CN2787867Y

CN2787867Y - 风力发电液压耦合控制系统

Info

Publication number: CN2787867Y
Application number: CNU2005200895696U
Authority: CN
Inventors: 张国军; 张海华
Original assignee: Liaoning Technical University
Current assignee: Liaoning Technical University
Priority date: 2005-03-08
Filing date: 2005-03-08
Publication date: 2006-06-14
Anticipated expiration: 2015-03-08

Abstract

本实用新型属于风力发电控制系统，特别涉及一种风力发电液压耦合控制系统，由数个风力机(5)、齿轮箱(6)和发电机(17)等部件组成，在齿轮箱(6)出轴端和发电机(17)之间装有液压泵系统(1)、限压系统(2)、压力补偿系统(3)、恒流恒速系统(4)和制动系统(4－1)，风力机的转数随风速变化时，不会导至发电机发电的输出电压和频率不稳定；有利于发电机并网运行；可实现利用中型风力机群组成大型风力发电系统，其容量可达汽发电系统水平，系统端设有压力补偿系统，能保证有足够的转矩输出；可使风力机在最大效率转速下长期工作。

Description

风力发电液压耦合控制系统

技术领域

本实用新型属风力发电控制系统，特别涉及一种风力发电液压耦合控制系统。

技术背景

目前，世界上风力发电机尽管多种多样，归纳起来，可分为水平轴风力机和垂直轴风力机两种，其主要结构基本相同，由叶轮、齿轮箱、发电机和塔架组成，其工作原理是由叶轮将风能转化为机械能，再由机械能转化为电能，上述两种风力发电系统主要存在问题是：风力机的转数随风速的变化而变化，导至发电机输出电压和频率不稳定，不利于发电机并网运行；单台发电机容量小；维修困难，特别是巨型或大型风力机故障时维修十分困难，且维修费用高，一些大型风力机，因此而不能投入使用；风速过低时系统将终断发电。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述技术不足，提供一种保证发电机输出电压和频率稳定、有利于发电机并网运行，单台发电机容量大，易于维修，使一些大型风力机能投入使用，风速过低时照常能发电的风力发电液压耦合控制系统。

本实用新型解决技术问题采用的技术方案是：一种主要由数个风力机、齿轮箱和发电机等部件组成的风力发电液压耦合控制系统，其特点是在齿轮箱出轴端和发电机之间装有液压泵系统，液压泵系统的单向锥阀DJV₁～DJV_n的出口B与限压系统的调节单向锥阀JV₆、JV₇的入口A连接；限压系统的单向锥阀JV₃的出口B和溢流阀JV₁₄的A入口与压力补偿系统的一号蓄能器A口连通；压力补偿稳压系统的一、二号蓄能器的A口分别与恒流恒速系统的单向锥阀JV₈、JV₉的A口连通；恒流恒速系统的调速阀BS₁、BS₂的B出口与制动系统的单向阀JV₅的A口连通；液压系统它包括数台液压泵、带磁性滤芯过滤器、泵插装式单向锥阀DJV₁～DJV_n、插装式溢流锥阀JV₁₂、压力继电器SP₁、压力表By₁、比例溢流阀YL₁、冷却器和油池；液压泵的转子与齿轮箱出轴固定连接，液压泵的A吸油入口与油池之间装有带磁性滤芯过滤器，液压泵的高压B出口与泵插装式单向锥阀DJV₁、DJV₂、……DJV_n的A入口连接，数个泵插装式单向锥阀DJV₁～DJV_n的B出口并联并接压力继电器SP₁、压力表By₁和插装式溢流锥阀JV₁₂的A入口；插装式溢流锥阀JV₁₂的B出口接冷却器A入口，冷却器的B出口接到油池内，插装式溢流锥阀JV₁₂的C出口接比例溢流阀YL₁的A入口和C口，B出口接冷却器A入口，D端接控制信号；限压系统它包括：插装式单向锥阀JV₃、JV₄，插装式调节单向锥阀JV₆、JV₇，插装式溢流阀JV₁₃、JV₁₄，电磁阀YV₂、YV₃，压力调节阀VP₁、VP₂，截止开关KV₁、KV₂，压力继电器SP₂～SP₄和压力表By₂；JV₆、JV₇的A入口分别与DJV₁～DJV_n的B出口及YV₂、YV₃的P口连接，C口分别接YV₂、YV₃的A口；JV₃、JV₄的B出口分别接C口、JV₁₄、JV₁₃的A入口、SP₃、SP₂、SP₄、SP₅、By₂和KV₂、KV₁的一端；JV₁₃、JV₁₄的B出口分别接KV₁、KV₂的另一端和油池，C口分别接VP₁、VP₂的A、C口；YV₂、YV₃的T口分别接VP₁、VP₂的B出口和油池；压力补偿稳压系统它包括：一、二号蓄能器，一、二号蓄气瓶，压力继电器SP₅，压力表By₃～By₅和截止开关KV₃～KV₆；一、二号蓄能器的A口分别接JV₃、JV₄的B出口、SP₂、SP₄、SP₅和By₃、By₂，B口分别接一、二号蓄气瓶、KV₃、KV₅、KV₆一端；KV₃、KV₅另一端接充气系统；KV₄、KV₆另一端分别接By₄、By₅；恒流恒速系统它包括：插装式调节单向锥阀JV₈～JV₁₁，电磁阀YV₄、YV₅，比例调速阀BS₁、BS₂，电磁阀YV₄、YV₅，压力表By₆，液压马达和转速表；JV₈、JV₉的A入口分别接一、二号蓄能器的A口，B口分别接C口，JV₁₀、JV₁₁的A入口和YV₄、YV₅的P口；YV₁₀、YV₁₁的B口分别接BS₁、BS₂的A入口，C口分别接YV₄、YV₅的B口；YV₄、YV₅的T口接油池；BS₁、BS₂的B出口并联接液压马达A入口，BS₁、BS₂的D出口接油池；液压马达出轴和发电机主轴固定连接，液压马达的转数由转数仪测出；制动系统它包括：电磁阀YV₆、YV₇，压力调节阀VP₃，插装式单向阀JV₅和插装式溢流阀JV₁₅；JV₅的A口接YV₆的P口、BS₂、BS₁的B口和液压马达的A口，B口接油池、VP₃的B口和JV₁₅的B口，C口接YV₆的B口；JV₁₅的A口接By₆和液压马达的B口，C口接VP₃的A、C口和YV₇的A口；YV₆、YV₇的T口均接油池。

本实用新型的有益效果是：当风力机的转数随风速变化时，不会导至发电机发电的输出电压和频率不稳定；有利于发电机并网运行；可实现利用中型风力机群组成大型风力发电系统，其容量可达汽发电系统水平，系统端设有压力补偿系统，能保证有足够的转矩输出；可使风力机在最大效率转速下长期工作。

附图说明

以下结合附图以实施例具体说明。

图1示风力发电液压耦合控制系统液压系统原理图。

图中，1-液压泵系统；2-限压系统；3-压力补偿稳压系统；4-恒流恒速系统；4-1-制动系统；5-风力机；6-齿轮箱；7-液压柱塞泵；8-冷却器；9-带磁性滤芯过滤器；10-油池；11-一号蓄能器；12-二号蓄能器；13-一号蓄气瓶；14-二号蓄气瓶；15-转速仪；16-液压马达；17-发电机；DJV₁、DJV₂、DJV_n-泵插装式单向阀；JV₃～JV₅-插装式单向锥阀；JV₆～JV₁₁-插装式调节单向锥阀；JV₁₂～JV₁₅-插装式溢流锥阀；VP₁～VP₃-压力调节阀；By₁～By₆-压力表；SP₁～SP₅-压力继电器；KV₁～KV₆-截止开关；BS₁、BS₂-比例调速阀；YV₁～YV₇-电池阀；YL₁～YL₅-比例溢流阀

具体实施方式

参照附图，一种主要由三个风力机5、三个齿轮箱6和发电机17等主要部件组成的风力发电液压耦合控制系统，其特点是在齿轮箱6出轴端和发电机17之间装有液压泵系统1，液压泵系统1的单向锥阀DJY₁～DJY₁₁的出口B与限压系统2的单向锥阀JV₆、JV₇的入口A连通；限压系统2的单向锥阀JV₃的出口B和溢流阀JV₁₄的A入口与压力补偿稳压系统3的一号蓄能器11的A口连通；压力补偿稳压系统3的一、二号蓄能器11、12的A口分别与恒流恒速系统4的单向锥阀JV₈、JV₉的A口连通；恒流恒速系统4的调速阀BS₁、BS₂的B出口分别与制动系统4-1的单向阀JV₅的A口连通。液压泵系统1它包括三台柱塞泵7，三个带磁性滤芯过滤器9，三个泵插装式单向锥阀DJV₁、DJV₂、DJV_n，插装式溢流阀JV₁₂，压力继电器SP₁，压力表By₁，比例溢流阀YL₁，冷却器8和油池10；液压柱塞泵7的转子与齿轮箱6的轴固定连接，液压柱塞泵7的A吸油入口与油池10之间装有带磁性滤芯过滤器9，液压柱塞泵7的B高压油出口与DJV₁、DJV₂、DJV_n的A入口连接，三个DJV₁、DJV₂、DJV_n的B出口并联并接SP₁、By₁和JV₁₂的A入口，JV₁₂的B出口接冷却器8的A入口，B出口接到油池10内；JV₁₂的C出口接YL₁的A入口和C口，B出口接冷却器8的A入口，D端接控制信号；压力继电器SP₁和比例溢流阀YL₁的D端接入电气控制系统中；插装溢流锥阀JV₁₂是系统过压保护的。限压系统2它包括：插装式单向锥阀JV₃、JV₄，插装式调节单向锥阀JV₆、JV₇，插装式溢流锥阀JV₁₃、JV₁₄，电磁阀YV₂、YV₃，压力调节阀VP₁、VP₂，截止开关Ky₁、Ky₂，压力继电器SP₂～SP₄和压力表By₂；JV₆、JV₇的A入口与DJV₁、DJV₂、DJV_n的B出口、C口和YV₂、YV₃的P口连接，C口分别接YV₂、YV₃的A口；JV₃、JV₄的B出口分别接C口、JV₁₄、JV₁₃的A入口，SP₃、SP₂、SP₄、By₂和Ky₂、Ky₁一端；Jy₁₃、Jy₁₄的B出口分别接KV₁、KV₂的另一端和油池10，C口分别接VP₁、VP₂的A、C口；YV₂、YV₃的T口分别接VP₁、VP₂的B出口和油池10。压力补偿稳压系统3它包括：一、二号蓄能器11、12，一、二号蓄气瓶13、14，压力继电器SP₅，压力表By₃～By₅和截止开关KV₃～KV₆；一、二号蓄能器11、12的A口分别接JV₃、JV₄的B出口、SP₂、SP₄、SP₅和By₃、By₂，B口分别接一、二号蓄气瓶13、14，KV₃、KV₅、KV₆一端；KV₃、KV₅另一端接充气系统；KV₄、KV₆另一端分别接By₄、By₅。恒流恒速系统4它包括：插装式调节单向锥阀JV₈～JV₁₁，电磁阀YV₄、YV₅，比例调速阀BS₁、BS₂，电磁阀YV₄、YV₅，压力表By₆，液压马达16和转速仪15；JV₈、JV₉的A入口分别接一、二号蓄能器11、12的A口，B口分别接C口，JV₁₀、JV₁₁的A入口和YV₄、YV₅的P口；YV₁₀、YV₁₁的B口分别接BS₁、BS₂的A入口，C口分别接YV₄、YV₅的B口，YV₄、YV₅的T口接油池10；BS₁、BS₂的B出口并联接液压马达16的A入口；液压马达16出轴与发电机17主轴固定连接，液压马达16的转数由转数仪15测出；转速通过BS₁、BS₂的C端电信号，对其BS₁和BS₂的随机控制；BS₁、BS₂的D出口接油池10。制动系统4-1它包括：电磁阀YV₆、YV₇，压力调节阀VP₃，插装式单向阀JV₅和插装式溢流阀JV₁₅；JV₅的A口接YV₆的P口、BS₂、BS₁的B口和液压马达16的A口、B口接油池10、VP₃的B口和JV₁₅的B口，C口接YV₆的B口1；JV₁₅的A口接By₆和液压马达16的B口，C口接VP₃的A、C口和YV₇的A口；YV₆、YV₇的T口均接油池10。

风力发电液压耦合控制系统的控制方法有两种，第一种方法：首先打开KV₃、KV₅和KV₄、KV₆，用充气系统向一、二号蓄能器11、12和一、二号蓄气瓶13、14充氮气，当压力达到设定的系统压力时，关闭KV₃、KV₅；然后起动三个风力机5，通过齿轮箱6带动液压柱塞泵7转动，油池10中的油经带磁性滤芯过滤器9的过滤进入液压柱塞泵7的A入口，高压油从液压柱塞泵7的B出口进入DJV₁、DJV₂、DJV_n的A入口，此时YV₄、YV₃得电，压力油从JV₇的B出口进入JV₃的A入口，打开单向阀，从JV₃的B出口向一号蓄能器A入口充压力油，当压力调至系统压力后，YV₄失电，系统中的压力油通过JV₈、JV₁₀、BS₁进入液压马达16，液压马达16旋转带动发电机17发电；液压马达16的转数由转速仪15测出，通过转速仪15的转数大小，用电信号自动控制BS₁的通过压力油的流量大小；当风力机5下降时(风力减小)，系统压力降低，一号蓄能器11从A口放油，维持系统压力不变，供液压马达16正常旋转，带动发电机17发电。这种方法液压马达16的压力油主要依靠液压泵系统1、限压系统2、恒流恒转速系统4供给，当系统压力油压力降低时由压力补偿稳压系4中的一号蓄能器11给予补充；限位系统2和压力补偿稳压系统3均一套工作，一套作为备用。

第二种控制方法：开始阶段同第一种方法相同，首先打开KV₃、KV₅和KV₄、KV₆，向一、二号蓄能器11、12，一、二号蓄气瓶13、14充氮气，当压力达到系统设定的压力时，关闭KV₃、KV₅；起动三个风力机5，通过齿轮箱6带动液压柱塞泵7转动，油池10中的油经带磁性滤芯过滤器9进入液压柱塞泵7的A入口，高压油从液压柱塞泵7的B出口进入DJV₁、DJV₂、DJV_n的A入口，此时YV₄、YV₃得电，压力油从JV₇的B出口进入JV₃的A入口，打开单向阀，从JV₃的B出口向一号蓄能器11的A入口充压力油；当压力油达到系统压力后，YV₂、YV₁得电，JV₆开通，压力油从JV₆的A口流入B口，再进入JV₄的A口，再从JV₄的B口向二号蓄能器12充压力油；与此同时，YV₃、YV₄失电，一号蓄能器11内的压力油，通过JV₈、JV₁₀、BS₁推动液压马达16旋转，带动发电机17转动发电；当一号蓄能器11压力不足时，二号蓄能器12投入运行，一、二号蓄能器11、12交替向液压马达16供油，液压马达16带动发电机17发电，这种方法的特点是：液压马达16高压油是由压力补偿稳压系统3中的一、二号蓄能器11、12中供给的。

当液压系统突然停电或发生紧急事故需停止发电机17运转时，电磁阀YV₄、YV₅、YV₆、YV₇失电，一号、二号蓄能器11、12内压力油经JV₈、JV₉、JV₁₀、JV₁₁、BS₁、BS₂进入液压马达16的A入口，同时经JV₅流回油池10，液压马达16的B口液压油进入JV₁₅的A入口，产生油压力后，推动液压马达16快速制动。

Claims

1、一种风力发电液压耦合控制系统，由数个风力机(5)、齿轮箱(6)和发电机(17)等部件组成，其特征在于在齿轮箱(6)出轴端和发电机(17)之间装有液压泵系统(1)，液压泵系统(1)的单向锥阀DJV₁～DJV_n的出口B与限压系统(2)的单向锥阀JV₆、JV₇的入口A连通；限压系统(2)的单向锥阀JV₃的出口B和溢流阀JV₁₄的A入口与压力补偿稳压系统(3)的一号蓄能器(11)的A口连通；压力补偿稳压器(3)的一、二号蓄能器(11)、(12)的A口分别与恒流恒速系统(4)的单向锥阀JV₈、JV₉的A口连通；恒流恒速系统(4)的调速阀BS₁、BS₂的B出口与制动系统(4-1)的单向阀JV₅的A口连通。

2、根据权利要求1所述的风力发电液压耦合控制系统，其特征在于液压系统(1)它包括数台液压泵(7)、带磁性滤芯过滤器(9)、泵插装式单向锥阀DJV₁～DJV_n、插装式溢流锥阀JV₁₂、压力继电器SP₁、压力表By₁、比例溢流阀YL₁、冷却器(8)和油池(10)；液压泵(7)的转子与齿轮箱(6)出轴固定连接，液压柱塞泵(7)的A吸油入口与油池(10)之间装有带磁性滤芯过滤器(9)，液压柱塞泵泵(7)的高压B出口与泵插装式单向锥阀DJV₁、DJV₂、......DJV_n的A入口连接，数个泵插装式单向锥阀DJV₁～DJV_n的B出口并联并接压力继电器SP₁、压力表By₁和插装式溢流锥阀JV₁₂的A入口；插装式溢流锥阀JV₁₂的B出口接冷却器(8)A入口，冷却器(8)的B出口接到油池(10)内，插装式溢流锥阀JV₁₂的C出口接比例溢流阀YL₁的A入口和C口，B出口接冷却器(8)A入口，D端接控制信号。

3、根据权利要求1所述的风力发电液压耦合控制系统，其特征在于限压系统(2)它包括：插装式单向锥阀JV₃、JV₄，插装式调节单向锥阀JV₆、JV₇，插装式溢流阀JV₁₃、JV₁₄，电磁阀YV₂、YV₃，压力调节阀VP₁、VP₂，截止开关KV₁、KV₂，压力继电器SP₂～SP₄和压力表By₂；JV₆、JV₇的A入口分别与DJV₁～DJV_n的B出口及YV₂、YV₃的P口连接，C口分别接YV₂、YV₃的A口；JV₃、JV₄的B出口分别接C口、JV₁₄、JV₁₃的A入口、SP₃、SP₂、SP₄、SP₅、By₂和KV₂、KV₁的一端；JV₁₃、JV₁₄的B出口分别接KV₁、KV₂的另一端和油池(10)，C口分别接VP₁、VP₂的A、C口；YV₂、YV₃的T口分别接VP₁、VP₂的B出口和油池(10)。

4、根据权利要求1所述的风力发电液压耦合控制系统，其特征在于压力补偿稳压系统(3)它包括：一、二号蓄能器(11)、(12)，一、二号蓄气瓶(13)、(14)，压力继电器SP₅，压力表By₃～By₅和截止开关KV₃～KV₆；一、二号蓄能器(11)、(12)的A口分别接JV₃、JV₄的B出口、SP₂、SP₄、SP₅和By₃、By₂，B口分别接一、二号蓄气瓶(13)、(14)、KV₃、KV₅、KV₆一端；KV₃、KV₅另一端接充气系统；KV₄、KV₆另一端分别接By₄、By₅。

5、根据权利要求1所述的风力发电液压耦合控制系统，其特征在于恒流恒速系统(4)它包括：插装式调节单向锥阀JV₈～JV₁₁，电磁阀YV₄、YV₅，比例调速阀BS₁、BS₂，电磁阀YV₄、YV₅，压力表By₆，液压马达(16)和转速仪(15)；JV₈、JV₉的A入口分别接一、二号蓄能器(11)、(12)的A口，B口分别接C口，JV₁₀、JV₁₁的A入口和YV₄、YV₅的P口；YV₁₀、YV₁₁的B口分别接BS₁、BS₂的A入口，C口分别接YV₄、YV₅的B口；YV₄、YV₅的T口接油池(10)；BS₁、BS₂的B出口并联接液压马达(16)A入口，BS₁、BS₂的D出口接油池(10)；液压马达(16)出轴和发电机(17)主轴固定连接，液压马达(16)的转数由转数仪(15)测出。

6、根据权利要求所述1的风力发电液压耦合控制系统，其特征在于制动系统(4-1)它包括：电磁阀YV₆、YV₇，压力调节阀VP₃，插装式单向阀JV₅和插装式溢流阀JV₁₅；JV₅的A口接YV₆的P口、BS₂、BS₁的B口和液压马达(16)的A口，B口接油池(10)、VP₃的B口和JV₁₅的B口，C口接YV₆的B口；JV₁₅的A口接By₆和液压马达(16)的B口，C口接VP₃的A、C口和YV₇的A口；YV₆、YV₇的T口均接油池(10)。