CN103994030A - 集储能装置为一体的变速恒频风力发电系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种集储能装置为一体的变速恒频风力发电系统及控制方法，变桨距风机通过联轴器连接变量泵，由变量泵、单向阀A、两位两通电磁换向阀B、变量马达、滤油器通过液压管路依次连接形成闭环的液压调速主回路，变量马达通过离合器A连接发电机/电动机，储能装置包括泵/马达和高压储气罐，发电机/电动机通过离合器B连接泵/马达；将风力发电机组与储能装置集成为一体，采用单独调控变量泵和变量马达排量，不仅能实现风力机最大功率跟踪，也能确保变量马达输出转速恒定，从而达到发电机输出频率稳定，针对不同的风力采用不同的控制方法，有效解决风力发电受时间、气候变化的影响，极大的提高风能利用率，提高风电质量。

Description

集储能装置为一体的变速恒频风力发电系统及控制方法

技术领域

本发明涉及的是一种风力发电系统，具体是集储能装置为一体的变速恒频风力发电系统，属可再生能源发电和能量储存技术领域。

背景技术

现有的变速恒频风力发电系统一般采用齿轮箱增速异步发电机组或直驱永磁同步发电机电，两种发电机组都是通过电力电子变流设备实现变速恒频风力发电。随着单机风力发电机组功率的不断增大，这两种变速恒频风力发电模式极大地增加了机舱重量、发电成本，严重制约着机组的可靠性，加之风能所具有随机性、间歇性，使风力发电机组难以保证持续、稳定、可靠的发电。

  中国专利公开号为201110323608、名称为“大功率液压风力发电装置”公开的风力发电装置由螺旋桨、联轴器、液压泵、液压管路、旁路、溢流阀、外行星齿轮摆线液压马达和发电机组等组成，该发电装置利用液压技术实现了变速恒频发电，但没有考虑风力最大功率、储能技术以及具体的变速恒频控制方法。

发明内容

针对现有技术中存在的不足和风力发电特点，本发明提出一种结构简单，可靠性高、成本低的集储能装置为一体的新型变速恒频风力发电系统，本系统能实现变速恒频风力发电、风能最大功率跟踪，使地面风力发电成为可能。通过简单的结构实现了单机组储能功能，从而达到稳定、持续风力发电和充分利用风能目的，本发明同时也提供该系统的控制方法。

为实现上述目的，本发明集储能装置为一体的变速恒频风力发电系统采用的技术方案是：包括变桨距风力机，变桨距风机上设有风速风向传感器和变桨距机构，风速风向传感器通过信号线连接控制器，变桨距风机通过联轴器连接变量泵，由变量泵、单向阀A、两位两通电磁换向阀B、变量马达、滤油器通过液压管路依次连接形成闭环的液压调速主回路，变量马达通过离合器A连接发电机/电动机，变量泵上设有变量泵变量机构，变量马达上设有变量马达变量机构；储能装置包括泵/马达和高压储气罐，高压储气罐上端设压力表B，发电机/电动机通过离合器B连接泵/马达；液压调速主回路连接由补油泵、溢流阀、两位两通电磁换向阀D、减压阀B和单向阀F组成的储能装置补油支路，补油泵与溢流阀并联，并联出口有三个输出支路，第一个输出支路依次经两位两通电磁换向阀D、减压阀B和单向阀F串联后连接至储能装置，第二个输出支路连接液压调速主回路的高压管路，第三个输出支路连接液压调速主回路的低压管路；所述两位两通换向阀B和两位两通换向阀D、压力表B分别通过信号线连接到控制器，变桨距边距机构、变量泵变量机构和变量马达变量机构均通过控制线连接到控制器。

本发明采用集储能装置为一体的变速恒频风力发电系统的控制方法采用的技术方案是具有以下步骤：1）控制器将风速风向传感器实测风力与预设的风速作比较，当实测风力小于预设的切入风速时，控制器控制离合器A断开，两位两通电磁换向阀B和两位两通电磁换向阀D切断，若压力表B压力值小于预设的发电压力，断开离合器B，储能装置不工作，若压力表B压力值大于预设的发电压力且需供电，离合器B接合，储能装置释能并通过离合器B带动发电机/电动机转动发电；2）当实测风力在预设的切入风速和额定风速之间时，控制器控制两位两通电磁换向阀B接通，两位两通电磁换向阀D切断，离合器A接通，若正常用电时，控制器控制离合器B断开，风能通过变桨距风力机转变为机械能并由联轴器A带动变量泵将机械能转变为液压系统的压力能；控制器根据风速变化控制变量泵变量机构，跟踪最大功率以获取最大风能，压力油液经单向阀A、两位两通电磁换向阀B驱动变量马达将压力能转变为机械能，控制器控制变量马达变量机构使变量马达输出转速保持恒定，并通过离合器A带动发电机/电动机将机械能转变为恒频输出电能；若不需用电时，控制器控制离合器B连接，变量马达通过离合器A、离合器B和发电机/电动机带动泵/马达，储能装置储能；3）当实测风力在额定风速和切出风速之间时，控制器控制两位两通电磁换向阀B接通，两位两通电磁换向阀D切断，离合器A接通，若正常用电时，控制器控制离合器B断开，风能通过变桨距风力机转变为机械能并由联轴器A带动变量泵，将机械能转变为液压系统的压力能，控制器根据风速变化控制变桨距机构改变叶片桨距角，压力油液经单向阀A、两位两通电磁换向阀B驱动变量马达，将压力能转变为机械能；控制器控制变量马达变量机构使变量马达输出转速保持恒定，通过离合器A带动发电机/电动机将机械能转变为恒频输出电能；若不需用电时，控制器控制离合器B连接，变量马达通过离合器A、离合器B、发电机/电动机带动泵/马达工作，储能装置储能；4）当实测风力高于切出风速时，控制器控制两位两通电磁换向阀B接通，两位两通电磁换向阀D切断，离合器A切断，控制变桨距机构使变桨距风力机停机，若不需用电，控制器切断离合器B，若需要用电，接合离合器B，储能装置释能并通过离合器B带动发电机/电动机转动发电。

本发明采用上述技术方案后，具有的有益效果是：

1）将风力发电机组与储能装置集成为一体，有效解决风力发电受时间、气候变化的影响，极大的提高风能利用率，提高风电质量。

2）采用液压传动技术实现变速恒频风力发电，有效地解决因风机功率增大而带来的机舱重量问题，避免了齿轮箱和电力电子变流设备的使用，降低了成本、提高了系统的可靠性。液压系统的柔性连接也极好的解决了随机阵风载荷对发电质量的影响，提高了系统的使用寿命。

3）采用单独调控变量泵和变量马达排量，不仅能实现风力机最大功率跟踪，也能确保变量马达输出转速恒定，从而达到发电机输出频率稳定。

4）采用结构简单的两个气液转换器实现压力油液与高压气体之间转换，避免了传统压缩空气储能结构复杂问题。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

  图1是本发明集储能装置为一体的变速恒频风力发电系统的结构连接示意图；

图中：1.油箱；2.溢流阀；3.补油泵；4.滤油器；5.控制器；6.风速风向传感器；7.转速转矩传感器A；8.变浆距风机；9.变桨距机构；10.联轴器；11.变量泵；12.变量泵变量机构；13.压力流量传感器A；14.单向阀A；15.压力表A；16.两位两通电磁换向阀A；17.蓄能器；18.安全阀；19.单向阀B；20.单向阀C；21.单向阀D；22.压力流量传感器B；23.变量马达；24.变量马达变量机构；25两位两通电磁换向阀B； 26.两位两通电磁换向阀C；27.减压阀A；28.单向阀E；29.离合器A；30.转速转矩传感器B；31.发电机/电动机；32.离合器B；33.泵/马达；34.两位两通电磁换向阀D；35.减压阀B；36.单向阀F；37.三位四通电磁换向阀；38.两位两通电磁换向阀E；39.两位两通电磁换向阀F；40.高压储气罐；41.压力表B；42.两位两通电磁换向阀G；43.液位传感器A；44.两位两通电磁换向阀H；45.气液转换器A；46.吸气/排气消声器；47.气液转换器B；48.液位传感器B。

具体实施方式

如图1所示，本发明集储能装置为一体的变速恒频风力发电系统由风能转换系统、液压系统、发电/电动系统、储能装置和检测系统组成，其中，风能转换系统、液压系统、发电/电动系统和储能装置依次相连，检测系统通过信号线分别控制风能转换系统、液压系统、发电/电动系统和储能装置。风能转换系统通过联轴器10连接液压系统，液压系统通过离合器A29连接发电/电动系统，发电/电动系统通过离合器B32连接储能装置。

所述的风能转换系统包括变桨距风力机8，变桨距风力机8直接和联轴器10连接，将风能转变为机械能，在变桨距风力机8上直接安装变桨距机构9。

所述的液压系统包括一个液压调速主回路和一条储能装置补油支路。液压调速主回路由变量泵11、单向阀A14、两位两通电磁换向阀B25、变量马达23、滤油器4通过液压管路依次连接形成闭环回路。其中，变量泵11通过联轴器10连接风能转换系统中的变桨距风力机8，将机械能转变为系统所需要的压力能，变量泵变量机构12安装在变量泵11上。变量马达23通过离合器A29连接发电/电动系统中的发电机/电动机31，将液压能转变为机械能，变量马达变量机构24安装在变量马达23上。储能装置补油支路由补油泵3、溢流阀2、两位两通电磁换向阀D34、减压阀B35和单向阀F36组成，补油泵3与溢流阀2并联，并联后的出口连接三个输出支路，第一个输出支路依次经两位两通电磁换向阀D34、减压阀B35和单向阀F36串联后连接至储能装置，对储能装置补充油液；第二个输出支路经单向阀C20后连接在液压调速主回路的高压管路上，第三个输出支路经单向阀C21后连接在液压调速主回路的低压管路上，对液压调速主回路进行双向补油。

在液压调速主回路上还连接压力表15、蓄能器17和安全阀18。压力表15连接在变量泵11的出口处，直接显示液压系统压力；蓄能器17通过两位两通电磁换向阀A16连接在单向阀A14和两位两通换向阀B25之间，用于稳定流量脉动和吸收液压冲击。安全阀18通过单向阀B19连接在蓄能器17接口和两位两通电磁换向阀B25之间，对液压主回路过载保护。

在液压调速主回路的两位两通电磁换向阀B25入口处依次连接两位两通电磁换向阀C26、减压阀A27和单向阀E28，单向阀E28连接变浆距支路，用于改变风力叶片桨距角提供压力油液。

所述的发电/电动系统由发电机/电动机31组成，发电机/电动机31通过离合器A29连接变量马达23的输出轴，将变量马达23的机械能转变为电能；同时发电机/电动机31还通过离合器B32连接储能装置中的泵/马达33，发电机/电动机31与储能装置连接时，发电/电动机31即可做发电机也可作为电动机。

 所述的储能装置由泵/马达、三位四通换向阀、气液转换器、高压储气罐以及相应的电磁换向阀组成。泵/马达33经一个三位四通换向阀37后分别与气液转换器A45、气液转换器B47的下部端口连接，气液转换器A45上部的两个端口分别与两位两通电磁换向阀G42和两位两通电磁换向阀H44连接，气液转换器B47上部的两个端口分别与两位两通电磁换向阀E38和两位两通电磁换向阀F39连接，将两位两通电磁换向阀F39和两位两通电磁换向阀H44串联，将两位两通换向阀E38和两位两通电磁换向阀G42串联。在两位两通电磁换向阀E38和两位两通电磁换向阀G42的串联管路上连接高压储气罐40，高压储气罐40的上端安装压力表B41，高压储气罐40可以根据需要串联多个。在两位两通电磁换向阀F39和两位两通电磁换向阀H44的串联管路上连接吸气/排气消声器46。三位四通换向阀37还连接储能装置补油支路，通过两位两通电磁换向阀D34、减压阀B35和单向阀F36对储能装置补充油液。

 所述的检测系统由控制器5和与控制器5相连接的多个传感器组成。在变桨距风机8上安装风速风向传感器6，将变桨距风机8的风速信号传递到控制器5，在变量泵11的输入轴上安装转矩传感器A7，在变量马达23的输出轴上安装转矩传感器B30，在变量泵11出口端安装压力流量传感器A13以检测变量泵11出口处的出口油液压力和流量并传递到控制器5，在变量马达23的出口端安装压力流量传感器B22以检测变量马达23出口端的油液压力和流量并传递到控制器5；在气液转换器A45的上部位置安装液位传感器A43，在气液转换器A45的下部位置别安装液位传感器B48。各个传感器分别通过各自的信号线连接到控制器5，各个传感器检测的信号通过信号线输入至控制器5。控制器5还分别通过各自的信号线连接两位两通换向阀A16、B25、C26、D34、E38、F39、G42、H44和三位四通电磁换向阀37，对各个换向阀进行控制。变桨距边距机构9、变量泵变量机构12和变量马达变量机构24均通过控制线连接到控制器5，通过相应的机构分别控制变浆距风机8、变量泵11和变量马达23。离合器A29、B32的控制线也连接到控制器5，以控制离合器A29、B32的离合。压力表A15和压力表B41也连接控制器5，将压力信号传递到控制器5。

本发明集储能装置为一体的变速恒频风力发电系统工作时，针对不同的风力采用不同的控制方法，即当风力小于切入风速（本发明系统将切入风速定为3m/s）时、当风力在切入风速（3m/s）和额定风速（本发明系统将额定风速定为11m/s）之间时、当风力在额定风速（11m/s）和切出风速（本发明系统将切出风速定为25m/s）之间时、当风力高于切出风速（25m/s）时分别采用不同的控制方法。在工作之前，控制器5预设切入风速、额定风速、切出风速的数值。风速风向传感器6将实测风力输入控制器5，控制器5将检测到的实测风力与预设的风速作比较，根据风力的大小控制，具体的控制方法是：

当检测到实测风力小于预设的切入风速（3m/s）时，控制器5控制两位两通电磁换向阀B25、D34切断，离合器A29断开，三位四通换向阀37处于中位。压力表B41检测高压储气罐40的压力并输入控制器5中，若压力表B41所测压力值小于预设的发电压力值，离合器B32断开，系统不工作，此处的发电压力值要根据蓄能器17是否驱动泵/马达33的实际情况而定，一般设定为2-8MPa，在本系统工作之前，将所定的发电压力值预设在控制器5中。若压力表B41所测高压储气罐40的压力值大于预设的发电压力，且电网仍需要供电，控制器5控制离合器B32接合，控制储能装置开始释能发电。在这过程中，控制器5控制两位两通电磁换向阀C26切断，断开变桨距支路。

储能装置释能发电过程为：

第一步：控制器5控制三位四通换向阀37接入左位，两位两通电磁换向阀E38、H44接通，两位两通电磁换向阀F39、G42断开。高压储气罐40中的高压气体经两位两通电磁换向阀E38进入气液转换器B47上部，气液转换器B47将气压能转变为液压能，其下部的压力油液通过三位四通换向阀37驱动泵/马达33，将液压能转变为机械能，并通过离合器B32带动发电机/电动机31转动，将机械能转变为电能。同时，泵/马达33出口的油液通过三位四通换向阀37进入气液转换器A45中，气液转换器A45上部的气体经两位两通电磁换向阀H44、吸气/排气消声器46排放到大气中。

第二步：当液位传感器A43检测到气液转换器A45的油位后，将信号传递到控制器5。控制器5控制三位四通阀37换接到右位，两位两通电磁换向阀F39、G42接通，并切断两位两通电磁换向阀E38、H44，高压储气罐40中的高压气体经两位两通电磁换向阀F39进入气液转换器A45中，通过气液转换器A45将气压能转变为液压能，压力油液经三位四通换向阀37驱动泵/马达33，将液压能转变为机械能，并通过离合器B32带动发电机/电动机30转动，将机械能转变为电能。同时，泵/马达33出口的油液经三位四通换向阀37进入气液转换器B47中，气液转换器B47上部的气体经两位两通电磁换向阀F39、吸气/排气消声器46排放到大气中。

第三步：控制器5在液位传感器B48的信号下，切换三位四通换向阀37左位接入，此后，蓄能装置在控制器作用下按第一步、第二步循环动作，完成蓄能装置释能发电过程。

第四步：在蓄能装置释能发电过程中，若液位传感器A43、B48同时检测不到液压油液时，控制器5控制两位两通电磁换向阀D34接通，油液经补油泵3、两位两通电磁换向阀D34、减压阀B35、单向阀F36向蓄能装置进油，直到同时检测到油液后切断两位两通电磁换向阀D34，实现蓄能装置补油。

当检测到实测风力在切入风速（3m/s）和额定风速（11m/s）之间时，控制器5控制两位两通电磁换向阀B25接通，两位两通电磁换向阀C26、D34切断，离合器A29接通。若电网正常用电时，控制器5控制离合器B32断开，三位四通换向阀37处于中位，风能通过变桨距风力机8转变为机械能，并由联轴器A10带动变量泵11，将机械能转变为液压系统的压力能。同时，控制器5根据风速变化控制变量泵变量机构12，跟踪最大功率以获取最大风能。压力油液经单向阀A13、两位两通电磁换向阀B25驱动变量马达23，将压力能转变为机械能。同时，控制器5控制变量马达变量机构24，使变量马达23输出转速保持恒定。并通过离合器A29带动发电机/电动机31将机械能转变为恒频输出电能，达到恒频发电目的。若电网不需要用电时，控制器5控制离合器B32连接，变量马达23通过离合器A29、B32、发电机/电动机31（作为电动机使用），带动泵/马达33，将机械能转变为液压能，储能装置开始储能。

储能装置蓄能过程为：

第一步：控制器5控制三位四通换向阀37接入左位、两位两通电磁换向阀E38、H44接通，两位两通电磁换向阀F39、G42断开。泵/马达33输出压力油液经三位四通换向阀37左位进入气液转换器B47下部，并在气液转换器B47中将液压能转变为气压能，气液转换器B47上部的压缩空气通过E38进入高压储气罐40，同时气液转换器A45下部的低压油经三位四通换向阀37进入泵/马达33中，外部空气通过吸气/排气消声器46、两位两通电磁换向阀H44进入到气液转换器A45的上部。

第二步：当液位传感器B48检测到气液转换器A45的油液位置，将信号传递到控制器5。控制器5控制三位四通换向阀37换接到右位，两位两通电磁换向阀F39、G42接通，两位两通电磁换向阀E38、H44断开，泵/马达33输出的压力油液经三位四通换向阀37右位进入到气液转换器A45中，并在其内部将液压能转变为气压能，气液转换器A45上部的压缩空气通过G42进入高压储气罐40。气液转换器B47中的油液经三位四通换37向阀流入泵/马达33中，外部空气通过吸气/排气消声器46、两位两通电磁换向阀H44进入到气液转换器A45的上部。

第三步：控制器5在液位传感器B48的信号下，再次切换三位四通换向阀37左位接入，此后，蓄能装置在控制器作用下按第一步、第二步循环动作，完成蓄能装置释能发电过程。

第四步：若液位传感器A43、B48同时检测不到液压油液时，控制器5控制两位两通电磁换向阀D34接通，直到同时检测到油液后切断两位两通电磁换向阀D34，实现蓄能装置补油。

当检测到实测风力在额定风速（11m/s）和切出风速（25m/s）之间时，控制器5在风速风向传感器6的信号作用下，控制两位两通电磁换向阀B25、C26接通，两位两通电磁换向阀D34切断，离合器A29接通。若电网正常用电时，控制器5控制离合器B32断开，风能通过变桨距风力机8转变为机械能，并由联轴器A带动变量泵11，将机械能转变为液压系统的压力能。同时，控制器5根据风速变化控制变桨距机构9，改变叶片桨距角保证系统安全。压力油液经单向阀A13、两位两通电磁换向阀B25驱动变量马达23，将压力能转变为机械能。同时，控制器5控制变量马达变量机构24，使变量马达23输出转速保持恒定。并通过离合器A29带动发电机/电动机31将机械能转变为恒频输出电能，达到恒频发电目的。若电网不需要用电时，控制器5控制离合器B32连接，变量马达23通过离合器A29、B32、发电机/电动机31，带动泵/马达33工作，储能装置储能。

当检测到实测风力高于切出风速（25m/s）时，控制器5在风速风向传感器6的信号作用下，控制两位两通电磁换向阀B25、C26接通，两位两通电磁换向阀D34切断，离合器A29切断。控制器5控制变桨距机构9，使变浆距风机9停机，此时若电网不需用电，控制器5切断离合器B32、三位四通换向阀37处于中位。若电网仍需用电，控制器5按照储能释能控制，接合离合器B32储能装置释能并通过离合器B32带动发电机/电动机31转动发电。

两位两通电磁换向阀A16根据蓄能器17的需要进行切断。

最后说明的是：以上实施例仅用来说明本专利的技术实施方案而非限制。对本专利的技术方案进行修改或等同替换、不脱离本专利技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本专利的权利要求范围内。

Claims (9)

1.一种集储能装置为一体的变速恒频风力发电系统，包括变桨距风力机（8），变桨距风机（8）上设有风速风向传感器（6）和变桨距机构（9），风速风向传感器（6）通过信号线连接控制器（5），其特征是：变桨距风机（8）通过联轴器（10）连接变量泵（11），由变量泵（11）、单向阀A、两位两通电磁换向阀B、变量马达（23）、滤油器（4）通过液压管路依次连接形成闭环液压调速主回路，变量马达（23）通过离合器A连接发电机/电动机（31），变量泵（11）上设有变量泵变量机构（12），变量马达（23）上设有变量马达变量机构（24）；储能装置包括泵/马达（33）和高压储气罐（40），高压储气罐（40）上端设压力表B，发电机/电动机（31）通过离合器B连接泵/马达（33）；液压调速主回路连接由补油泵（3）、溢流阀（2）、两位两通电磁换向阀D、减压阀B和单向阀F组成的储能装置补油支路，补油泵（3）与溢流阀（2）并联，并联出口有三个输出支路，第一个输出支路依次经两位两通电磁换向阀D、减压阀B和单向阀F串联后连接至储能装置，第二个输出支路连接液压调速主回路的高压管路，第三个输出支路连接液压调速主回路的低压管路；所述两位两通换向阀B和两位两通换向阀D、压力表B分别通过信号线连接到控制器（5），变桨距边距机构（9）、变量泵变量机构（12）和变量马达变量机构（24）均通过控制线连接到控制器（5）。

2.根据权利要求1所述的变速恒频风力发电系统，其特征是：泵/马达（33）经一个三位四通换向阀（37）后分别与气液转换器A和气液转换器B的下部端口连接，气液转换器A上部的两个端口分别与两位两通电磁换向阀G和两位两通电磁换向阀H连接，气液转换器B上部的两个端口分别与两位两通电磁换向阀E两位两通电磁换向阀F连接，两位两通电磁换向阀F和两位两通电磁换向阀H串联，两位两通换向阀E两位两通电磁换向阀G串联，在两位两通电磁换向阀E和两位两通电磁换向阀G的串联管路上连接高压储气罐（40）；在气液转换器A的上、下部位置分别设液位传感器A和液位传感器B，液位传感器A、液位传感器B、三位四通换向阀（37）和各个两位两通电磁换向阀均通过信号线连接控制器（5）。

3.根据权利要求1所述的变速恒频风力发电系统，其特征是：液压调速主回路连接压力表A、蓄能器（17）和安全阀（18）；压力表A接在变量泵（11）的出口处，蓄能器（17）通过两位两通电磁换向阀A连接在单向阀A和两位两通换向阀B之间，安全阀（18）通过单向阀B连接在蓄能器（17）接口和两位两通电磁换向阀B之间。

4.根据权利要求1所述的变速恒频风力发电系统，其特征是：在液压调速主回路的两位两通电磁换向阀B入口处依次连接两位两通电磁换向阀C、减压阀A和单向阀E，单向阀E连接改变风力叶片桨距角的变浆距支路。

5.根据权利要求1所述变速恒频风力发电系统的控制方法，其特征是具有以下步骤：

1）控制器（5）将风速风向传感器（6）实测风力与预设的风速作比较，当实测风力小于预设的切入风速时，控制器（5）控制离合器A断开，两位两通电磁换向阀B和两位两通电磁换向阀D切断，若压力表B检测的压力小于预设的发电压力，断开离合器B，储能装置不工作，若压力表B检测的压力大于预设的发电压力且需供电，离合器B接合，储能装置释能并通过离合器B带动发电机/电动机（31）转动发电；

2）当实测风力在预设的切入风速和额定风速之间时，控制器（5）控制两位两通电磁换向阀B接通，两位两通电磁换向阀D切断，离合器A接通，若正常用电时，控制器（5）控制离合器B断开，风能通过变桨距风力机（8）转变为机械能并由联轴器A带动变量泵（11）将机械能转变为液压系统的压力能；控制器（5）根据风速变化控制变量泵变量机构（12），跟踪最大功率以获取最大风能，压力油液经单向阀A、两位两通电磁换向阀B驱动变量马达（23）将压力能转变为机械能，控制器（5）控制变量马达变量机构（24）使变量马达（23）输出转速保持恒定，并通过离合器A带动发电机/电动机（31）将机械能转变为恒频输出电能；若不需用电时，控制器（5）控制离合器B连接，变量马达（23）通过离合器A、离合器B和发电机/电动机（31）带动泵/马达（33），储能装置储能；

3）当实测风力在额定风速和切出风速之间时，控制器（5）控制两位两通电磁换向阀B接通，两位两通电磁换向阀D切断，离合器A接通，若正常用电时，控制器（5）控制离合器B断开，风能通过变桨距风力机（8）转变为机械能并由联轴器A带动变量泵（11），将机械能转变为液压系统的压力能，控制器（5）根据风速变化控制变桨距机构（9）改变叶片桨距角，压力油液经单向阀A、两位两通电磁换向阀B驱动变量马达（23），将压力能转变为机械能；控制器（5）控制变量马达变量机构（24）使变量马达（23）输出转速保持恒定，通过离合器A带动发电机/电动机（31）将机械能转变为恒频输出电能；若不需用电时，控制器（5）控制离合器B连接，变量马达（23）通过离合器A、离合器B、发电机/电动机（31）带动泵/马达33工作，储能装置储能；

4）当实测风力高于切出风速时，控制器（5）控制两位两通电磁换向阀B接通，两位两通电磁换向阀D切断，离合器A切断，控制变桨距机构（9）使变桨距风力机（8）停机，若不需用电，控制器（5）切断离合器B，若需要用电，接合离合器B，储能装置释能并通过离合器B带动发电机/电动机（31）转动发电。

6.根据权利要求5所述变速恒频风力发电系统的控制方法，其特征是：储能装置释能并发电过程为：控制器（5）控制三位四通换向阀（37）接入左位，两位两通电磁换向阀E和两位两通电磁换向阀H接通，两位两通电磁换向阀F和两位两通电磁换向阀G断开；高压储气罐（40）中的高压气体经两位两通电磁换向阀E进入气液转换器B上部，气液转换器B下部的压力油液通过三位四通换向阀（37）驱动泵/马达（33），通过离合器B带动发电机/电动机（31）转动，将机械能转变为电能。

7.根据权利要求6所述变速恒频风力发电系统的控制方法，其特征是：当液位传感器A检测到气液转换器A的油位后，控制器（5）控制三位四通阀（37）换接到右位，两位两通电磁换向阀F和两位两通电磁换向阀G接通并切断两位两通电磁换向阀E和两位两通电磁换向阀H，高压储气罐（40）中的高压气体经两位两通电磁换向阀F进入气液转换器A中，压力油液经三位四通换向阀（37）驱动泵/马达（33），通过离合器B带动发电机/电动机（31）转动；若液位传感器A和液位传感器B同时检测不到液压油液时，接通两位两通电磁换向阀D接通，油液经储能装置补油支路补油。

8.根据权利要求5所述变速恒频风力发电系统的控制方法，其特征是：储能装置蓄能过程为：控制器（5）控制三位四通换向阀（37）接入左位，接通两位两通电磁换向阀E和两位两通电磁换向阀H，断开两位两通电磁换向阀F和两位两通电磁换向阀G，泵/马达（33）输出压力油液经三位四通换向阀（37）左位进入气液转换器B下部，气液转换器B上部的压缩空气通过两位两通电磁换向阀E进入高压储气罐（40），气液转换器A下部的低压油经三位四通换向阀（37）进入泵/马达（33）中。

9.根据权利要求8所述变速恒频风力发电系统的控制方法，其特征是：当液位传感器B检测到气液转换器A的油液位置，控制器（5）控制三位四通换向阀（37）换接到右位，接通两位两通电磁换向阀F和两位两通电磁换向阀G，断开两位两通电磁换向阀E和两位两通电磁换向阀H，泵/马达（33）输出的压力油液经三位四通换向阀（37）右位进入到气液转换器A中，气液转换器A上部的压缩空气通过G进入高压储气罐（40）；气液转换器B中的油液经三位四通换向阀（37）流入泵/马达（33）中；若液位传感器A和液位传感器B同时检测不到液压油液，控制器（5）控制两位两通电磁换向阀D接通补油。