[发明专利]一种风力发电液控换挡稳压装置

说明书

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，特别是涉及一种风电机组变速箱的自动换挡和稳压装置，并新增一种自动换挡及其液控换挡稳压装置。

背景技术

变速风力发电机在风力发电中得到广泛的应用，但该系统最大的缺点就是要在发电机和电网之间装一套变频装置。这套装置价格昂贵，并且要损失相当大的能量，对电网有强烈的冲击力。针对上述缺点一些新的传动概念被提出，使系统中不再采用能量变换系统，发电机直接连接在电网上。共有以下几种方法：一、提供一种由液压泵、液力存储器和液压马达组成的液力传动系统；二、针对小型风力发电机，可以采用V型无级变速器和两个弹性滑轮；三、一种具有两级行星传动的混合变速传动系统；四、提出一种功率分流的传动系统，系统中采用电控行星齿轮传动和两对调整齿轮副。

德国voith公司提出用于风力机组的windrive变速箱概念，由可调式液力变矩器和定轴、旋转行星轮组成。在能量传输过程中，利用液力传动装置的功率分流特性95%以上的输入能量由旋转行星轮系的行星轮——太阳轮直接输入到同步发电机，其余能量由专用控制器可调式液力变矩器的可调导轮使反传力矩经由定轴行星轮外齿圈，再经行星轮——太阳轮继而使得发电机以恒定的转速工作产生电压稳定的电能，从而方便地实现并网发电。但这种方案存在如下缺点：1、液力变矩器的变矩系数都不够大，虽然加入增速器，但系统所适应的风速范围不大；2、在风速变化较大的情况下，液力变矩器的工作效率降低，即经济特性差；3、增速器尺寸偏大，使传动系统的可靠性降低；4、液力变矩器缺少保护装置，降低了零件的寿命。

发明内容

针对现有的windrive变速箱所适应风速范围不大、液力变矩器工作效率不能保证较高水平的问题，本发明提供一种风力发电液控换挡稳压装置；该装置可自动换档，使得风电机适应风速范围大幅提高。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，一种风力发电液控换挡稳压装置，包括三级行星齿轮传动机构、执行换挡机构、液压控制系统、增速器及可调式液力变矩器；

所述三级行星齿轮传动机构包括第一级太阳轮、第一级行星轮、第一级行星架、第一级齿圈、第二级太阳轮、第二级行星轮、第二级行星架、第二级齿圈、第三级太阳轮、第三级行星轮、第三级行星架及第三级齿圈，所述执行换挡机构包括直接挡离合器的主动盘、直接挡离合器的从动盘及提速挡制动器；所述第一级太阳轮与直接挡离合器的主动盘相连接；所述第一级齿圈与第二级行星架相连接；所述第二级齿圈与第三级行星架相连接；所述第一级行星架、直接挡离合器的从动盘和第二级太阳轮分别与增速器输出轴相连接，在所述增速器输出轴上设置有离心调速阀，在所述直接挡离合器的主动盘的侧方设置有提速挡制动器；所述第三级齿圈与可调式液力变矩器的涡轮相连接，第三级太阳轮和可调式液力变矩器的泵轮分别与发电机输入轴相连接；每级行星轮都分别与该级的太阳轮和齿圈相啮合，并与该级的行星架通过轴承相连接；

所述液压控制系统包括液压泵，所述液压泵的输入端一路经主油路调压阀与油箱相连接，另一路直接与油箱相连接；所述液压泵的输出端与离心调速阀的输入端相连接；离心调速阀的输出端一路直接与油箱相连接，另一路与换挡阀的控制端口相连接；所述换挡阀有两个输入端口和两个输出端口，其中一个输入端口与液压泵的输出端相连接，另一个输入端口一路经缓冲阀与提速挡执行油缸的活塞杆伸出端相连接，另一路经缓冲阀与直接挡执行油缸的密封端相连接；一个输出端口直接与油箱相连接，另一个输出端口一路经缓冲阀与提速挡执行油缸的密封端相连接，另一路经缓冲阀与直接挡执行油缸的活塞杆伸出端相连接；所述直接挡执行油缸与直接挡离合器的控制端相连接，所述提速挡执行油缸与提速挡制动器的控制端相连接。

为了使整个液压控制系统能够正常运行，在所述液压泵的输入端与油箱之间连接有细滤器。

为了使整个液压控制系统能够正常运行，在所述离心调速阀的输出端与油箱之间连接有冷却器。

本发明源于自动挡汽车的换挡灵感，但与自动挡汽车的连接方式不同,选用可调式液力变矩器,利用一个传动齿轮与换挡齿轮相连接，共同达到稳压的目的，使调速范围增大，既提高了液力变矩器的工作效率，也增强了整个传动系统的可靠性。本发明又不同于windrive液力系统，该系统没有换挡装置，通过两级行星齿轮传动来实现功率分流。

本发明的有益效果：

1、本发明的风力发电液控换挡稳压装置可根据外界风力条件自动选择是直接传入液力传动装置还是提速后传入液力传动装置，使整个风电机组的适应风速范围增大；