一種混合傳動風力發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于風力發(fā)電領域，具體涉及一種混合傳動風力發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]風力發(fā)電系統(tǒng)運行環(huán)境復雜，所受不同載荷的工況眾多，載荷值多變，使齒輪箱、葉輪主軸等傳動部件承受的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩波動劇烈，導致風力發(fā)電系統(tǒng)的傳動裝置故障頻發(fā)，維修成本居高不下。伴隨著風力發(fā)電系統(tǒng)的大型化、海上風電擴展的趨勢，風力發(fā)電系統(tǒng)的運行維護成本問題更加突出。據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，風力發(fā)電系統(tǒng)中齒輪箱部分故障維修成本最高，齒輪箱故障的高發(fā)期出現(xiàn)在投入運行后的5?8年間，這與風力發(fā)電系統(tǒng)的設計壽命15?20年存在明顯差異。風力發(fā)電系統(tǒng)運行壽命和維護成本，以及傳動系統(tǒng)的可靠性關乎整個風電行業(yè)的發(fā)展。
[0003]對于并網(wǎng)型風力發(fā)電系統(tǒng)，要求風力發(fā)電系統(tǒng)有“變速恒頻”的功能，即在風速低于額定值時，風力發(fā)電系統(tǒng)時刻保持最佳能量捕獲狀態(tài)；在風速高于額定值時，風力發(fā)電系統(tǒng)能夠維持發(fā)電機轉(zhuǎn)速在額定值。目前，齒輪箱傳動式風力發(fā)電系統(tǒng)大多采用電力電子設備實現(xiàn)這一功能。采用電力電子設備不僅使成本提高，而且會產(chǎn)生電能損失，向電網(wǎng)注入有害諧波電能。
[0004]在現(xiàn)有的風力發(fā)電系統(tǒng)中，也有用液壓系統(tǒng)作為其傳動裝置的。液壓傳動可以有效地緩和突變的風載荷對風力發(fā)電系統(tǒng)承載的波動和沖擊，穩(wěn)定功率輸出。但相比于齒輪箱傳動，液壓傳動的整體效率偏低。并且，與葉輪連接的液壓泵需具有大排量低轉(zhuǎn)速特性，需要專業(yè)的設計與制造，極大地提高了成本。
[0005]公開號為CN103277252A的發(fā)明專利公開了一種用于并網(wǎng)型風力發(fā)電系統(tǒng)的機械-液壓混合傳動裝置，該機械-液壓混合傳動裝置將發(fā)電機與行星輪系的齒圈直接連接，導致齒圈需要與發(fā)電機同步進行高速旋轉(zhuǎn)，齒圈的過高轉(zhuǎn)速容易使行星輪系發(fā)生故障并使其損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種混合傳動風力發(fā)電系統(tǒng)，該混合傳動風力發(fā)電系統(tǒng)采用機械-液壓混合傳動方式，集成了機械傳動的高效率與液壓傳動的柔性傳動特點，且同步發(fā)電機與分流行星齒輪的太陽輪相連接，分流行星齒輪的齒圈可以避免因高速旋轉(zhuǎn)引起的故障。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0008]一種混合傳動風力發(fā)電系統(tǒng)，其包括葉輪、增速行星輪系、分流裝置、同步發(fā)電機和調(diào)速液壓系統(tǒng)，所述葉輪和所述增速行星輪系的輸入軸相連接。所述分流裝置包括第一齒輪副、分流行星齒輪和第二齒輪副，所述第一齒輪副包括相嚙合的第一齒輪和第二齒輪，所述分流行星齒輪包括行星架、太陽輪、行星輪和齒圈，所述第二齒輪副包括相嚙合的第三齒輪和第四齒輪。所述調(diào)速液壓系統(tǒng)包括變量液壓泵、定量液壓馬達、蓄能器和油箱。
[0009]所述第一齒輪與所述變量液壓泵相連接，所述第二齒輪分別與所述增速行星輪系的輸出軸、行星架相連接。所述第三齒輪與所述定量液壓馬達相連接，所述第四齒輪與所述齒圈為一體式結(jié)構(gòu)且能同步旋轉(zhuǎn)。所述太陽輪與所述同步發(fā)電機相連接。
[0010]進一步的，所述變量液壓泵的進口分別與所述定量液壓馬達的出口、所述油箱相連通，所述變量液壓泵的出口分別與所述定量液壓馬達的進口、所述蓄能器的出口相連通。
[0011]進一步的，所述調(diào)速液壓系統(tǒng)還包括溢流閥、第一單向閥、第二單向閥和截止閥。所述第一單向閥的進口與所述變量液壓泵的出口相連通，所述第一單向閥的出口分別與所述定量液壓馬達的進口、所述溢流閥的進口、所述截止閥的出口相連通。所述第二單向閥的進口與所述油箱相連通，所述第二單向閥的出口分別與所述變量液壓泵的進口、所述溢流閥的出口相連通。所述截止閥的進口與所述蓄能器的出口相連通。
[0012]采用本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0013]1、本發(fā)明所述的混合傳動風力發(fā)電系統(tǒng)，采用機械-液壓混合傳動方式，實現(xiàn)了葉輪捕獲能量的分流傳動，兼具機械傳動的高效率和液壓傳動的柔性傳動特點。
[0014]2、本發(fā)明所述的混合傳動風力發(fā)電系統(tǒng)，采用調(diào)速液壓系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)變量液壓泵的排量，達到變速恒頻效果，實現(xiàn)風能的最大功率捕獲及電網(wǎng)友好的效果。同時，調(diào)速液壓系統(tǒng)減小了風速突變或負載變化造成的系統(tǒng)沖擊和扭矩波動，使混合傳動風力發(fā)電系統(tǒng)能夠平穩(wěn)運行，改善機械傳動工況，降低齒輪箱的故障率。
[0015]3、本發(fā)明所述的混合傳動風力發(fā)電系統(tǒng)，通過調(diào)速液壓系統(tǒng)中蓄能器吸收、釋放能量，起到削峰填谷的作用。在保證混合傳動風力發(fā)電系統(tǒng)平穩(wěn)運行前提下，提高混合傳動風力發(fā)電系統(tǒng)的整體能量利用率。
[0016]4、本發(fā)明所述的混合傳動風力發(fā)電系統(tǒng)，調(diào)速液壓系統(tǒng)采用閉式液壓回路，液壓執(zhí)行元件的回油直接與變量液壓泵的吸油腔相連，結(jié)構(gòu)緊湊，用油量少，只需很小的油箱，節(jié)省空間，同時可以降低泄漏，減少污染。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明實施例一種混合傳動風力發(fā)電系統(tǒng)的機械傳動結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明實施例一種混合傳動風力發(fā)電系統(tǒng)的調(diào)速液壓系統(tǒng)工作原理圖；
[0019]圖3為本發(fā)明實施例一種混合傳動風力發(fā)電系統(tǒng)的分流裝置的功率流動示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0021]參照附圖1和附圖2。一種混合傳動風力發(fā)電系統(tǒng)，其包括葉輪1、增速行星輪系
2、分流裝置30、同步發(fā)電機4和調(diào)速液壓系統(tǒng)50，所述葉輪I和所述增速行星輪系2的輸入軸相連接。所述葉輪I捕獲風能，并驅(qū)動所述增速行星輪系2旋轉(zhuǎn)，將所述增速行星輪系2的輸出轉(zhuǎn)速提高到一定值。所述增速行星輪系2通過所述分流裝置30、所述調(diào)速液壓系統(tǒng)50將能量傳遞給所述同步發(fā)電機4，所述同步發(fā)電機4輸出電能給電網(wǎng)或者負載。
[0022]所述分流裝置30包括第一齒輪副31、分流行星齒輪32和第二齒輪副33，所述第一齒輪副31包括相嚙合的第一齒輪311和第二齒輪312，所述分流行星齒輪32包括行星架321、太陽輪322、行星輪323和齒圈324，所述第二齒輪副33包括相嚙合的第三齒輪331和第四齒輪332。
[0023]所述調(diào)