CN102959239A - 风轮发电机系统及其操作控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种风轮发电机系统及其操作控制方法，其在低风速下以及在出现阵风期间具有优良的操作效率和稳定性并且具有在电网低压状态下的穿越功能。该风轮发电机1包括由主轴8旋转的可变排量式的液压泵12、连接到发电机20的可变排量式的液压马达14以及布置在液压泵12与液压马达14之间的高压油管16和低压油管18。蓄能器60经由蓄能器阀62连接到高压油管16。ACC阀控制单元38基于风速和电网50的状态中的至少一个来控制蓄能器阀62的打开和关闭。

Description

风轮发电机系统及其操作控制方法
技术领域
本发明涉及一种风轮发电机以其操作控制方法，该风轮发电机将转子的旋转经由包括液压泵和液压马达的液压传动装置传输到发电机。
背景技术
近年来，从保护环境的视角看，使用利用作为可再生能源的一种形式的风能的风轮发电机正变得流行。
该风轮发电机将风的动能转化成转子的旋转能并进一步通过发电机将转子的旋转能转化成电功率。在普通的风轮发电机中，转子的转速大约为每分钟几转到每分钟几十转。同时，发电机的额定速度通常为1500rpm或1800rpm，因而将机械变速箱设置在转子与发电机之间。具体地，通过变速箱将转子的转速增大到发电机的额定速度，然后输入到发电机。
近年来，因为风轮发电机正变得更大以提高发电效率，所以变速箱趋于变得更沉重和更昂贵。因而，配备采用可变容量式的液压泵和液压马达的组合的液压传动装置的风轮发电机正在得到更多关注。
例如，专利文献1公开了一种使用液压传动装置的风轮发电机，该液压传动装置包括由转子旋转的液压泵和连接到发电机的液压马达。在该风轮发电机的液压传动装置中，液压泵和液压马达经由高压容器和低压容器相连。由此，转子的旋转能经由液压传动装置传输到发电机。另外，液压泵由多个活塞和缸的组以及凸轮构成，所述凸轮使活塞在缸中周期性地往复。
另外，专利文献2描述了一种采用液压传动装置的风轮发电机，该液压传动装置由通过转子旋转的液压泵、连接到发电机的液压马达以及布置在液压泵与液压马达之间的工作油路径构成。在该风轮发电机的液压传动装置中，液压泵由多个活塞和缸的组、使活塞在缸中周期性往复的凸轮以及利用活塞的往复而打开和关闭的高压阀和低压阀构成。通过将活塞锁闭在上死点附近，由缸和活塞包围的工作室无效，然后液压泵的排量改变。
尽管液压泵和液压马达不是可变排量式的，但是专利文献3公开了一种具有液压泵和液压马达的风轮发电机。专利文献3的风轮发电机通过调节将从液压泵供应到液压马达的工作油的压力来维持发电机的转速恒定。在该风轮发电机中，液压泵的排出侧经由塔架的用作高压储罐的内部空间连接到液压马达的进口侧，而液压泵的进口侧经由布置在塔架下方的低压储罐连接到液压马达的排出侧。另外，比例阀设置在该高压储罐与液压马达之间。通过该比例阀来调节要供应到液压马达的工作油的压力。
引用列表
专利文献
专利文献1：US 2010/0032959
专利文献2：US 2010/0040470
专利文献3：US 7436086
发明内容
技术问题
在传统风轮发电机中，必须响应于风的状况改变诸如低风速或阵风的出现而适当地执行有效和稳定的操作。另外，要使风轮发电机与电网同步，风轮发电机必须具有在根据由每个国家设定的电网规则(grid code)的电网低压状态下的穿越功能。在电网低压状态下的穿越功能实现即使当电网的电压暂时下降时也在不与电网断开的情况下的不间断操作。
然而，专利文献1到3中公开的风轮发电机都没有采取措施来避免当风速低时以及当出现阵风时的情形。因此，专利文献1到3的风轮发电机不一定实现当风速低时以及当出现阵风时的操作效率或稳定性。
另外，专利文献1到3都没有公开用以实现在电网低压状态下的穿越功能的结构并且具有关于在使用液压传动装置的风轮发电机中如何实现在电网低压状态下的穿越功能的问题。
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种风轮发电机系统及其操作控制方法，其在低风速下以及在出现阵风期间具有优良的操作效率和稳定性并且具有在电网低压状态下的穿越功能。
问题的解决方案
关于本发明的风轮发电机系统包括：毂；主轴，其联接到该毂；发电机，其与电网同步；可变排量式的液压泵，其由该主轴驱动；可变排量式的液压马达，其连接到该发电机；高压油管，其布置在液压泵的排出侧与液压马达的进口侧之间；低压油管，其布置在液压泵的进口侧与液压马达的排出侧之间；蓄能器，其经由蓄能器阀连接到高压油管；以及控制单元，其控制液压泵、液压马达和蓄能器阀；其中该控制单元基于风速和电网的状态中的至少一个来控制蓄能器阀的打开和关闭。
在该风轮发电机系统中，基于风速和电网的状态中的至少一个来控制蓄能器阀的打开和关闭。当蓄能器阀打开时，蓄能器与高压油管形成连通，并且取决于蓄能器中的压力和高压油管中的压力中的哪一个压力更高，高压油管中的压力被吸收在蓄能器中或者蓄能器中的压力释放到高压油管。同时，当蓄能器阀关闭时，蓄能器与高压油管之间的连通断开，因而蓄能器中的压力独自维持，而不取决于高压油管中的压力。
因此，基于风速和电网的状态中的至少一个来控制蓄能器阀的打开和关闭，以便提高当风速低时以及当出现阵风时的操作效率和稳定性，并且实现在电网低压状态下的穿越功能。
风轮发电机系统优选进一步包括电网状态判定单元，其中电网的状态由该电网状态判定单元来判定。
风轮发电机系统可进一步包括旁通油管和安全阀，该旁通油管布置在高压油管与低压油管之间以绕过液压马达，而该安全阀布置在旁通油管中以维持高压油管中的液压压力不超过标定压力。
以这种方式，通过在旁通管路中提供安全阀，利用从液压泵供应的高压油升高高压油管中的压力且然后安全阀自动地打开以将过多的高压油经由旁通管路排出到低压油管，高压油管中的压力升高到安全阀的指定压力。
在该风轮发电机系统中，当风速低于切入风速时，控制单元可将液压马达的排量控制为近似为零，并且保持蓄能器阀打开以便将从液压泵排出的工作油的压力存储在蓄能器中，该压力能够达到安全阀的设定值。
可替代地，在该风轮发电机系统中，当风速低于切入风速时，控制单元将液压马达的排量控制为近似为零，并且打开蓄能器阀以便将从液压泵排出的工作油的压力存储在蓄能器中，并且当由第一压力传感器检测的蓄能器中的压力达到预先决定的阈值时，控制单元关闭该蓄能器阀。
在传统的风轮发电机系统中，当风速低于切入风速时，不进行发电，因而低风速下的风能被浪费。因而，当风速低于切入风速时，蓄能器阀打开以便在蓄能器中存储压力。由此，先前在低风速下浪费的风能得以利用，导致提高的操作效率。
该风轮发电机系统可进一步包括检测蓄能器中的压力的第一压力传感器和检测高压油管中的压力的第二压力传感器，并且控制单元可优选将液压马达的排量控制为保留一定排量地近似为零，在由第一压力传感器检测的蓄能器中的压力低于由第二压力传感器检测的高压油管中的压力的情形中，控制单元打开蓄能器阀以便将从液压泵排出的工作油的压力存储在蓄能器中，并且当由第一压力传感器检测的蓄能器中的压力达到阈值时，控制单元关闭蓄能器阀。
在该情形中，该风轮发电机系统可进一步包括：检测蓄能器中的压力的第一压力传感器；布置在高压油管与低压油管之间以绕过液压马达的旁通油管；以及布置在该旁通油管中以维持高压油管中的液压压力不超过标定压力的安全阀，其中当由第一压力传感器检测的蓄能器中的压力达到安全阀的标定压力时，控制单元关闭蓄能器阀。
以这种方式，通过在旁通管路中提供安全阀，利用从液压泵供应的高压油升高高压油管中的压力且然后安全阀自动地打开以将过多的高压油经由旁通管路排出到低压油管，高压油管中的压力升高到安全阀的指定压力。另外，当蓄能器中的压力达到安全阀的指定压力时，低风速下的风能能够作为压力最大程度地存储在蓄能器中。
另外，当风速不小于切入风速时，控制单元保持蓄能器阀打开以便利用蓄能器中的工作油的压力来辅助液压马达的旋转。
可替代地，当风速不小于切入风速时，在由第一压力传感器检测的蓄能器中的压力高于由第二压力传感器检测的高压油管中的压力的情形中，控制单元打开蓄能器阀以便利用蓄能器中的工作油的压力来辅助液压马达的旋转。
由此，利用在低风速下存储在蓄能器中的流体的压力，能够产生更多的电功率，导致提高操作效率。
上述风轮发电机系统可进一步包括：桨距驱动机构，该桨距驱动机构调节安装在毂上的叶片的桨距角，其中当电网状态判定单元判定电网的电压已降低至指定电压或以下并且基于电网规则条款的状态继续时，控制单元可控制桨距驱动机构：使叶片的桨距角朝着顺桨位置改变，改变液压泵的排量以满足转子的负载并且将液压马达降低至用于保持发电机与电网同步所需的量，并且保持蓄能器阀打开以便将从液压泵排出的工作油的压力存储在蓄能器中。
可替代地，该风轮发电机系统可进一步包括：桨距驱动机构，该桨距驱动机构调节安装在毂上的叶片的桨距角，其中当电网状态判定单元判定电网的电压已降低至指定电压或以下并且基于电网规则条款的状态继续时，控制单元可控制桨距驱动机构将叶片的桨距角改变到顺桨位置，改变液压泵的排量以满足转子的负载并且将液压马达降低至用于保持发电机与电网同步所需的量，并且在由第一压力传感器检测的蓄能器中的压力低于由第二压力传感器检测的高压油管中的压力的情形中，打开蓄能器阀以便将从液压泵排出的流体的压力存储在蓄能器中。
如上所述，当电网的电压下降时，桨距角改变到顺桨位置，并且液压泵的排量改变以满足转子的负载，并且液压马达降低至用于保持发电机与电网同步所需的量，以便在不与电网断开的情况下继续系统的操作。即，实现在电网低压状态下的穿越功能。
此处，在电网的电压已降低至指定电压或以下之后，如果液压泵的排量突然减小，则桨距角的调节赶不上该减小的排量，因而从风作用在转子上的力相对于用于驱动液压泵所需的扭矩变得太强并且转子的旋转显著增大。同时，在电网的电压下降之后，发电机的负载显著下降，因而如果液压马达的排量不立即降低，则液压马达的旋转变得太快。因此，在电网的电压下降之后，与液压泵相比，液压马达的排量需要迅速地降低。如果液压马达的排量未迅速降低，则从液压泵的排出量暂时地超过从液压马达的排出量，因而高压油管中的压力升高，这能够导致液压传动装置的功能障碍。通过提供用于将过多压力从高压油管释放到低压油管的安全阀，高压油管中的压力不超过指定压力。然而，在通过安全阀时产生的摩擦热使流体的温度升高，并且一旦电网的电压恢复，则难以迅速地恢复到正常操作。
因此，当电网的电压已降低至指定电压或以下时，蓄能器阀在蓄能器中的压力低于高压油管中的压力的情形中打开，从而防止高压油管中的压力太高或流体的温度由于安全阀的驱动而升高。
此外，该风轮发电机系统可进一步包括不间断电源，当电网的电压变为零时，该不间断电源向桨距驱动机构供应电功率。
另外，该风轮发电机系统可进一步包括不间断电源，当电网的电压变为零时，该不间断电源向液压泵和液压马达供应电功率。
由此，即使当电网的电压变为零时，桨距驱动机构和/或液压泵和液压马达也能够进行操作以使风轮发电机系统进入电网低压状态下的穿越操作状态或停止状态。
优选当电网状态判定单元判定电网的电压开始恢复时，控制单元将叶片的桨距角改变到精确的位置，并且控制单元将液压泵的排量设定成使得其功率系数变得最大，并且控制单元增大液压马达的排量，使得由发电机向电网中产生的功率增大。
以这种方式，当电网的电压开始恢复时，桨距角改变到精确的位置并且液压泵的排量设定为使得其功率系数变得最大，并且液压马达的排量增大使得由发电机向电网中产生的功率增大。由此，系统的操作能够迅速地返回到有效操作。
此外，在该情形中，在蓄能器中的压力高于高压油管中的压力的情形中，蓄能器阀可打开以便利用蓄能器中的流体的压力来辅助液压马达的旋转。
该风轮发电机系统还可包括：油箱，其存储流体并且连接到低压油管；蓄能器压力安全管路，其设置在蓄能器阀与蓄能器之间并且连接到低压油管和油箱中的一个；以及压力安全阀，其设置在该蓄能器压力安全管路中，其中当电网状态判定单元判定电网的电压恢复时，控制单元打开该压力安全阀以允许蓄能器中的压力逃离到低压油管和油箱中的一个。
如上所述，当电网的电压恢复时，压力安全阀打开以允许蓄能器中的压力逃离到低压油管或油箱。由此，能够降低蓄能器中的压力以采取措施来避免电网的压降的重现。
在上述风轮发电机系统中，当出现风速大于指定阈值的阵风时，控制单元可保持蓄能器阀打开以便将从液压泵排出的工作油的压力存储在蓄能器中，并且当阵风的速度变得不大于该指定阈值时，控制单元保持蓄能器阀打开以便利用蓄能器中的工作油的压力来辅助液压马达的旋转。
可替代地，还可提供检测蓄能器中的压力的第一压力传感器和检测高压油管中的压力的第二压力传感器，并且当出现风速大于指定阈值的阵风时，在由该第一压力传感器检测的蓄能器中的压力低于由该第二压力传感器检测的高压油管中的压力的情形中，控制单元打开蓄能器阀以便将从液压泵排出的流体的压力存储在蓄能器中；并且当阵风的风速变得不大于该指定阈值时，控制单元保持蓄能器阀打开，直到由第一压力传感器检测的蓄能器中的压力变得与由第二压力传感器检测的高压油管中的压力相同。
当出现阵风时，转子的旋转上升并且液压泵的排出量增大，从而使高压油管中的压力升高。因此，当出现阵风时，蓄能器阀在蓄能器中的压力低于高压油管中的压力的情形中打开以便在蓄能器中吸收高压油管的过多压力。并且一旦阵风的风速变得等于或低于该阈值，则蓄能器阀保持打开以便释放蓄能器中的压力。以这种方式，能够将阵风对风轮发电机系统的影响减到最小。
另外，该指定阈值可以是60m/s，其作为三秒钟或更长时段的平均风速而获得。
另外，该风轮发电机系统进一步包括：油箱，其存储工作油并且连接到低压油管；蓄能器压力安全管路，其设置在蓄能器阀与蓄能器之间并且连接到低压油管和油箱中的一个；以及压力安全阀，其设置在该蓄能器压力安全管路中，其中当电网状态判定单元判定电网的电压恢复时，控制单元打开该压力安全阀以允许蓄能器中的压力逃离到低压油管和油箱中的一个。
如上所述，当阵风的风速变得不大于该阈值时，压力安全阀打开以便允许蓄能器中的压力经由蓄能器压力安全管路逃离到低压油管或油箱。由此，蓄能器中的压力降低，因而能够采取措施来避免阵风的重现。
该风轮发电机系统可进一步包括：油箱，其存储流体；增压泵，其利用来自该油箱的流体补充低压油管。
由此即使流体在液压传动装置中泄漏，该增压泵也利用来自油箱的流体来补充低压油管，以便保持在液压传动装置中循环的流体的量。
在该情形中，该风轮发电机系统还可包括：回流管路，其使低压油管中的流体返回到油箱；以及低压安全阀，其布置在该回流管路中以维持低压油管中的液压压力近似处于标定压力。
由此，尽管该增压泵利用流体补充低压油管，但是一旦低压油管中的压力达到低压安全阀的指定压力，则低压安全阀自动地打开。因而，流体经由回流管路返回到油箱，并且在液压传动装置中循环的流体的量被适当地维持。
本发明还提出了一种风轮发电机系统的操作控制方法，该风轮发电机系统包括：毂；主轴，其联接到该毂；发电机，其与电网同步；可变排量式的液压泵，其由该主轴驱动；可变排量式的液压马达，其连接到该发电机；高压油管，其布置在液压泵的排出侧与液压马达的进口侧之间；低压油管，其布置在液压泵的进口侧与液压马达的排出侧之间；蓄能器，其经由蓄能器阀连接到该高压油管；以及电网状态判定单元，其判定电网的状态，该方法包括：基于风速和由该电网状态判定单元判定的电网的状态中的至少一个来控制蓄能器阀的打开和关闭的步骤。
根据风轮发电机系统的操作控制方法，基于风速和由该电网状态判定单元判定的电网的状态中的至少一个来控制蓄能器阀的打开和关闭。由此，能够提高在低风速下或当出现阵风时的操作效率和稳定性并且还能够实现在电网低压状态下的穿越功能。
本发明的有利效果
根据本发明，蓄能器经由蓄能器阀连接到高压油管，并且基于风速和由电网状态判定单元判定的电网的状态中的至少一个以及由第一压力传感器检测的蓄能器中的压力和由第二压力传感器检测的高压油管中的压力来控制蓄能器阀的打开和关闭。由此，能够提高在低风速下或当出现阵风时的操作效率和稳定性并且还能够实现在电网低压状态下的穿越功能。
附图说明
图1是风轮发电机系统的总体结构。
图2是显示桨距驱动机构的结构的简图。
图3是显示液压传动装置的结构的简图。
图4是显示风轮发电机系统的系统结构的简图。
图5是显示蓄能器在低风速下的操作控制的流程图。
图6是显示释放蓄能器中的压力的操作控制的流程图。
图7是显示当电网的电压已下降时的操作控制的流程图。
图8是显示当出现阵风时的操作控制的流程图。
具体实施方式
现在将参照附图对本发明的优选实施例进行详细描述。然而，预期的是如果没有特别指定，则尺寸、材料、形状、其相对位置等将被理解为仅仅是说明性的而不限制本发明的范围。
对与优选实施例有关的风轮发电机系统的总体结构进行说明。图1示出了风轮发电机系统的总体结构。
使用三叶片风轮机作为该风轮发电机的示例。然而，该优选实施例不限于该示例而是能够应用于各种类型的风轮发电机系统。
如图1中所示，风轮发电机系统1包括通过风旋转的转子2、用于增大转子2的转速的液压传动装置10、用于产生电功率的发电机20、短舱22、用于支撑短舱22的塔架24以及用于控制该风轮发电机系统1的每个控制器的控制单元30。
转子2构造为使得主轴8连接到具有叶片4的毂6。具体地，三个叶片4从毂6径向延伸并且叶片4中的每一个叶片安装在与主轴8相连的毂6上。由此，作用在叶片4上的风力使整个转子2旋转，转子2的旋转经由主轴8输入到液压传动装置10。
液压传动装置10包括由主轴8旋转的可变排量式的液压泵12、连接到发电机20的可变排量式的液压马达14以及布置在液压泵12与液压马达14之间的高压油管16和低压油管18。下文对液压传动装置10的详细结构进行描述。
发电机20连接到液压传动装置10的液压马达14。现有的异步发电机或同步发电机都能够用作发电机20。具有几乎恒定的转速的扭矩从液压马达14输入到发电机20，然后发电机20产生具有几乎恒定的频率的交流电。另外，发电机20与将在下文描述的电网50同步，然后由发电机20产生的电流传输到电网50。
短舱22可旋转地支撑转子2的毂并且容纳诸如液压传动装置10和发电机20的各种装置。短舱22进一步被可旋转地支撑在塔架24上并且可根据风向通过未示出的偏航马达转动。
塔架24形成从基座26向上延伸的柱形形状。例如，塔架24能由一个柱状构件或多个在垂直方向上相连的单元构成以形成柱形形状。如果塔架24由多个单元构成，则短舱22安装在最顶部单元上。
控制单元30包括用于调节液压泵12的排量的泵控制器32、用于调节液压马达14的排量的马达控制器、用于调节叶片4的桨距角的桨距控制器以及用于控制下文描述的蓄能器阀的打开和关闭的ACC阀控制器38。
另外，用于改变叶片4的桨距角的桨距驱动机构40容纳在毂6中。图2是显示桨距驱动机构40的结构的简图。该图示出了包括液压缸42、伺服阀44、液压压力源46和蓄能器48的桨距驱动机构40。在桨距控制器36的控制下，伺服阀44调节由液压压力源46产生的高压油和存储在蓄能器48中的高压油向液压缸42的供应，以便实现叶片4的预期桨距角。
桨距控制器36通常从电网50接收电功率。然而，当电网的电压变为零时，电功率从不间断电源52供应。另外，电网50的状态由电网状态判定单元54来监控。电网状态判定单元54优选包括用于测量电网50的电压的电压传感器。然而，电压传感器能够利用功率因数计或无功伏安计来替代以间接地判定电网50的状态。
接下来，对液压传动装置10的详细结构进行说明。图3是显示液压传动装置10的结构的简图。
如上所述，该液压传动装置包括液压泵12、液压马达14、高压油管16和低压油管18。液压泵12的排出侧连接到液压马达14的进口侧，而液压泵12的进口侧连接到液压马达14的排出侧。
图3示出了仅包括一个液压马达14的液压传动装置10。然而，液压传动装置10可包括多个液压马达14，并且液压马达14可分别经由高压油管16和低压油管18连接到液压泵12。在该情形中，其一端连接到液压泵12的排出侧的高压油管16在中途分离开，并且高压油管16的分离管路中的每一个分离管路连接到液压马达14中的每一个液压马达的进口侧，而其一端连接到液压马达14中的每一个液压马达的排出侧的低压油管18的多个管路汇入一个管路中，然后连接到液压泵12的排出侧。
蓄能器60(60A、60B)经由蓄能器阀62(62A、62B)连接到高压油管16。蓄能器60例如可以是囊式的，其中空气和工作油通过可变形袋例如囊或活塞分开。在蓄能器60中，高压的工作油在蓄能过程期间引入以便使囊或活塞变形并且压缩空气。相反，在压力释放过程期间，压缩空气膨胀或来自外部的高压空气推动囊或活塞，然后将工作油推出蓄能器60。
另外，需要至少一组蓄能器60和蓄能器阀62。然而，如果多组蓄能器60(60A、60B)和蓄能器阀62(62A、62B)如图3中所示布置，则根据预期目的能够充分地使用多个蓄能器60。
此外，蓄能器60中的至少一个蓄能器可具有空气部，在初始密封空气时，该空气部的排量大于工作油部的排量，并且每个蓄能器60的初始密封空气的压力可彼此不同。此外，可能的是将工作油经由蓄能器阀62瞬间地引入蓄能器60中，并且蓄能器60中的压力改变以在没有时间延迟的情况下跟随高压油管16中的压力变化，并且在蓄能器阀62打开的状态下，蓄能器60中的压力可等于高压油管16中的压力。
第一压力传感器P1设置在蓄能器阀62(62A、62B)与蓄能器60(60A、60B)之间。第二压力传感器P2设置在高压油管16中。第一压力传感器P1测量蓄能器60(60A、60B)中的工作油的压力。同时，第二压力传感器P2测量高压油管16中的工作油的压力。
第一压力传感器P1和第二压力传感器P2的测量结果被发送到ACC阀控制器38以用于控制蓄能器阀62(62A、62B)的打开和关闭。除了第一压力传感器P1和第二压力传感器P2的结果之外，ACC阀控制器38还基于风速和电网状态判定单元54的判定结果来控制蓄能器阀62的打开和关闭。具体地，ACC阀控制器38基于风速和由电网状态判定单元54判定的电网50的状态中的至少一个以及由第二压力传感器P2测量的高压油管16中的压力来控制蓄能器阀62的打开和关闭。
另外，除了蓄能器60，防波动蓄能器64设置在高压油管16和低压油管18中。防波动蓄能器64抑制高压油管16和低压油管18中的压力变化(波动)。在低压油管18中，设有用于从工作油中去除杂质的滤油器66和用于冷却工作油的冷油器。
在高压油管16与低压油管18之间，设有用于绕过液压马达14的旁通管路70。并且，安全阀72设置在旁通管路70中以维持高压油管16中的工作油的压力与指定压力相同或在指定压力以下。以这种方式，当高压油管16中的压力升高到安全阀72的指定压力时，安全阀72自动地打开以便将高压油经由旁通管路70释放到低压油管18。
此外，在液压传动装置10中，设有油箱80、补充管路82、增压泵84、滤油器86、回流管路88和低压安全阀89。
该油箱存储补充工作油。该补充管路将油箱80连接到低压油管18。增压泵84布置在补充管路82中以便利用来自油箱80的补充工作油来补充低压油管18。在该情形中，布置在补充管路82中的滤油器86去除将供应到低压油管18的工作油中的杂质。
即使当工作油在液压传动装置10中泄漏时，增压泵84也利用来自油箱80的工作油来补充低压油管，因而能够维持在液压传动装置中循环的工作油的量。
回流管路88安装在油箱80与低压油管18之间。低压安全阀89布置在回流管路88中并且低压油管18中的压力被维持在指定压力附近。
由此，即使增压泵84将工作油供应到低压油管18，但是一旦低压油管18中的压力达到低压安全阀89的指定压力，低压安全阀89自动地打开以便将工作油经由回流管路88释放到油箱80。因而，能够充分地维持在液压传动装置10中循环的工作油的量。
另外，蓄能器压力安全管路61布置在蓄能器阀62(62A、62B)与蓄能器60(60A、60B)之间。蓄能器压力安全管路61配备有压力安全阀63并且连接到油箱80。当压力安全阀63在控制单元30的控制下打开时，蓄能器60变得与油箱80连通，并且蓄能器60中的压力释放到油箱80侧。
图3示出了其中蓄能器压力安全管路61连接到油箱80的情形。然而，蓄能器压力安全管路60可连接到低压油管18。
此外，液压泵12和液压马达14是可变排量式的，它们的排量能够进行调节。因而驱动它们需要电功率。因此，在风轮发电机系统1中，电功率通常从电网50供应到液压泵控制器32和液压马达控制器34。在使用电磁阀来控制液压泵12和液压马达14的排量的情形中，电功率也供应到该电磁阀。当电网50的电压变为零时，不间断电源52将电功率供应到液压泵控制器32和液压马达控制器34，并且可进一步供应到用于调节液压泵12和液压马达14的排量的电磁阀。
在液压传动装置10中，当液压泵12通过主轴8的旋转驱动时，在高压油管16与低压油管18之间出现压力差。该压力差驱动液压马达14。在该情形中，通过泵控制器32来调节液压泵12的排量，使得其功率系数变得最大。同时，根据主轴8的转速和液压泵12的排量，通过马达控制器34来调节液压马达14的排量，使得液压马达14的转速变得恒定。
风轮发电机系统1具有上述结构并且其每个控制器通过控制单元30来控制。图4是显示风轮发电机系统1的系统结构的简图。如图中所示，将如下项目发送到控制单元30，它们是：在风速获取单元56中获得的风速V、由电网状态判定单元54判定的电网50的电网状态S、由第一压力传感器P1测量的蓄能器60中的压力PACC以及由第二压力传感器P2测量的高压油管16中的压力PH。并且控制单元30的每个控制器(32、34、36、38)基于风速V、电网状态S、压力PACC、压力PH等来控制液压泵12、液压马达14、桨距驱动机构40(即伺服阀44)和蓄能器阀62。
此外，只要能够测量或估算风速，则风速获取单元56是不受限制的。例如，风速获取单元56可以是安装在短舱上的风速计或者用于测量主轴8的转速的旋转计和用于根据该旋转计的测量结果来估算风速V的计算器的组合。
接下来，对风轮发电机系统1通过控制单元30的操作控制进行说明。下文，以其中风速V在切入风速以下的低风速控制、其中电网50的电压下降的低电压控制和其中出现阵风的阵风控制的顺序对三种类型的操作控制进行说明。
(低风速控制)
图5是显示蓄能器60在低风速下在其中积蓄压力的操作控制的流程图。图6是显示释放蓄能器60的压力的操作控制的流程图。
图5示出了如下过程。首先，在步骤S2中风速获取单元56获得风速V，并在步骤S4中将该风速V与切入风速Vc相比较。然后，在步骤S4中，如果判定风速V小于切入风速Vc，则过程前进到步骤S6。在步骤S6中，马达控制器34将液压马达14的排量控制为近似为零并且停止通过发电机20的发电。相反，如果判定风速V不小于切入风速Vc，则过程返回到步骤S2以重新获得风速V。
切入风速Vc定义为发电机20开始发电的风速。
在将液压马达14的排量控制为近似为零的步骤S6之后，在步骤S8中通过第一压力传感器P1来测量蓄能器60中的压力PACC并且通过第二压力传感器P2来测量高压油管16中的压力PH。然后，过程前进到步骤S10，在该步骤中，将蓄能器60中的压力PACC与高压油管16中的压力PH相比较。
在步骤S10中，如果判定蓄能器60中的压力PACC低于高压油管16中的压力PH，则过程前进到步骤S12，在该步骤中，ACC阀控制器38关闭蓄能器阀62。相反，如果在步骤S10中判定蓄能器60中的压力PACC不低于高压油管16中的压力PH，则过程返回到步骤S2，从而风速获取单元56重新获得风速V。
一旦在步骤S12中蓄能器62打开，则在步骤S13中通过第一压力传感器P1来测量蓄能器60中的压力PACC。然后，在步骤S14中判定该压力PACC是否已达到阈值。如果在步骤S14中判定蓄能器60中的压力PACC已达到或超过该阈值，则过程前进到步骤S16，在该步骤S16中，ACC阀控制器38关闭蓄能器阀62。相反，如果在步骤S14中判定蓄能器60中的压力PACC小于该阈值，则过程返回到步骤S12以保持蓄能器阀62打开。
比布置在旁通管路70中的安全阀72的指定压力小的小量，例如5bar可用作该阈值，在步骤S14中，将压力PACC与该阈值相比较。
以这种方式，蓄能器阀62在风速V低于切入风速Vc时的低风速下打开以对充填(charge)该蓄能器，然后当风速再次变得与切入风速Vc相同或高于切入风速Vc时，蓄能器60中的压力释放以便辅助液压马达14的旋转。
如图6所示，首先在步骤S17中风速获取单元56获得风速V，并且在步骤S18中再次判定该风速V是否与切入风速Vc相同或高于切入风速Vc。如果再次判定风速V与切入风速Vc相同或高于切入风速Vc，则通过马达控制器34来增大液压马达14的排量并且发电机20重新开始发电。相反，如果判定风速保持小于切入风速Vc，则过程返回到步骤S 17以重新获得风速V。
在液压马达14的排量增大的步骤S20之后，在步骤S22中压力传感器P1和压力传感器P2分别测量蓄能器60中的压力PACC和高压油管16中的压力PH，然后在步骤S24中将所测得的压力PACC与所测得的压力PH相比较。并且如果在步骤S24中判定蓄能器60中的压力PACC大于高压油管16中的压力PH，则过程前进到步骤S26，在该步骤S26中，ACC阀控制器38打开蓄能器阀62。相反，如果在步骤S24中判定蓄能器60中的压力PACC不大于高压油管16中的压力PH，则过程返回到步骤S17以重新获得风速V。
以这种方式，当风速V变得与切入风速Vc相同或高于切入风速Vc时，蓄能器阀62打开。由此，当风速小时能够使用存储在蓄能器中的压力，因而能够产生更多的电功率并且提高操作效率。
至此对如下情形进行了说明，其中在风速V在低于切入风速Vc时的低风速操作下存储流体的压力并且一旦风速V再次变得与切入风速Vc相同或高于切入风速Vc，则利用蓄能器中的流体的压力来辅助液压马达14的旋转。然而，在低风速下积蓄在蓄能器中的压力可在不同的情形中使用。例如，可利用预先在低风速下储存压力的蓄能器60来辅助液压马达14的旋转以在维护之后恢复风轮发电机系统1的操作。
另外，还参照图5和图6对如下情形进行说明，其中当风速V小于切入风速Vc时，蓄能器60储存压力，并且一旦风速V再次变得不小于切入风速Vc，则利用蓄能器60来辅助液压马达14的旋转。然而，有时具有这样的情形，其中当风速V变得小于切入风速Vc时，压力PACC已经足够高。在该情形中，代替如图5中所示在蓄能器60中储存压力，也可能的是等待风速V回到与切入风速Vc相同或高于切入风速Vc，然后在图6中所示的过程中释放蓄能器60的压力以便辅助液压马达14的旋转。
此外，图5示出了如下情形，其中当蓄能器60中的压力PACC低于高压油管16中的压力PH(步骤S10中为是)时，蓄能器阀62打开以便在蓄能器60中贮存流体。然而，也可能的是基于将蓄能器60中的压力PACC与蓄能器中的压力阈值Pth相比较的结果来控制蓄能器62的打开和关闭。该压力阈值Pth可以是与高压油管16中的工作油的指定压力相同的值或者低于高压油管16中的工作油的指定压力。
此外可能的是跳过图5的步骤S8至S10，从而在液压马达14的排量在步骤S6中减小(减小到近似为零但保留一定排量)之后，蓄能器阀62打开以在蓄能器60中贮存流体。如果蓄能器阀62已经打开，则可跳过步骤S12以及步骤S8到S10。
另外，图5示出了如下情形，其中当蓄能器60中的压力PACC低于高压油管16中的压力PH(步骤S10中为是)时蓄能器阀62打开，但是蓄能器阀62可始终保持打开。更具体地，当风速V低于切入风速Vc时，控制单元可将液压马达14的排量控制为近似为零，并且保持蓄能器阀62打开以便将从液压泵12排出的工作油的压力存储在蓄能器60中。
另外，图6示出了如下情形，其中当蓄能器60中的压力PACC高于高压油管16中的压力PH(步骤S24中为是)时蓄能器阀62打开，但是蓄能器阀62可一直保持打开。更具体地，当风速V不小于切入风速Vc时，控制单元可保持蓄能器阀62打开以便利用蓄能器60中的工作油的压力来辅助液压马达14的旋转。
图7是显示当电网的电压已下降时的操作控制。如图中描述的，在步骤S30中通过电网状态判定单元54来判定电网50的电压是否已降低至指定电压或以下。如果在步骤S30中判定电网50的电压已降低至指定电压或以下，则过程前进到步骤S32，在该步骤S32中，桨距控制器36控制桨距驱动机构40，即伺服阀44，以便控制高压油向液压缸42的供应并且将叶片4的桨距角改变到顺桨位置。相反，如果在步骤S30中判定电网50的电压大于该指定电压，这意味着电网50处于正常状态，则过程返回到步骤S30以继续通过电网状态判定单元54来监控电网50的状态。
此处的指定电压指的是在电网规则中定义的低压组并且可包括其中电压实际上暂时为零的情形。并且桨距角到顺桨位置的改变意指叶片4的桨距角改变到作用在叶片4上的风不向转子轴8提供净扭矩的位置。
在叶片4的桨距角在步骤S32中改变到顺桨位置之后，过程前进到步骤S34。在步骤S34中，液压泵12和液压马达14的排量减小到用于保持发电机20与电网50同步所需的量。
此处的排量是指根据日本工业标准JIS B0142，容量式泵或容量式马达每一圈旋转所推动的几何体积。具体地，液压泵12的排量指当主轴8进行一圈旋转时从液压泵12排出到高压油管16的工作油的体积，而液压马达14的排量指当液压马达14的输出轴进行一圈旋转时从液压马达14排出到低压油管18的工作油的体积。
接下来，在步骤S36中，第一压力传感器P1测量蓄能器60中的压力PACC，且第二压力传感器P2测量高压油管16中的压力PH。然后过程前进到步骤S38，在该步骤中，将蓄能器60中的压力PACC与高压油管16中的压力PH相比较。如果在步骤S38中判定蓄能器60中的压力PACC低于高压油管16中的压力PH，则过程前进到步骤S40以通过ACC阀控制器38打开蓄能器阀62。相反，如果在步骤S38中判定蓄能器60中的压力PACC不低于高压油管16中的压力PH，则过程跳过步骤S40并前进到下文描述的步骤S42。
以这种方式，在步骤S30中判定电网50的电压已下降之后，在步骤S40中蓄能器阀在蓄能器60中的压力PACC低于高压油管16中的压力PH的情形中打开。因而高压油管16中的压力被吸收在蓄能器60中，从而防止高压油管16中的压力太高或工作油的温度由于安全阀72的驱动而升高。
在蓄能器阀62在步骤S40中打开之后，在步骤S42中通过电网状态判定单元54来再次判定电网50的电压是否开始恢复到大于该指定电压。具体地，在步骤S42中，判定电网50的电压是否已开始恢复。
以类似的方式，如果在步骤S38中判定蓄能器60中的压力PACC不低于高压油管16中的压力PH，则在步骤S42中判断电网50的电压是否已开始恢复。
如果在步骤S42中判定电网50已开始恢复，则如下文所述在步骤S44到S52中执行向正常操作模式的恢复操作。
首先，在步骤S44中，桨距控制器36控制桨距驱动机构40(具体地，伺服阀44)来调节高压油向液压缸42的供应并且将叶片4的桨距角改变到精确的位置。桨距角改变到精确的位置意指：将桨距角改变为使得叶片4接收风并且向转子8施加扭矩。
接下来在步骤S46中，泵控制器32和马达控制器34设定液压泵12的排量，使得功率系数变得处于其最大值处，并且增大液压马达14的排量使得由发电机20向电网中产生的功率增大。
在步骤S48中，压力传感器P1测量蓄能器中的压力PACC，且第二压力传感器P2测量高压油管16中的压力PH。然后过程前进到步骤S50，在该步骤中，将蓄能器60中的压力PACC与高压油管16中的压力PH相比较。如果在步骤S50中判定蓄能器60中的压力PACC大于高压油管16中的压力PH，则过程前进到步骤S52以通过ACC阀控制器38打开蓄能器阀62。相反，如果在步骤S50中判定蓄能器60中的压力PACC不大于高压油管16中的压力PH，则不执行步骤S52。
以这种方式，在步骤S42中判定电网50的电压恢复之后，在步骤S52中蓄能器阀62在蓄能器60中的压力PACC大于高压油管16中的压力PH的情形中打开，以便利用蓄能器60中的工作油的压力来辅助液压马达14的旋转。
尽管图7中未示出，但是在步骤S52中打开蓄能器阀62之后，能够采取措施通过降低蓄能器60中的压力来避免电网50的压降的重现。
例如，打开压力安全阀63，而关闭蓄能器阀62，从而允许蓄能器60中的压力经由蓄能器压力安全管路61逃离到油箱(如果蓄能器压力安全管路61连接到低压油管路18，则压力释放到低压油管18)以降低蓄能器60中的压力。可替代地，能够在关闭蓄能器阀62的同时降低囊式或活塞式蓄能器60中的空气的压力，以便降低蓄能器60中的工作油的压力。
相反，如果在步骤S42中判定电网50未恢复并且电网50的电压保持与指定电压相同或在指定电压以下，则过程前进到步骤S54。在步骤S54中，判定电网50的电压下降的状态是否持续规定时段。并且如果判定该状态持续规定时段，则过程移动至如下文所述的停止模式(步骤S56到S62)。相反，如果在步骤S54中判定该状态未持续规定时段，则过程返回到步骤S42，在该步骤S42中，再次通过电网状态判定单元54来判定电网50是否恢复。
此处该规定时段指在电网规则中定义的时间。
在步骤S56到S62中执行向停止模式的过渡。首先，在步骤S56中，泵控制器32和马达控制器34减小液压泵12和液压马达14的排量(近似为零)。
接下来，在步骤S58中，第一压力传感器P1测量蓄能器60中的压力PACC，且第二压力传感器P2测量高压油管16中的压力PH。在步骤S58之后，过程前进到步骤S60，在该步骤中，将蓄能器60中的压力PACC与高压油管16中的压力PH相比较。如果在步骤S60中判定蓄能器60中的压力PACC低于高压油管16中的压力PH，则过程前进到步骤S62，在该步骤S62中，ACC阀控制器38打开蓄能器阀62。相反，如果在步骤S60中判定蓄能器60中的压力PACC不低于高压油管16中的压力PH，则过程返回到步骤S42并且再次判定电网50的电压是否返回到指定电压或以上。
以这种方式，在步骤S54中判定电网50的电压下降的状态持续规定时段之后，在步骤S62中蓄能器阀62在蓄能器60中的压力PACC低于高压油管16中的压力PH的情形中打开。由此，高压油管16中的压力被吸收在蓄能器60中，从而防止高压油管16中的压力太高或工作油的温度由于安全阀72的驱动而升高。
并且在步骤S62中打开蓄能器阀62之后，过程返回到步骤S42，从而电网状态判定单元54再次判定电网50是否恢复。随后，如果电网50恢复，则在步骤S44到S51中执行向正常操作模式的恢复操作。如果电网50未恢复，则在步骤S56到S62中风轮发电机系统1在停止状态中备用。
以这种方式，当电网的电压下降时，叶片4的桨距角改变到顺桨位置并且液压泵12和液压马达14的排量降低至用于保持电网50与发电机20同步所需的量。由此，风轮发电机系统的操作能够在不与电网50断开的情况下继续。换句话说，能够实现在电网低压状态下的穿越功能。
另外，当电网50的电压下降时，蓄能器阀62在蓄能器60中的压力PACC低于高压油管16中的压力PH的情形中打开，从而防止高压油管16中的压力太高或工作油的温度由于安全阀72的驱动而升高。
此外，当电网50的电压下降的状态持续规定时段时，将液压泵12和液压马达14的排量控制为近似为零并且停止风轮发电机系统1的操作。然而，在该过程期间，如果蓄能器60中的压力PACC低于高压油管16中压力PH，则蓄能器阀62打开，从而防止高压油管16中的压力太高或工作油的温度由于安全阀72的驱动而升高。
此外，当电网50恢复时，叶片4的桨距角改变到精确的位置，并且液压泵12和液压马达14的排量设定为使得其功率系数变得最大，并且发电机20的转速变得恒定。由此，能够迅速地恢复其有效操作。在该过程中，蓄能器阀62在蓄能器60中的压力PACC大于高压油管16中的压力PH的情形中打开，以便利用蓄能器60中的工作油的压力来辅助液压马达14的旋转。
另外，图7示出了当蓄能器60中的压力PACC低于高压油管16中的压力PH(步骤S38中为是)时，在步骤S40中蓄能器阀62打开的情形，但是不管压力PACC或压力PH中的哪一个更低，蓄能器阀62都可保持打开。更具体地，当判定电网50的电压已降低至指定电压或以下并且基于电网规则条款的状态继续时，控制单元可控制桨距驱动机构40使叶片4的桨距角朝着顺桨位置改变，改变液压泵12的排量以满足转子2的负载并且将液压马达14的排量降低至用于保持发电机20与电网50同步所需的量，并且保持蓄能器阀62打开，以便将从液压泵12排出的工作油的压力存储在蓄能器60中。
(阵风控制)
图8是显示当出现阵风时的操作控制的流程图。如图中所示，首先，在步骤S70中风速获取单元56获得风速V。并且在步骤S72中，判定该风速V是否大于阈值Vth，即是否存在阵风。如果在步骤S72中判定风速V大于阈值Vth，则过程前进到步骤S74，在该步骤S74中，第一压力传感器P1测量蓄能器60中的压力PACC，且第二压力传感器P2测量高压油管16中的压力PH。相反，如果在步骤S72中判定风速V不大于阈值Vth，则过程返回到步骤S70以重新获得风速V。
此处，阈值Vth例如可以为60m/s，其作为三秒钟或更长时段的平均风速而获得。
在步骤S74中测量蓄能器60中的压力PACC和高压油管16中的压力PH之后，过程前进到步骤S76，在该步骤S76中，将压力PACC与压力PH相比较。如果在步骤S76中判定蓄能器60中的压力PACC低于高压管路16中的压力PH，则过程前进到步骤S78以通过ACC阀控制器38来打开蓄能器阀62。
以这种方式，当出现阵风(风速V＞阈值Vth)时，蓄能器阀62在蓄能器60中的压力PACC低于高压管路16中的压力PH的情形中打开，以便在蓄能器60中吸收来自该高压管路的压力。
同时，如果在步骤S76中判定蓄能器60中的压力PACC不低于高压管路16中的压力PH，则过程返回到步骤S70以重新通过风速获取单元56获得风速V。
在步骤S78中打开蓄能器阀62之后，在步骤S80中风速获取单元56获得风速V。在步骤S82中，判定该风速V是否已降低至阈值Vth或以下。如果在步骤S82中判定风速V已降低至阈值Vth或以下，则过程前进到步骤S84以保持蓄能器阀62打开。相反，如果风速V仍保持大于阈值Vth，则过程返回到步骤S80以重新获得风速V。
在步骤S84中保持蓄能器阀62打开之后，在步骤S86中第一压力传感器P1测量蓄能器60中的压力PACC且第二压力传感器P2测量高压油管16中的压力PH。然后，在步骤S88中，判定蓄能器60中的压力PACC是否变得与高压油管16中的压力PH相同。
如果在步骤S88中判定蓄能器60中的压力PACC变得与高压油管16中的压力PH相同，则过程前进到步骤S90以通过ACC阀控制38来关闭蓄能器阀62。相反，如果在步骤S88中判定蓄能器60中的压力PACC与高压油管16中的压力PH不同，则过程返回到步骤S84以保持蓄能器阀62打开。
以这种方式，当出现阵风(风速V＞阈值Vth)时，蓄能器阀62在蓄能器60中的压力PACC低于高压管路16中的压力PH的情形中打开以便在蓄能器60中吸收高压管路16的压力。当阵风的风速V降低至阈值Vth或以下时，蓄能器阀62保持打开，直到蓄能器60中的压力PACC变得与高压油管16中的压力PH相同，以便释放蓄能器60中的压力。以这种方式，能够将阵风对风轮发电机系统1的影响减到最小。
如上所述，图8示出了如下情形：其中一旦风速V变得等于或低于阈值Vth那样慢，则蓄能器阀62保持打开，直到蓄能器60中的压力PACC变得与高压油管16中的压力PH相同，以便释放蓄能器中的压力PACC(S84到S88)。如果工作油经由蓄能器阀62瞬间地流入蓄能器60中并且蓄能器60中的压力PACC跟随高压油管16中的压力PH的变化而无延迟地改变，则也可跳过步骤S84到S88。
另外，图8示出了当蓄能器60中的压力PACC低于高压油管16中的压力PH(步骤S76中为是)时蓄能器阀62打开的情形，但是不管压力PACC或压力PH中的哪一个更低，蓄能器阀62都可保持打开。更具体地，当出现风速V大于指定阈值Vth的阵风时，控制单元保持蓄能器阀62打开，以便将从液压泵12排出的工作油的压力存储在蓄能器60中，并且当阵风的风速V变得不大于指定阈值Vth时，控制单元保持蓄能器阀62打开以便利用蓄能器60中的工作油的压力来辅助液压马达14的旋转。
(用以有效执行三种类型的操作控制的操作控制方法)
接下来，对用于有效执行上述三种类型的操作控制的操作控制方法进行说明。根据该操作控制方法，两个蓄能器60A和60B(参考图3)用于不同的控制目的，并且作为用于有效地执行每个控制的准备，预先对蓄能器60A和60B的压力进行调节。此处对如下示例进行说明，在该示例中，蓄能器60A用于风速低时的控制，而蓄能器60B用于电网电压下降时以及出现阵风时的控制。
将用于小风速时的控制的蓄能器60A称为第一蓄能器60A，而将用于电网电压下降时的控制以及出现阵风时的控制的蓄能器60B称为第二蓄能器60B。另外，将设置用于蓄能器60A的蓄能器阀62a称为第一蓄能器阀62A，而将设置用于蓄能器60B的蓄能器阀称为第二蓄能器阀62B。
首先，压力传感器P1和P2测量第一蓄能器60A中的压力PACC1和第二蓄能器60B中的压力PACC2以及高压油管16中的压力PH。
并且，在第一蓄能器60A中的压力PACC1低于第二蓄能器60B中的压力PACC2的情形中，第一蓄能器阀62A打开以便在第一蓄能器60A中存储压力。压力在第一蓄能器60A中的存储优选在不大于发电机20不发电的切入风速的低风速下或在额定操作中执行以通过调节桨距角来控制输出恒定，以便防止对风轮发电机系统1的发电效率的影响。
以这种方式，第一蓄能器60A中的压力PACC1总是保持相对高。
相反，在第一蓄能器60A中的压力PACC1高于第二蓄能器60B中的压力PACC2的情形中，第二蓄能器阀62B打开以释放第二蓄能器60B的压力。
以这种方式，第二蓄能器60B中的压力PACC2总是保持相对低。
以这种方式，通过保持第一蓄能器60A中的压力PACC1相对高以用于风速低时的控制，当风速V在低于切入风速Vc之后重新变得不小于切入风速Vc时，能够有效地利用第一蓄能器60A来辅助液压马达14的旋转。
另外，通过总是保持压力PACC2相对低以用于电网电压下降时以及出现阵风时的控制，当电网50的电压下降时或当风速V超过阈值Vth时，能够有效地利用第二蓄能器60B来吸收高压油管16中的压力。
上文说明了如下情形：其中预先决定第一蓄能器60A的使用和第二蓄能器60B的使用(第一蓄能器60A用于低风速下的控制，而第二蓄能器60B用于低电网电压下或出现阵风时的控制)。然而，第一蓄能器60A和第二蓄能器60B的使用可根据情形而适当地改变。
例如，定期地测量第一蓄能器60中的压力PACC1和第二蓄能器60B中的压力PACC2，并且将具有较高测量压力的蓄能器用于风速低时的控制，而将具有较低测量压力的蓄能器用于电网的电压下降时或出现阵风时的控制。
如上所述，在该优选实施例中，控制单元30的ACC阀控制器38基于风速和由电网状态判定单元54判定的电网50的状态中的至少一个以及由第一压力传感器P1测量的蓄能器60中的压力和由第二压力传感器P2测量的高压油管16中的压力来控制蓄能器阀62的打开和关闭。
因此，不仅能够提高低风速下和出现阵风时的操作效率和安全性而且能够实现在电网低压状态下的穿越功能。
尽管已参照示例性实施例对本发明进行了描述，但是将理解的是本发明不限于所公开的示例性实施例并且在所附权利要求的范围内，修改和变形是可能的。
例如，在上述优选实施例中，对通过ACC阀控制器38控制蓄能器阀62的打开和关闭的示例进行了说明。然而，蓄能器阀62的打开可根据蓄能器60中的压力PACC与高压油管16中的压力PH之间的压力差来调节。例如，当蓄能器60中的压力PACC与高压油管16中的压力PH之间的压力差大时，蓄能器阀62逐渐打开(使蓄能器阀62的打开量逐渐变大)以便抑制由蓄能器阀62的打开导致的高压油管16中的压力波动。同时，当蓄能器60中的压力PACC与高压油管16中的压力PH之间的压力差小时，蓄能器阀62迅速打开(使蓄能器阀62的打开量迅速变大)以便迅速地响应情况的变化。
附图标记列表
1风轮发电机
2转子
4叶片
6毂
8主轴
10液压传动装置
12液压泵
14液压马达
16高压油管
18低压油管
20发电机
22短舱
24塔架
26基座
30控制单元
32泵控制器
34马达控制器
36桨距控制器
38 ACC阀控制器
40桨距驱动机构
42液压缸
44伺服阀
46油压源
48蓄能器
50电网系统
52不间断电源
54电网状态判断单元
60A第一蓄能器
60B第二蓄能器
61蓄能器压力安全管路
62A第一蓄能器阀
62B第二蓄能器阀
63蓄能器压力安全管路
64防波动蓄能器
66滤油器
68冷油器
70旁通管路
72安全阀
80油箱
82补充管路
84增压泵
86滤油器
88回流管路
89低压安全阀

Claims (23)

1.一种风轮发电机系统，包括：
毂；
主轴，所述主轴联接到所述毂；
发电机，所述发电机与电网同步；
可变排量式的液压泵，所述液压泵由所述主轴驱动；
可变排量式的液压马达，所述液压马达连接到所述发电机；
高压油管，所述高压油管布置在所述液压泵的排出侧与所述液压马达的进口侧之间；
低压油管，所述低压油管布置在所述液压泵的进口侧与所述液压马达的排出侧之间；
蓄能器，所述蓄能器经由蓄能器阀连接到所述高压油管；以及
控制单元，所述控制单元控制所述液压泵、所述液压马达和所述蓄能器阀；
其中，所述控制单元基于风速和所述电网的状态中的至少一个来控制所述蓄能器阀的打开和关闭。
2.根据权利要求1所述的风轮发电机系统，进一步包括电网状态判定单元，
其中，所述电网的状态由所述电网状态判定单元来判定。
3.根据权利要求2所述的风轮发电机系统，进一步包括：
旁通油管，所述旁通油管布置在所述高压油管与所述低压油管之间，以绕过所述液压马达；以及
安全阀，所述安全阀布置在所述旁通油管中，以维持所述高压油管中的液压压力不大于标定压力。
4.根据权利要求2所述的风轮发电机系统，进一步包括：
第一压力传感器，所述第一压力传感器检测所述蓄能器中的压力；以及
第二压力传感器，所述第二压力传感器检测所述高压油管中的压力。
5.根据权利要求3所述的风轮发电机系统，
其中，当风速低于切入风速时，所述控制单元将所述液压马达的排量控制成近似为零，并且保持所述蓄能器阀打开，以便将从所述液压泵排出的工作油的压力存储在所述蓄能器中。
6.根据权利要求5所述的风轮发电机系统，
其中，当风速不小于所述切入风速时，所述控制单元保持所述蓄能器阀打开，以便利用所述蓄能器中的工作油的压力来辅助所述液压马达的旋转。
7.根据权利要求4所述的风轮发电机系统，
其中，当风速低于切入风速时，所述控制单元将所述液压马达的排量控制成近似为零，并且打开所述蓄能器阀以便将从所述液压泵排出的工作油的压力存储在所述蓄能器中，并且当由所述第一压力传感器检测的所述蓄能器中的压力达到预先决定的阈值时关闭所述蓄能器阀。
8.根据权利要求7所述的风轮发电机系统，
其中，当风速不小于所述切入风速时，在由所述第一压力传感器检测的所述蓄能器中的压力高于由所述第二压力传感器检测的所述高压油管中的压力的情形中，所述控制单元打开所述蓄能器阀以便利用所述蓄能器中的工作油的压力来辅助所述液压马达的旋转。
9.根据权利要求3所述的风轮发电机系统，进一步包括：
桨距驱动机构，所述桨距驱动机构调节被安装在所述毂上的叶片的桨距角，
其中，当所述电网状态判定单元判定电网的电压已降低至指定电压或以下并且基于电网规则条款的状态继续时，所述控制单元能够控制所述桨距驱动机构，以使所述叶片的桨距角朝着顺桨位置改变，改变所述液压泵的排量以满足所述转子的负载并且将所述液压马达的排量降低至用于保持所述发电机与所述电网同步所需的量，并且保持所述蓄能器阀打开以便将从所述液压泵排出的工作油的压力存储在所述蓄能器中。
10.根据权利要求9所述的风轮发电机系统，
其中，当所述电网状态判定单元判定所述电网的电压开始恢复时，所述控制单元使所述叶片的桨距角朝着精确的位置改变，并且将所述液压泵的排量设定成使得功率系数变得处于其最大值处，并且增大所述液压马达的排量，使得由所述发电机向所述电网中产生的功率增大。
11.根据权利要求4所述的风轮发电机系统，进一步包括：
桨距驱动机构，所述桨距驱动机构调节被安装在所述毂上的叶片的桨距角，
其中，当所述电网状态判定单元判定所述电网的电压已降低至指定电压或以下并且基于电网规则条款的状态继续时，所述控制单元能够控制所述桨距驱动机构，以使所述叶片的桨距角朝着顺桨位置改变，改变所述液压泵的排量以满足所述转子的负载并且将所述液压马达的排量降低至用于保持所述发电机与所述电网同步所需的量，并且在由所述第一压力传感器检测的所述蓄能器中的压力低于由所述第二压力传感器检测的所述高压油管中的压力的情形中、打开所述蓄能器阀以便将从所述液压泵排出的工作油的压力存储在所述蓄能器中。
12.根据权利要求7所述的风轮发电机系统，
其中，当所述电网状态判定单元判定所述电网的电压开始恢复时，所述控制单元将所述叶片的桨距角改变到精确的位置，并且将所述液压泵的排量设定成使得功率系数变得处于其最大值处，并且增大所述液压马达的排量使得由所述发电机向所述电网中产生的功率增大。
13.根据权利要求9或11所述的风轮发电机系统，进一步包括：
不间断电源，当所述电网的电压变为零时，所述不间断电源向所述桨距驱动机构供应电功率。
14.根据权利要求9或11所述的风轮发电机系统，进一步包括：
不间断电源，当所述电网的电压变为零时，所述不间断电源向所述液压泵和所述液压马达供应电功率。
15.根据权利要求11或12所述的风轮发电机系统，进一步包括：
油箱，所述油箱存储工作油，并且连接到所述低压油管；
蓄能器压力安全管路，所述蓄能器压力安全管路设置在所述蓄能器阀与所述蓄能器之间，并且连接到所述低压油管或所述油箱中的一个；以及
压力安全阀，所述压力安全阀设置在所述蓄能器压力安全管路中，
其中，当所述电网状态判定单元判定所述电网的电压恢复时，所述控制单元打开所述压力安全阀，以允许所述蓄能器中的压力逸出到所述低压油管或所述油箱中的一个。
16.根据权利要求3所述的风轮发电机系统，进一步包括：
其中，当出现风速大于指定阈值的阵风时，所述控制单元保持所述蓄能器阀打开，以便将从所述液压泵排出的工作油的压力存储在所述蓄能器中，
并且，当阵风的风速变得不大于所述指定阈值时，所述控制单元保持所述蓄能器阀打开，以便利用所述蓄能器中的工作油的压力来辅助所述液压马达的旋转。
17.根据权利要求16所述的风轮发电机系统，
其中，所述指定阈值是60米/秒，其作为对于三秒钟或更长时段的平均风速而获得。
18.根据权利要求4所述的风轮发电机系统，
其中，当出现风速大于指定阈值的阵风时，在由所述第一压力传感器检测的所述蓄能器中的压力低于由所述第二压力传感器检测的所述高压油管中的压力的情形中，所述控制单元打开所述蓄能器阀以便将从所述液压泵排出的工作油的压力存储在所述蓄能器中；并且
当阵风的风速变得不大于所述指定阈值时，所述控制单元保持所述蓄能器阀打开，直到由所述第一压力传感器检测的所述蓄能器中的压力变得与由所述第二压力传感器检测的所述高压油管中的压力相同。
19.根据权利要求18所述的风轮发电机系统，
其中，所述指定阈值是60米/秒，其作为对于三秒钟或更长时段的平均风速而获得。
20.根据权利要求18所述的风轮发电机系统，进一步包括：
油箱，所述油箱存储工作油，并且连接到所述低压油管；
蓄能器压力安全管路，所述蓄能器压力安全管路设置在所述蓄能器阀与所述蓄能器之间，并且连接到所述低压油管和所述油箱中的一个；以及
压力安全阀，所述压力安全阀设置在所述蓄能器压力安全管路中，
其中，当出现风速大于指定阈值的阵风时，所述控制单元打开所述压力安全阀，以允许所述蓄能器中的压力逸出到所述低压油管和所述油箱中的一个。
21.根据权利要求1所述的风轮发电机系统，进一步包括：
油箱，所述油箱存储工作油；以及
增压泵，所述增压泵利用来自所述油箱的工作油来补充所述低压油管。
22.根据权利要求21所述的风轮发电机系统，进一步包括：
回流管路，所述回流管路使所述低压油管中的工作油返回到所述油箱；以及
低压安全阀，所述低压安全阀布置在所述回流管路中，以维持所述低压油管中的液压压力近似处于标定压力。
23.一种风轮发电机系统的操作控制方法，所述风轮发电机系统包括：毂；联接到所述毂的主轴；与电网同步的发电机；由所述主轴驱动的可变排量式的液压泵；连接到所述发电机的可变排量式的液压马达；布置在所述液压泵的排出侧与所述液压马达的进口侧之间的高压油管；布置在所述液压泵的进口侧与所述液压马达的排出侧之间的低压油管；以及经由蓄能器阀连接到所述高压油管的蓄能器，所述方法包括：
基于风速和由电网状态判定单元判定的所述电网的状态中的至少一个来控制所述蓄能器阀的打开和关闭的步骤。
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