一种储能式液压型风力发电机组制造技术

本发明专利技术涉及一种储能式液压型风力发电机组，它主要包括风轮1、定量泵2、高压管路3、低压管路4、变量马达5、储能系统6和发电机7，其中所述的储能系统6包括泵-马达6.1、蓄能器6.2和储能油箱6.3。本发明专利技术采用泵-马达元件和蓄能器装置作为中间能量的二次转换和存储系统，可根据机组需要实时地对能量进行存储和释放，避免了风速较大时调桨弃风造成的能量浪费；储能系统在整个机组中起到“削峰填谷”的作用，使机组的输出功率更加平滑，有效地提高机组电能质量。

【技术实现步骤摘要】
一种储能式液压型风力发电机组
本专利技术属于风力发电
，涉及液压型风力发电机组的主传动系统，用液压传动系统代替传统的齿轮箱式和直驱式传动系统，特别涉及一种储能式液压型风力发电机组。
技术介绍
风力发电是最成熟、最具规模开发条件和极具商业化发展前景的发电方式之一，世界各国已意识到风电在调整能源结构、缓解环境污染等方面的重要性，对风电的开发给予了高度重视。从风力机产生到现在，其传动系统主要分为齿轮箱式、直驱式及近几年刚出现的液压型三种传动形式。其中，齿轮箱式风力发电机组由于出现时间长，技术相对成熟，应用广泛。其主要包括风轮、齿轮箱、发电机、整流器及逆变器等部分，齿轮箱为其关键零部件，输入为风轮的低转速，输出为发电机的高转速，两者具有稳定的增速比。目前齿轮箱式风力发电机组的发电机一般采用双馈异步发电机，风力发电机组通过控制整流、逆变系统实现变速恒频。直驱式风力发电机组省去齿轮箱，风轮与发电机直接连接，发电机通过整流器、逆变器等与电网相连。由于风轮转速较低，要求直接连接的发电机能够在低转速下正常运行，发电机极数较多，体积、重量大，并且实现变频恒速的电子控制方法复杂。液压型风力发电机组采用定量泵-变量马达闭式液压回路，风轮与定量泵连接，变量马达与发电机连接，采用液压系统代替齿轮箱，将风轮与发电机的刚性连接转化为柔性传动，减轻了风力发电机组机舱重量，降低了对电网的冲击。但是，液压型风力发电机组依然存在不足之处，主要表现为：由于风的随机性，其输出功率存在一定波动；此外当输入风速较大时采用调桨弃风的方法，不能将系统中多余的能量进行存储，因而造成了大量风能的浪费。专利
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种储能式液压型风力发电机组，该机组具备传统液压型风力发电机组传动灵活、可靠性高等特点，同时避免了其输出功率波动、储能性差的缺点。为了解决上述存在的技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种储能式液压型风力发电机组，包括风轮1、定量泵2、高压管路3、低压管路4、变量马达5、储能系统6和发电机7；定量泵2与风轮1同轴连接，定量泵2与变量马达5通过高压管路3和低压管路4连接构成闭式容积调速回路，变量马达5经储能系统6过渡后驱动发电机7；所述的储能系统6包括泵-马达6.1、蓄能器6.2和储能油箱6.3，泵-马达6.1的两油口分别与蓄能器6.2和储能油箱6.3相连。本专利技术的工作过程是：风驱动风轮1带动定量泵2同步转动，定量泵2输出高压油经高压管路3驱动变量马达5，进而驱动泵-马达6.1并带动发电机7并网发电，整个过程中通过控制变量马达5和泵-马达6.1的摆角确保发电机7的输入转速为1500r/min，保证与发电机准同期并网。当风速较大，机组产生多余能量时，储能系统6中泵-马达6.1处于泵工况，输出高压油至蓄能器6.2，即可将机组中多余能量存储在蓄能器6.2中；当风速较小，机组能量跌落时，储能系统6中泵-马达6.1处于马达工况，蓄能器6.2输出高压油驱动泵-马达6.1，将蓄能器6.2存储的能量释放至发电机7输入轴。储能系统6的作用是将变量马达5输出的机械能与蓄能器6.2中油液的压力能之间进行实时转换，实现系统中多余能量的存储和释放，进而满足机组输出功率均匀、平滑的要求。由于采用上述技术方案，本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：1)采用泵-马达元件和蓄能器装置作为中间能量的二次转换和存储系统，可根据机组需要实时地对能量进行存储和释放，避免了风速较大时机组调桨弃风造成的能源浪费；2)该储能系统在整个机组中通过控制发电机输入转矩，起到“削峰填谷”的作用，使机组的输出功率更加平滑，有效地提高了机组电能质量。附图说明图1表示本专利技术结构布置示意图；图2表示本专利技术的液压系统原理图；图3表示本专利技术的能量转化图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述：一种储能式液压型风力发电机组，其结构布置示意图如图1所示，包括风轮1、定量泵2、高压管路3、低压管路4、变量马达5、储能系统6和发电机7；定量泵2与风轮1同轴连接，定量泵2通过高压管路3和低压管路4与变量马达5相连，构成闭式容积调速回路，变量马达5经储能系统6过渡后驱动发电机7并网发电。本专利技术的液压系统原理如图2所示，本专利技术包括风轮1、定量泵2、高压管路3、低压管路4、变量马达5、泵-马达6.1、蓄能器6.2、储能油箱6.3、发电机7，还包括补油油箱8、补油泵9、溢流阀10、第一单向阀11、第二单向阀12、低压安全阀13、高压安全阀14、泄油油箱15以及连通于各个元件的油管；所述的储能系统6包括泵-马达6.1、蓄能器6.2和储能油箱6.3，泵-马达6.1的两油口分别与蓄能器6.2和储能油箱6.3相连；风轮1通过与定量泵2同轴连接，将风能转化为机械能；定量泵2压油口经高压管路3与变量马达5吸油口相连，变量马达5回油口经低压管路4与定量泵2吸油口相连，定量泵2可将输入的机械能转化为液压能，并通过液压管路与变量马达5连接构成闭式容积调速回路；补油泵9吸油口与补油油箱8相连，其压油口分别连接第一单向阀11和第二单向阀12，进而通过高压管路3和低压管路4为系统补油；溢流阀10跨接在补油泵9压油口与油箱8之间，用于设定补油泵出口压力；低压安全阀13跨接在低压管路4与泄油油箱15之间，高压安全阀14跨接在高压管路3与泄油油箱15之间，其作用是分别防止低压管路4和高压管路3压力过载，起安全作用；在变量马达5和发电机7之间同轴串接一个泵-马达6.1，其两油口分别与蓄能器6.2和储能油箱6.3相连组成储能系统6；泵-马达6.1在变量马达5驱动下带动发电机7并网发电，可以通过控制泵-马达6.1摆角来实现控制变量马达5到发电机7之间的功率传输。风驱动风轮1带动定量泵2同步转动，定量泵2输出高压油经高压管路3驱动变量马达5转动，储能系统6根据输入机组能量的多少实时地将变量马达5输出的机械能进行存储和释放，进而带动发电机7并网发电，整个过程中通过控制变量马达5和储能系统6中泵-马达6.1的摆角确保发电机7输入转速为1500r/min，保证与发电机同频并网发电。图3所示是专利技术的能量转化图。风轮将风能转化为机械能，由液压传动部分的定量泵将机械能转化为液压能，液压能经过液压管路传递至变量马达，再由变量马达将液压能转化为机械能，带动储能部分的泵-马达转动进行能量存储和释放，泵-马达带动发电机将机械能转化为电能。本专利技术的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本专利技术的实质和保护范围内，对本专利技术做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本专利技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种储能式液压型风力发电机组，其特征在于：它包括风轮1、定量泵2、高压管路3、低压管路4、变量马达5、泵‑马达6.1、蓄能器6.2、储能油箱6.3、发电机7，还包括补油油箱8、补油泵9、溢流阀10、第一单向阀11、第二单向阀12、低压安全阀13、高压安全阀14、泄油油箱15以及连通各个元件的油管；所述的储能系统6包括泵‑马达6.1、蓄能器6.2和储能油箱6.3，泵‑马达6.1的两油口分别与蓄能器6.2和储能油箱6.3相连；风轮1通过与定量泵2同轴连接，定量泵2压油口经高压管路3与变量马达5吸油口相连，变量马达5回油口经低压管路4与定量泵2吸油口相连，定量泵2通过高压管路3和低压管路4与变量马达5连接构成闭式容积调速回路；，补油泵9吸油口与补油油箱8相连，其压油口分别连接第一单向阀11和第二单向阀12；溢流阀10跨接在补油泵9压油口与油箱8之间；低压安全阀13跨接在低压管路4与泄油油箱15之间，高压安全阀14跨接在高压管路3与泄油油箱15之间；在变量马达5和发电机7之间同轴串接一个泵‑马达6.1，其两油口分别与蓄能器6.2和储能油箱6.3相连组成储能系统6。

【技术特征摘要】
1.一种储能式液压型风力发电机组，其特征在于：它包括风轮(1)、定量泵(2)、高压管路(3)、低压管路(4)、变量马达(5)、泵-马达(6.1)、蓄能器(6.2)、储能油箱(6.3)、发电机(7)，还包括补油油箱(8)、补油泵(9)、溢流阀(10)、第一单向阀(11)、第二单向阀(12)、低压安全阀(13)、高压安全阀(14)、泄油油箱(15)以及连通各个元件的油管；储能系统(6)包括泵-马达(6.1)、蓄能器(6.2)和储能油箱(6.3)，泵-马达(6.1)的两油口分别与蓄能器(6.2)和储能油箱(6.3)相连；风轮(1)与定量泵(2)同轴连接，定量泵(2)压油口经高压管路(3)与变量马达(5)吸油口相连，变量马达(5)回油口经低压管路...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔祥东，艾超，闫桂山，张阳，李昊，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13