一种静液储能式液压传动型风力发电机组及控制方法技术

本发明专利技术属于风力发电控制技术领域。为了解决现有风力发电机组在实际运行过程中，由于风速的不稳定而引起发电功率不稳定以及采用齿轮箱结构进行变速时设备结构复杂的问题，本发明专利技术公开了一种静液储能式液压传动型风力发电机组。该风力发电机组，包括主循环系统、地面补油系统、蓄能系统、主油箱、第一截止阀以及风轮和发电机，其中主循环系统包括与风轮连接的液压泵，与发电机连接的变量马达。本发明专利技术的风力发电机组不仅可以平抑因风速变化引起的功率波动，而且通过根据风轮的转速对变量马达的摆角进行调整，从而控制变量马达的输出转速，稳定发电机的转速使之趋于工频转速达到并网频率所要求的偏差范围内，更易实现并网发电。

Hydrostatic energy storage type hydraulic transmission type wind power generator set and control method thereof

The invention belongs to the field of wind power generation control technology. In order to solve the existing wind power generators in the actual operation process, because the wind caused by unstable power instability and the gear box structure of transmission equipment when the problem of complicated structure, the invention discloses a hydrostatic hydraulic drive type wind turbine. The wind turbine, including the main circulation system, ground oil supplying system, energy storage system, the main oil tank, the first stop valve and a wind wheel and a generator, wherein the main circulation system comprises a hydraulic pump connected with the wind wheel, variable motor is connected with the electric generator. The wind turbine of the invention can not only stabilize the power fluctuation caused by the change of wind speed, and the speed of the wind wheel according to the variable motor swing angle adjustment, so as to control the output speed variable motor, generator speed deviation range stability tends to speed up power grid frequency required, more easy to realize grid power generation.

【技术实现步骤摘要】
一种静液储能式液压传动型风力发电机组及控制方法
本专利技术属于风力发电控制
，具体涉及一种静液储能式液压传动型风力发电机组及控制方法。
技术介绍
近些年来，世界风电行业长足发展，在缓解能源、环境危机方面逐步发挥越来越重要的作用。目前，在实际运行中的风力发电机组主要有两种：增速齿轮箱—双馈发电机系统和直驱—变流器系统。增速齿轮箱—双馈发电机系统，通过调节双馈发电机的励磁电流的幅值、频率和相序，确保输出电功率的恒频恒压。同时采用矢量变换控制技术，通过调节双馈发电机有功功率对风轮的转速进行调节，从而实现对最大风能的捕获追踪控制。但是，在通过增速齿轮箱进行变速操作时会发生机械抖动造成机械应力的增加，最终引起齿轮箱的故障。直驱—变流器系统，通常采用低速永磁同步发电机。低速永磁同步发电机的转速和电网频率之间是刚性耦合的，这样在风速小于切入风速或者大于切出风速时，这样不仅给风力机带来高负荷和冲击力，而且存在入网电压谐波大，易发生电网谐波振荡，短时过载成本高以及对电网电压支撑能力较弱的问题。
技术实现思路
为了解决现有风力发电机组在实际运行过程中，由于风速的不稳定而引起发电功率不稳定以及采用齿轮箱结构进行变速时设备结构复杂的问题，本专利技术提出了一种静液储能式液压传动型风力发电机组。该风力发电机组，包括主循环系统、地面补油系统、蓄能系统、主油箱、第一截止阀以及风轮和发电机；其中，所述主循环系统，包括液压泵、变量马达、高压油路、低压油路以及第一溢流阀、第一单向阀和第二截止阀；所述高压油路位于所述液压泵的出油口与所述变量马达的进油口之间；所述低压油路位于所述变量马达的出油口与所述液压泵的进油口之间；所述第一溢流阀位于所述高压油路和所述低压油路之间；所述第一单向阀和所述第二截止阀位于所述高压油路上，且所述第二截止阀更靠近所述变量马达；所述地面补油系统，包括补油泵、补油油路以及第二溢流阀和第三溢流阀；所述补油泵的进油口与所述主油箱连接；所述补油油路的一端与所述补油泵的出油口连接，另一端与所述低压油路连接；所述第二溢流阀位于所述低压油路和回油油路之间；所述第三溢流阀位于所述补油油路和所述回油油路之间；其中，所述回油油路与所述主油箱连接；所述蓄能系统，包括并联蓄能器组、蓄能油路以及第一节流阀和第三截止阀；所述并联蓄能器组由多个独立的蓄能器并联而成；所述蓄能油路的一端与所述并联蓄能器组的油口连接，另一端与所述高压油路连接且位于所述第一单向阀和所述第二截止阀之间；所述第一节流阀和所述第三截止阀并联连接且同时位于所述蓄能油路上；所述第一截止阀位于所述补油油路与所述回油油路之间；所述风轮与所述液压泵的输入轴连接；所述发电机与所述变量马达的输出轴连接。优选的，该风力发电机组还包括高空补油系统和压力传感器，所述高空补油系统包括高位补油箱、第二节流阀和第四截止阀；所述第二节流阀和所述第四截止阀位于所述高位补油箱和所述液压泵的进油口之间，且所述第四截止阀采用电磁截止阀；所述压力传感器位于所述液压泵的进油口端，用于检测所述液压泵的进油口压力并辅助控制所述第四截止阀的通断。优选的，所述主循环系统还包括第二单向阀、第四溢流阀和第五截止阀；第二单向阀位于所述液压泵的进油口端；所述第五截止阀位于所述高压油路上，且靠近所述液压泵的出油口端；所述第四溢流阀位于所述高压油路和所述低压油路之间，且所述第四溢流阀的进油口位于所述液压泵的出油口和所述第五截止阀之间，出油口位于所述液压泵的进油口和所述第二单向阀之间。进一步优选的，所述主循环系统还包括第一换向阀、第五溢流阀、第六溢流阀和第三单向阀；所述第一换向阀位于所述高压油路中且为两位三通换向阀，用于控制第一油口与第二油口或第三油口之间的连接，其中第一油口与所述液压泵的出油口端连接，第二油口与所述变量马达的进油口端连接，第三油口与所述第五溢流阀的进油口连接，所述第五溢流阀的出油口与所述第三单向阀的进油口连接，所述第三单向阀的出油口与所述低压油路连接，且位于所述第二单向阀的进油口端；所述第六溢流阀的进油口位于所述第五溢流阀和所述第三单向阀之间，出油口与所述回油油路连接。优选的，所述主循环系统还包括第二换向阀和第四单向阀；所述第二换向阀位于所述低压油路中且为两位三通换向阀，用于控制第一油口与第二油口或第三油口之间的连接，其中第一油口与所述变量马达的出油口端连接，第二油口与所述液压泵的进油口端连接，第三油口与所述高压油路连接且位于所述第二截止阀和所述变量马达的进油口之间；所述第四单向阀的进油口与所述主油箱连接，出油口与所述第二换向阀的第三油口连接。优选的，所述主循环系统还包括稳压蓄能器，所述稳压蓄能器位于所述高压油路中且靠近所述第一溢流阀的进油口端。优选的，所述主循环系统还包括一个调速阀，所述调速阀位于所述变量马达的进油口处。一种采用上述任意一项所述静液储能式液压传动型风力发电机组的控制方法，当有发电需求，且风速位于切入风速和切出风速之间时：第一截止阀和第三截止阀处于断开状态，第二截止阀和第五截止阀处于连通状态；第一换向阀和第二换向阀的第一油口和第二油口连通，第三油口关闭；补油泵处于工作状态；补油泵从主油箱吸入油液并输送至液压泵的进油口，液压泵在风轮的带动下输出高压油液，高压油液通过高压油路流至变量马达，驱动变量马达转动进而带动发电机转动产生电能，变量马达的出油口输出低压油液，一部分低压油液通过低压油路流至液压泵的进油口，另一部分低压油液通过第二溢流阀流至主油箱；补油泵从主油箱中吸入油液并通过补油油路输送至低压油路；当有发电需求，但风速小于切入风速或者大于切出风速时：第一截止阀和第二截止阀处于连通状态，第三截止阀和第四截止阀处于断开状态；第二换向阀的第一油口和第二油口连通，第三油口关闭；补油泵处于停机状态；位于并联蓄能器组内的高压油液通过蓄能油路和第一节流阀进入高压油路，通过第二截止阀和调速阀后进入变量马达，驱动变量马达转动进而带动发电机转动产生电能，变量马达的出油口输出低压油液，低压油液通过第二换向阀和第一截止阀流至主油箱；当无发电需求，但风速位于切入风速和切出风速之间时：第一截止阀和第二截止阀处于断开状态，第三截止阀、第四截止阀和第五截止阀处于连通状态；第一换向阀的第一油口与第二油口连接，第三油口关闭，第二换向阀的第一油口与第三油口连接，第二油口关闭；补油泵处于运行状态；补油泵从主油箱吸入油液并输送至液压泵的进油口，同时高位补油箱内有的油液通过第二节流阀和第四截止阀向液压泵的进油口补油，液压泵在风轮的带动下输出高压油液，高压油液依次通过第五截止阀、第一换向阀和第三截止阀后流至并联蓄能器组中进行高压油液的存储；当高压油路中的油液压力超过第一溢流阀的设定压力值时，高压油液通过第一溢流阀和第二溢流阀流至主油箱；当风力发电机组进行正常停车时：第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀和第四截止阀处于断开状态，第五截止阀处于连接状态；第一换向阀和第二换向阀的第一油口和第三油口连接，第二油口关闭；补油泵处于运行状态；液压泵在风轮的带动下输出高压油液，高压油液通过第五截止阀、第一换向阀、第五溢流阀以及第三单向阀和第二单向阀后重新流至液压泵，形成闭环系统，其中流过第五溢流阀的部分高温油液通过第六溢流阀流至主油箱，同时补油泵向液压泵的进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种静液储能式液压传动型风力发电机组，其特征在于，包括主循环系统、地面补油系统、蓄能系统、主油箱、第一截止阀以及风轮和发电机；其中，所述主循环系统，包括液压泵、变量马达、高压油路、低压油路以及第一溢流阀、第一单向阀和第二截止阀；所述高压油路位于所述液压泵的出油口与所述变量马达的进油口之间；所述低压油路位于所述变量马达的出油口与所述液压泵的进油口之间；所述第一溢流阀位于所述高压油路和所述低压油路之间；所述第一单向阀和所述第二截止阀位于所述高压油路上，且所述第二截止阀更靠近所述变量马达；所述地面补油系统，包括补油泵、补油油路以及第二溢流阀和第三溢流阀；所述补油泵的进油口与所述主油箱连接；所述补油油路的一端与所述补油泵的出油口连接，另一端与所述低压油路连接；所述第二溢流阀位于所述低压油路和回油油路之间；所述第三溢流阀位于所述补油油路和所述回油油路之间；其中，所述回油油路与所述主油箱连接；所述蓄能系统，包括并联蓄能器组、蓄能油路以及第一节流阀和第三截止阀；所述并联蓄能器组由多个独立的蓄能器并联而成；所述蓄能油路的一端与所述并联蓄能器组的油口连接，另一端与所述高压油路连接且位于所述第一单向阀和所述第二截止阀之间；所述第一节流阀和所述第三截止阀并联连接且同时位于所述蓄能油路上；所述第一截止阀位于所述补油油路与所述回油油路之间；所述风轮与所述液压泵的输入轴连接；所述发电机与所述变量马达的输出轴连接。...

【技术特征摘要】
1.一种静液储能式液压传动型风力发电机组，其特征在于，包括主循环系统、地面补油系统、蓄能系统、主油箱、第一截止阀以及风轮和发电机；其中，所述主循环系统，包括液压泵、变量马达、高压油路、低压油路以及第一溢流阀、第一单向阀和第二截止阀；所述高压油路位于所述液压泵的出油口与所述变量马达的进油口之间；所述低压油路位于所述变量马达的出油口与所述液压泵的进油口之间；所述第一溢流阀位于所述高压油路和所述低压油路之间；所述第一单向阀和所述第二截止阀位于所述高压油路上，且所述第二截止阀更靠近所述变量马达；所述地面补油系统，包括补油泵、补油油路以及第二溢流阀和第三溢流阀；所述补油泵的进油口与所述主油箱连接；所述补油油路的一端与所述补油泵的出油口连接，另一端与所述低压油路连接；所述第二溢流阀位于所述低压油路和回油油路之间；所述第三溢流阀位于所述补油油路和所述回油油路之间；其中，所述回油油路与所述主油箱连接；所述蓄能系统，包括并联蓄能器组、蓄能油路以及第一节流阀和第三截止阀；所述并联蓄能器组由多个独立的蓄能器并联而成；所述蓄能油路的一端与所述并联蓄能器组的油口连接，另一端与所述高压油路连接且位于所述第一单向阀和所述第二截止阀之间；所述第一节流阀和所述第三截止阀并联连接且同时位于所述蓄能油路上；所述第一截止阀位于所述补油油路与所述回油油路之间；所述风轮与所述液压泵的输入轴连接；所述发电机与所述变量马达的输出轴连接。2.根据权利要求1所述静液储能式液压传动型风力发电机组，其特征在于，该风力发电机组还包括高空补油系统和压力传感器，所述高空补油系统包括高位补油箱、第二节流阀和第四截止阀；所述第二节流阀和所述第四截止阀位于所述高位补油箱和所述液压泵的进油口之间，且所述第四截止阀采用电磁截止阀；所述压力传感器位于所述液压泵的进油口端，用于检测所述液压泵的进油口压力并辅助控制所述第四截止阀的通断。3.根据权利要求2所述静液储能式液压传动型风力发电机组，其特征在于，所述主循环系统还包括第二单向阀、第四溢流阀和第五截止阀；第二单向阀位于所述液压泵的进油口端；所述第五截止阀位于所述高压油路上，且靠近所述液压泵的出油口端；所述第四溢流阀位于所述高压油路和所述低压油路之间，且所述第四溢流阀的进油口位于所述液压泵的出油口和所述第五截止阀之间，出油口位于所述液压泵的进油口和所述第二单向阀之间。4.根据权利要求1所述静液储能式液压传动型风力发电机组，其特征在于，所述主循环系统还包括第一换向阀、第五溢流阀、第六溢流阀和第三单向阀；所述第一换向阀位于所述高压油路中且为两位三通换向阀，用于控制第一油口与第二油口或第三油口之间的连接，其中第一油口与所述液压泵的出油口端连接，第二油口与所述变量马达的进油口端连接，第三油口与所述第五溢流阀的进油口连接，所述第五溢流阀的出油口与所述第三单向阀的进油口连接，所述第三单向阀的出油口与所述低压油路连接，且位于所述第二单向阀的进油口端；所述第六溢流阀的进油口位于所述第五溢流阀和所述第三单向阀之间，出油口与所述回油油路连接。5.根据权利要求1所述静液储能式液压传动型风力发电机组，其特征在于，所述主循环系统还包括第二换向阀和第四单向阀；所述第二换向阀位于所述低压油路中且为两位三通换向阀，用于控制第一油口与第二油口或第三油口之间的连接，其中第一油口与所述变量马达的出油口端连接，第二油口与所述液压泵的进油口端连接，第三油口与所述高压油路连接且位于所述第二截止阀和所述变量马达的进油口之间；所述第四单向阀的进油口与所述主油箱连接，出油口与所述第二换向阀的第三油口连接。6.根据权利要求1所述静液储能式液压传动型风力发电机组，其特征在于，所述主循环系统还包括稳压蓄能器，所述稳压蓄能器位于所述高压油路中且靠近所述第一溢流阀的进油口端。7.根据权利要求1所述静液储能式液压传动型风力发电机组，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏列江，刘增光，赵宇阳，李仁年，杨国来，杨瑞，王刚，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62