[實用新型]兆瓦級風電機組電液伺服同步器

有效

• 申請號: 201220539084.2
• 申請日: 2012-10-19
• 公開（公告）號: CN202832968U
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 周傳海;于良峰;趙登利;王亮;葛春麗;何金海
• 申請（專利權）人: 濟南軌道交通裝備有限責任公司
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本實用新型涉及一種兆瓦級風電機組電液伺服同步器，適用于當今主流的兆瓦級風電機組傳動鏈設計。

背景技術

風能資源是清潔的可再生能源，在全世界資源豐富，取之不竭，用之環保。風能發電因此具有安全、清潔的特點，可為人類提供長期穩定的能源供應。目前，主要發達國家、發展中國家，都已經將發展風能發電技術作為國策和應對新世紀能源挑戰的重要手段。機械傳動鏈和電氣傳動鏈是風電機組的核心部分，如圖1，傳統的兆瓦級風電機組機械和電氣傳動鏈主要包括風輪、增速齒輪箱、發電機和變流器。由于風速的波動作用，風輪的轉速是變化的，經過增速箱之后，轉速升高扭矩減小，轉速依然不是恒定不變的，變化的轉速輸入到發電機后，發電機產生的電流頻率也是變化的，就需要經過變流器整流，形成電網需要的頻率才可以并網。

隨著風電在電網中的比例不斷升高，風電對電網的影響越來越大，這對風電機組提出了更高的并網要求。變流器技術并不能滿足如今所有的電力入網要求，有些時候需要增加額外的模塊來滿足低電壓穿越等要求，這就增加了系統的復雜性降低了可靠性。隨著海上風電的發展，對風電機組的可靠性提出了更高的要求，大功率電力電子器件的可靠性是制約風電機組發展的關鍵因素。國內外很多機構進行了機械同步器的研究，試圖取代可靠性相對較低的變流器。

現有的機械同步器主要由如下兩種形式，一種是通過液力變矩器的反饋進行差速驅動，這種機構隨動性好但制造復雜，精度要求嚴格，成本較高，并且液力變矩器效率較低；另一種是通過液壓伺服或者伺服電機來驅動差速機構調速，液壓伺服變量泵或變量馬達成本較高，反應速度較慢，而單獨使用伺服電機需增加減速機，使系統轉動慣量增加，啟動及調速性能不如液壓系統，體積較大且過載保護能力較低，柔性較液壓系統差。

實用新型內容

現有的風電機組通過增速箱將風輪傳遞過來的轉速增大轉矩減小，通過發電機將機械能轉換為電能，隨著風輪轉速的變化，發電機輸出的交流電頻率不斷變化，為了得電網要求的交流電頻率，需要通過變流器進行變頻，大功率電力電子器件的可靠性和復雜性成為制約風電機組發展的關鍵因素。為解決現有技術存在的缺點，本實用新型提供了一種兆瓦級風電機組電液伺服同步器，適用于當今主流的兆瓦級風電機組傳動鏈設計。

本實用新型采用的技術方案如下：

兆瓦級風電機組電液伺服同步器，包括2K-H差動行星傳動機構和直驅式容積控制系統，所述的2K-H差動行星傳動機構包括行星架、行星輪、內齒圈、太陽輪、控制齒輪，所述的行星輪安裝在行星架上，行星輪分別與太陽輪和內齒圈嚙合，內齒圈的中心軸連接控制齒輪，行星架輸入端為輸入軸I，所述的太陽輪的輸出端為輸出軸II，所述的控制齒輪的中心軸為軸III；所述的直驅式容積控制系統包括定量馬達、雙向定量泵和伺服電機，所述的伺服電機與雙向定量泵相連，所述的雙向定量泵與定量馬達相連，所述的定量馬達與軸III相連，驅動控制齒輪。

所述的定量馬達與雙向定量泵之間設有安全閥、液壓鎖和補油閥，所述的液壓鎖和補油閥設于一個集成閥塊中。

所述的安全閥與定量馬達相連。

所述的補油閥由兩個液控單向閥I組成，所述的兩個液控單向閥I直接與雙向定量泵的進出油口相連。

所述的液壓鎖由兩個液控單向閥II組成，所述的兩個液控單向閥II直接與定量馬達的進出口相連。

所述的輸入軸I與風電機組傳動鏈中的增速箱連接，所述的輸出軸II與風電機組傳動鏈中的發電機連接。

所述的伺服電機通過聯軸器與雙向定量泵相連。

所述的直驅式容積控制系統還包括增壓式空氣濾清器。

所述的直驅式容積控制系統還包括一個密閉油箱，所述的雙向定量泵、液壓鎖、補油閥設于密閉油箱內，所述的增壓式空氣濾清器安裝在密閉油箱上，與密閉油箱內相通。

增壓式空氣濾清器使密閉油箱保持一定的正壓力，保證補油閥正常吸油，并且當密閉油箱中的壓力高于設定壓力時，將多余的空氣排出。

輸入軸I聯接增速箱，輸出軸II聯接發電機，A和B兩部分通過軸III聯接，輸入軸I的轉速是不斷變化的，根據輸入軸I的轉速調整系統B的輸出轉速，通過軸III傳遞給系統A，通過輸入軸I和軸III的差動作用，保證輸出軸II的速度恒定，實現發電機輸入轉速不變的目的。