電機組的使用壽命和對風速變化的適應能力。
【專利說明】靜壓差動調速式風電機組主傳動裝置
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種靜壓差動調速式風力發(fā)電機組中的主傳動裝置，尤其適用于發(fā)電功率在300KW左右的直接上網發(fā)電機組。。
【背景技術】
[0002]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(fā)展。目前現(xiàn)有市場上的風力發(fā)電機組主要分為兩種:無齒輪(直驅式)風力發(fā)電機組和齒輪風力發(fā)電機組。直驅式風力發(fā)電機組，是一種由風力直接驅動發(fā)電機，這種發(fā)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(tǒng)部件。優(yōu)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(fā)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(fā)電的主流。齒輪風力發(fā)電機組是目前風電的主流，現(xiàn)有的風力發(fā)電機組的主傳動裝置是由風輪、傳動軸、增速箱、發(fā)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(lián)軸器帶動增速器轉動，增速器的輸出軸通過聯(lián)軸器與發(fā)電機的輸入軸相連，帶動發(fā)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(fā)生變化，使得驅動發(fā)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(fā)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(fā)電機恒速工作，但這些調速裝置通常都較為復雜，成本較高。
[0003]因此，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(fā)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(fā)電機組需要復雜的調速變頻裝置。

【發(fā)明內容】

[0004]為了解決現(xiàn)有的風電機組主傳動裝置由于風力的不穩(wěn)定性，使驅動發(fā)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(fā)明提供一種風力發(fā)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(xiàn)、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(fā)電機輸入軸轉速，從而達到使風力發(fā)電機組發(fā)出的電的頻率及功率保持恒定目的的風力發(fā)電機組的主傳動裝置。
[0005]本發(fā)明的靜壓差動調速式風力發(fā)電機組主傳動裝置: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。
[0006]本靜壓差動調速式風力發(fā)電機組主傳動裝置包括:行星架1、行星齒輪2、內齒圈
3、太陽輪4、惰輪5、定軸中心輪6、液壓管道7、油箱8、定量液壓馬達9、變量液壓泵11、輸出齒輪12、行星差動齒輪的輸出軸(即發(fā)電機的輸入軸)13、測速傳感器14、變量泵輸入軸15、輸入齒輪16、執(zhí)行機構17、電子控制單元18，其中，行星差動齒輪的輸出軸13 (即發(fā)電機的輸入軸)上安裝一個太陽輪4，太陽輪4通過行星架I與行星齒輪2嚙合；行星齒輪2套在內齒圈3內；內齒圈3與惰輪5嚙合；定軸中心輪6安裝在行星差動齒輪的輸出軸13上，并與惰輪5嚙合；定軸中心輪6與定量液壓馬達9連接；定量液壓馬達9 一端通過液壓管道7與油箱8連通，定量液壓馬達另一端通過液壓管道與變量液壓泵11連通；變量液壓泵11與執(zhí)行機構17相連，并與變量泵輸入軸15連接；變量泵輸入軸15上安裝有輸入齒輪16，輸入齒輪與安裝在行星差動齒輪的輸出軸一端的輸出齒輪12嚙合；行星差動齒輪的輸出軸一端及風機上安裝有測速傳感器14 ;測速傳感器14與電子控制單元18連接；電子控制單元與執(zhí)行機構連接。
[0007]變量液壓泵排量受電子控制單元調節(jié)隨風機轉速變而改變，變量液壓泵輸入轉速恒定，泵輸出流量隨排量變化而變化。變量液壓泵通過流量變化調節(jié)液壓馬達的速出轉速，定量液壓馬達調節(jié)行星差動輪系的齒圈轉速實現(xiàn)輸出軸的恒速輸出，從而達到使發(fā)電機變速恒頻工作的目的。
[0008]輸出軸上安裝輸出齒輪，輸出齒輪與液壓泵轉子軸端的輸入齒輪嚙合，帶動泵吸油，測速傳感器采集信息反饋給電子控制單元，控制執(zhí)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(fā)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(fā)電機組的使用壽命和對風速變化的適應能力。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點有:
[0010]I此傳動裝置對電網的優(yōu)點包括:①低諧波效應；②精確的有功和無功功率調節(jié)；③零壓降和高短路電流。
[0011]2此傳動裝置對風電設備的優(yōu)點包括:①結構簡單緊湊，傳動效率高；②低維護成本和高發(fā)電效；③無滑環(huán)、無電刷，可靠性更高；④無需變頻器、變壓器等大功率電子器件，有效降低機頭質量；⑤無需斷路器保護變頻器；⑥無需無功功率補償裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明涉及的靜壓差動調速式風電機組主傳動裝置工作原理圖。
【具體實施方式】
[0013]如圖所示，不同風速下葉輪和發(fā)電機輸入軸的轉速也隨之變化，測速傳感器14將采集來的葉輪和變量泵輸入軸15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(fā)出指令控制執(zhí)行機構，執(zhí)行機構調節(jié)變量液壓泵11的排量。變量泵輸入軸15上安裝輸入齒輪16，輸入齒輪16與輸出齒輪12嚙合，輸入齒輪16帶動變量泵輸入軸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7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(jié)定量液壓馬達9的速出轉速，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I為原動件，當行星架I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，使得發(fā)太陽輪4軸維持恒定的轉速(1500rpm)。
【權利要求】
1.靜壓差動調速式風電機組主傳動裝置，包括:行星架(I)、行星齒輪(2)、內齒圈(3)、太陽輪(4)、惰輪(5)、定軸中心輪(6)、液壓管道(7)、油箱(8)、定量液壓馬達(9)、變量液壓泵(11)、輸出齒輪(12)、行星差動齒輪的輸出軸(13)、測速傳感器(14)、變量泵輸入軸(15)、輸入齒輪(16)、執(zhí)行機構(17)、電子控制單元(18)，其特征在于，行星差動齒輪的輸出軸(13)上安裝一個太陽輪(4)，太陽輪(4)通過行星架(I)與行星齒輪(2)嚙合；行星齒輪(2)套在內齒圈(3)內；內齒圈與惰輪(5)嚙合；定軸中心輪(6)安裝在行星差動齒輪的輸出軸(13)上，并與惰輪嚙合；定軸中心輪與定量液壓馬達(9)連接；定量液壓馬達一端通過液壓管道(7)與油箱(8)連通，定量液壓馬達另一端通過液壓管道與變量液壓泵(11)連通；變量液壓泵與執(zhí)行機構(17)相連，并與變量泵輸入軸(15)連接；變量泵輸入軸上安裝有輸入齒輪(16)，輸入齒輪與安裝在行星差動齒輪的輸出軸一端的輸出齒輪(12)嚙合；行星差動齒輪的輸出軸一端及風機上安裝有測速傳感器(14);測速傳感器與電子控制單元(18)連接；電子控制單元與執(zhí)行機構連接。
【文檔編號】F16H47/08GK203685496SQ201320762700
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年11月28日 優(yōu)先權日:2013年11月28日
【發(fā)明者】張小鵬, 劉金剛, 彭柳絮, 鞏招兵 申請人:江麓機電集團有限公司