[發(fā)明專利]數(shù)字式液壓風(fēng)機(jī)傳動系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710386464.4
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN107228049B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王峰;陳金成;邁克爾·古斯特;金·施特爾森
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: F03D15/10
• 分類號: F03D15/10;F16H39/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發(fā)明公開了一種數(shù)字式液壓風(fēng)機(jī)傳動系統(tǒng)。風(fēng)機(jī)與第一定量液壓泵相連，第一定量液壓泵通過采用數(shù)字編碼方式的多個定量液壓馬達(dá)和一個變量液壓馬達(dá)并聯(lián)的液壓馬達(dá)組合與發(fā)電機(jī)連接，液壓馬達(dá)組合并聯(lián)在第一定量液壓泵兩端；第一定量液壓泵經(jīng)單向閥和液壓馬達(dá)組合的液壓輸入端連接，蓄能器經(jīng)截止閥連接到第一單向閥和液壓馬達(dá)組合之間，油箱經(jīng)第二定量液壓泵、過濾器和第二單向閥后連接到液壓馬達(dá)組合和第一定量液壓泵。本發(fā)明通過液壓馬達(dá)組合實現(xiàn)從零到最大排量之間的任意排量，實現(xiàn)無極調(diào)速功能的同時將低排量的對變量液壓馬達(dá)效率影響降低到最低，提高較低風(fēng)速時傳動系統(tǒng)的效率，同時也大幅降低系統(tǒng)成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及了一種液壓風(fēng)機(jī)傳動系統(tǒng)，尤其是涉及了一種數(shù)字式液壓風(fēng)機(jī)傳動系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)通常采用的是齒輪傳動方式。為了最大限度的捕獲風(fēng)能，風(fēng)機(jī)葉片的轉(zhuǎn)速需要隨風(fēng)速變化而變化。由于齒輪傳動傳動比固定，因此發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速也隨風(fēng)速變化而變化。為了將發(fā)電機(jī)并網(wǎng)，需要采用電力變換裝置將發(fā)電機(jī)的頻率和電壓轉(zhuǎn)換成電網(wǎng)所需的頻率和電壓。風(fēng)速的不斷變化會在風(fēng)機(jī)葉片軸上產(chǎn)生沖擊載荷，而剛性的齒輪傳動無法吸收風(fēng)速不斷變化而產(chǎn)生的軸上沖擊載荷，由此造成了風(fēng)機(jī)齒輪傳動的失效。這進(jìn)一步降低了風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的可靠性，增加了風(fēng)機(jī)的維護(hù)成本。

為了改善齒輪傳動方式的缺點，靜液壓傳動系統(tǒng)被應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)。靜液壓傳動系統(tǒng)通常使用定量液壓泵來驅(qū)動變量液壓馬達(dá)。與齒輪傳動方式相比，靜液壓傳動系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：1)由于采用可壓縮的液壓油作為工作介質(zhì)，因此能很好地吸收風(fēng)速變換而產(chǎn)生的葉片軸沖擊載荷，提高了系統(tǒng)的可靠性；2)采用定量液壓泵和變量液壓馬達(dá)的風(fēng)機(jī)系統(tǒng)具有無極調(diào)速功能，可以在風(fēng)機(jī)葉片轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速變換的情況下使液壓馬達(dá)和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速恒定在同步轉(zhuǎn)速上，因此省去了電力變換裝置，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；3)采用技術(shù)成熟的液壓元件代替復(fù)雜昂貴的多級齒輪傳動，同時省去了電力變換裝置，降低了風(fēng)機(jī)的裝機(jī)成本，同時可靠性的提高也降低了風(fēng)機(jī)的維護(hù)成本。

一般來說，變量液壓馬達(dá)的效率隨著排量的減小而大幅下降。對于采用定量液壓泵和變量液壓馬達(dá)的靜液壓傳動風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，變量液壓馬達(dá)的最大排量是按照風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)速來設(shè)計的，在額定風(fēng)速下風(fēng)機(jī)輸出額定功率。風(fēng)機(jī)運行中有相當(dāng)一部分時間風(fēng)速是低于額定風(fēng)速的，此時變量液壓馬達(dá)工作在部分排量狀態(tài)，效率下降；風(fēng)速越低，變量液壓馬達(dá)的排量越小，效率也越低。對于1MW以上的大型風(fēng)機(jī)，目前還沒有滿足該功率要求的大排量變量液壓馬達(dá)。采用多個變量液壓馬達(dá)并聯(lián)的方式雖然可以滿足大功率風(fēng)機(jī)的要求，但變量元件較多，系統(tǒng)控制和優(yōu)化復(fù)雜，且成本較高。

因此，如何提高靜液壓傳動系統(tǒng)在低風(fēng)速時的效率和降低傳動系統(tǒng)的成本，成為了本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所提供一種數(shù)字式液壓風(fēng)機(jī)傳動系統(tǒng)，該系統(tǒng)能提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)在低風(fēng)速時的傳動效率，降低系統(tǒng)成本，并且能使系統(tǒng)實現(xiàn)無極調(diào)速功能。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明包括風(fēng)機(jī)、第一定量液壓泵、液壓馬達(dá)組合和第二定量液壓泵，風(fēng)機(jī)與第一定量液壓泵相連，第一定量液壓泵通過液壓馬達(dá)組合與發(fā)電機(jī)連接，液壓馬達(dá)組合并聯(lián)在第一定量液壓泵兩端；第一定量液壓泵的液壓輸出端經(jīng)單向閥和液壓馬達(dá)組合的液壓輸入端連接，蓄能器經(jīng)截止閥連接到第一單向閥和液壓馬達(dá)組合的液壓輸入端之間，油箱依次經(jīng)第二定量液壓泵、過濾器和第二單向閥后連接到液壓馬達(dá)組合的液壓輸出端和第一定量液壓泵的液壓輸入端。

所述的液壓馬達(dá)組合采用數(shù)字編碼方式的多個定量液壓馬達(dá)和一個變量液壓馬達(dá)并聯(lián)的組合，每個液壓馬達(dá)連接有高速換向閥控制。

通過液壓馬達(dá)組合將風(fēng)機(jī)傳動系統(tǒng)中所需排量數(shù)字化，具體是由排量依次遞減的多個定量液壓馬達(dá)作為所需排量的整數(shù)部分，由變量液壓馬達(dá)作為所需排量的小數(shù)部分，以液壓馬達(dá)不同組合實現(xiàn)所需的任意排量。

所述的數(shù)字編碼方式為8421編碼方式或者1111編碼方式。