[发明专利]可固定转速输出的发电装置

说明书

技术领域

本发明是有关于一种发电装置，尤指一种可将不断变化的转速变换成固定转速的风力发电系统。 

背景技术

风力机为一种能量转换系统，可将风能转换成机械能，再由机械能转换成电能。目前大型风力机皆与电网并联，能将电能直接传入电网。然而一般电网的电力为固定频率及固定电压，故风力机在并网前需有一处理机制，将频率不断变化的电力转换成一固定频率的电力。 

经检索得知现有技术有日本专利JP2004162652A(2004)如图1所示。叶轮10利用两个传动路径(101，102)将动力传递至发电机11，第一个路径是使用齿轮组(12，13)及齿轮组(14，15)将动力传给行星齿轮组的内齿轮。第二个路径是将叶轮的部分动力由无段变速器转换成适当的扭力与转速，再利用齿轮组(16，17)与齿轮组(18，19)将动力传给行星齿轮组的行星架。此行星齿轮组为差动齿轮系，即内齿轮与行星架为两个动力输入，而太阳齿轮111将动力输出至发电机11。此技术的特点是控制无段变速器的输出转速，并利用行星齿轮差动齿轮系，使发电机的转速维持固定。 

另一现有技术为德国Voith的2005年专利US2005146141A1(DE10357292)，如图2所示，亦利用两组传动路径来使发电机的转速保持固定。首先叶轮20经由主齿轮箱21将转速提高，并将动力传给行星齿轮差动齿轮系的行星架，此为第一个传动路径。行星齿轮差动齿轮系的太阳齿轮轴22为输出轴，将主要动力传给后端的发电机23，另一部分的动力通过液动扭力变换器24，产生适当的扭力与转速，经齿轮组25回馈至行星齿轮差动齿轮系的内齿轮，进行转速合成，使发电机的转速保持固定。液动扭力转换器具有液体阻尼的特性，可减少扭转振动及负载波动，进而增加风力机系统并网兼容性，并可降低作用在其它组件上的负载。然而，液动扭力变换器对温度变化较敏感，而且液动扭力变换器在低转速时，其效率较低。

另一现有技术为美国专利US4774855A1(1988)如图3所示，使用液压传动与行星齿轮差动齿轮系来进行定速控制。叶轮30经主齿轮箱增速后，将动力分成两部分，一个经由齿轮组(31，32)传给行星齿轮差动齿轮系的行星架，另一个经由齿轮组(31，33)、液压泵34、液压管路35、液压马达36、齿轮组(37，38)等，传给行星齿轮差动齿轮系的太阳齿轮39。两个动力经由行星齿轮差动齿轮系的合成，使内齿轮输出为固定转速。然而，液压传动对温度变化较敏感，需考虑非线性的问题，而且其效率较低。 

发明内容

有鉴于现有技术的缺失，本发明提出一种优于现有风力发电系统的机械定速装置，可将不断变化的转速变换成固定转速，使发电机可直接与电网并联，不需再使用电力转换器将不同频率的电力转换成电网的固定频率，可节省电力转换器硬件所需成本，并降低发电机控制所需的技术层次。 

在一实施例中，本发明提出一种可固定转速输出的发电装置，其包括有： 

一动力源、一发电机以及一定速装置；该定速装置内之机构包括有： 

一液动扭力变换器； 

一无段变速器； 

一第一差动齿轮组，包含有二个输入端及一个输出端，该第一差动齿轮组是以第一传动轴与动力源相连接，且该第一传动轴上具有一第一齿轮组与该无段变速器的输入端相耦接，该第一差动齿轮具有一第二传动轴与发电机相连接，该第二传动轴上具有一第二齿轮组与液动扭力变换器的输入端相耦接；以及 

一第二差动齿轮组，包含有二个输入端及一个输出端，该第二差动齿轮组的二个输入端分别与无段变速器及液动扭力变换器的输出端耦接，该第二差动齿轮组的输出端与该第一差动齿轮组另一输入端耦接，经由该第二差动齿轮组作动力合成，将合成后的动力经该第一差动齿轮组的输出端传递至该发电机。 

在另一实施例中，本发明另提出一种可固定转速输出的发电装置，其包括有： 

一动力源、一发电机以及一定速装置； 

该定速装置内的机构包括有： 

一液压传动器； 

一无段变速器； 

一第一差动齿轮组，包含有二个输入端及一个输出端，该第一差动齿轮组是以第一传动轴与动力源相连接，且该第一传动轴上具有一第一齿轮组与该无段变速器的输入端相耦接，该第一差动齿轮组具有一第二传动轴与发电机相连接，该第二传动轴上具有一第二齿轮组与液压传动器的输入端相耦接；以及