回转型液压比例伺服驱动马达变桨距系统技术方案

一种回转型液压比例伺服驱动马达变桨距系统，涉及风力发电技术领域，所解决的是降低成本及故障率的技术问题。该系统包括具有桨叶的风轮、发电机组、变桨控制器、变桨执行单元和检测单元，所述变桨控制器控制变桨执行单元运行，所述变桨执行单元用于控制风轮的桨距角变化，所述风轮连接发电机组，用于带动发电机组发电，所述检测单元用于检测风轮的桨距角及发电机组的功率，并将反馈信号传递至变桨控制器，其特征在于：所述变桨执行单元是回转型液压缸及其控制回路；所述回转型液压缸包括缸体、缸体两端的端盖、缸体内的两个定子和一个转子，所述风轮的桨叶连接转子的转轴；本发明专利技术提供的系统，成本低且故障率低，能随时启动发电。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及风力发电的技术，特别是涉及一种用于控制风轮的回转型液压比例伺 服驱动马达变桨距系统的技术。
技术介绍
风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视，风力发电设备的 应用也日益广泛。风力发电设备都包括风轮和发电机组，其中风轮由桨叶和风轮轴组成，风 能经桨叶、风轮轴带动发电机组发电，由于风轮的转速会随着风速的变化而变化，因此风力 发电设备中都设有调速系统以控制风轮对风能的吸收。目前的风轮调速都采用变桨距控制系统，这种控制系统通过控制桨叶的桨距角控 制风轮对风能的吸收，具有输出功率平稳、转矩振荡及机舱振荡小的特点，而且能有效降低 噪音，改善桨叶和整机的受力状况，因而能保证发电机组的安全可靠运行，延长设备整体的 使用寿命；例如，遇到台风等强风力时，将桨叶控制在和风向相平行的位置上，此时桨叶变 距起到气动刹车的作用，使桨叶不再转动，从而使发电机组停止运行；风力较小时，控制桨 叶增加受力面积，以尽可能多的吸收风能。现有的变桨距控制系统有电动变桨距系统和直线型液压缸(双油缸)变桨距系统 两种，其中电动变桨距系统中的变桨执行单元由电动机、变桨齿轮箱和蓄电池组成，这种执 行单元的成本较高，而且发电机组不能随时启动发电(即紧急停机后的快速启动)，需要等 蓄电池充电后才能启动，系统的响应速度也较慢，具有风轮超速的隐患，使得发电机组具有 潜在的超载风险。直线型液压缸(双油缸)变桨距系统的变桨执行单元是直线型液压缸(双油缸) 及其控制回路，这种执行单元具有传动力矩大、刚度大、定位精确、动态响应速度快等优点； 但是由于其控制回路中部件较多，控制回路很复杂，体积也很大，因此故障率较高，维护极 为不便。
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成本 低、响应速度快，而且故障率低、维护方便，能随时启动发电的回转型液压比例伺服驱动马 达变桨距系统。为了解决上述技术问题，本专利技术所提供的一种回转型液压比例伺服驱动马达变桨 距系统，包括具有桨叶的风轮、发电机组、变桨控制器、变桨执行单元和检测单元，所述变桨 控制器控制变桨执行单元运行，所述变桨执行单元用于控制风轮的桨距角变化，所述风轮 连接发电机组，用于带动发电机组发电，所述检测单元用于检测风轮的桨距角及发电机组 的功率，并将反馈信号传递至变桨控制器，其特征在于所述变桨执行单元是回转型液压缸 及其控制回路；所述回转型液压缸包括缸体、缸体两端的端盖、缸体内的两个定子和一个转子，所 述两个定子分别轴对称固定于缸体内壁，所述转子与缸体同轴并可转动，其轴心设有用于 将动力输至缸体外部的转轴，两端与缸体的端盖相贴合，两个定子及缸体的部分内壁分别 与转子的部分周面相贴合，所述定子和转子在缸体内组合成X形，并将缸体分隔为四个相 互独立的油腔，其中两个对角的油腔为进油腔，另两个为出油腔，所述缸体上设有连通进油 腔的进油口和连通出油腔的出油口 ；所述风轮的桨叶连接转子的转轴，其桨距角的变化量 与转子转动角度的变化量成正比； 所述回转型液压缸的控制回路包括电动机、液压泵、蓄能器、进油换向阀、电液比 例换向阀、出油换向阀和油箱；所述进油换向阀和出油换向阀均具有断电负载口、通电负载 口和公口，所述电液比例换向阀具有进油口、出油口及两个负载口，且两个负载口分别连通 其进油口和出油口并能交叉换向；所述进油换向阀的断电负载口经一单向阀接至回转型液 压缸的进油腔，其通电负载口连接电液比例换向阀的进油口，所述出油换向阀的断电负载 口连接回转型液压缸的出油腔，其通电负载口连接电液比例换向阀的出油口，所述电液比 例换向阀的两个负载口各经一平衡阀分别连接到回转型液压缸的进油腔和出油腔；所述出 油换向阀的公口经一单向阀接至油箱，其中连接油箱的单向阀用于阻止油箱中的液压油流 向出油换向阀；所述平衡阀用于稳定液压泵的运转速度；所述进油换向阀的断电负载口与回转型 液压缸的进油腔之间的单向阀用于将风轮的桨叶锁定在安全的桨距角；所述电动机连接液压泵，用于驱动液压泵运转，所述液压泵的进油口经一高压滤 油器连接油箱，其出油口经一单向阀、一高压滤油器、一单向阀连接蓄能器和进油换向阀的 公口，其中连接蓄能器的单向阀用于阻止蓄能器中的液压油向高压滤油器回流，连接液压 泵进油口的单向阀用于阻止高压滤油器中的液压油向液压泵回流；所述蓄能器经一溢流阀 连接油箱，并设有控制溢流阀通断的压力传感器，用于限制系统液压超压，所述溢流阀并接 一截止阀，用于释放蓄能器中的液压油。进一步的，所述定子与转子的贴合面、转子与缸体内壁的贴合面及转子与缸体的 端盖的贴合面均用密封件密封。进一步的，所述密封定子与转子的贴合面及转子与缸体内壁的贴合面的密封件是 方形密封条，所述密封转子与缸体的端盖的贴合面的密封件是密封圈。本专利技术提供的回转型液压比例伺服驱动马达变桨距系统，具有以下有益效果1)在变桨执行单元中省去了变桨齿轮箱及蓄电池，从而节约了成本，而且发电机 组能随时启动发电，不需要等蓄电池充电后才启动；2)相比电动变桨距系统的变桨执行单元，回转型液压缸具有传动力矩大、刚度大、 定位精确、动态响应速度快等优点；3)由于采用回转型液压缸(单缸)作为变桨执行部件，其控制回路中部件很少且 控制回路很简单、体积小，因此其成本较低，而且故障率也很低，维护非常方便。附图说明图1是本专利技术实施例回转型液压比例伺服驱动马达变桨距系统的结构框图；图2是本专利技术实施例的回转型液压缸进油口位置的横截面示意图3是本专利技术实施例的回转型液压缸出油口位置的横截面示意图；图4是本专利技术实施例回转型液压缸的控制回路原理图。具体实施例方式以下结合附图说明对本专利技术的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限 制本专利技术，凡是采用本专利技术的相似结构及其相似变化，均应列入本专利技术的保护范围。如图1所示，本专利技术实施例所提供的一种回转型液压比例伺服驱动马达变桨距系 统，包括具有桨叶的风轮、发电机组、变桨控制器、变桨执行单元和检测单元，所述变桨控制 器控制变桨执行单元运行，所述变桨执行单元用于控制风轮的桨距角变化，所述风轮连接 发电机组，用于带动发电机组发电，所述检测单元用于检测风轮的桨距角及发电机组的功 率，并将反馈信号传递至变桨控制器，其特征在于所述变桨执行单元是回转型液压缸及其 控制回路；如图2-图3所示，所述回转型液压缸包括缸体1、缸体1两端的端盖(图中未示)、 缸体1内的两个定子2和一个转子3，所述两个定子2分别轴对称固定于缸体1内壁，所述 转子3与缸体1同轴并可转动，其轴心设有用于将动力输至缸体外部的转轴4，两端与缸体 1的端盖相贴合，两个定子2及缸体1的部分内壁分别与转子3的部分周面相贴合，所述定 子2和转子3在缸体1内组合成X形，并将缸体1分隔为四个相互独立的油腔，其中两个对 角的油腔为进油腔7，另两个为出油腔8，所述缸体1上设有连通进油腔7的进油口 6 (参见 图2)和连通出油腔8的出油口 9 (参见图3)；所述风轮的桨叶连接转子3的转轴4，其桨距 角的变化量与转子3转动角度的变化量成正比；所述定子2与转子3的贴合面、转子3与缸体1内壁的贴合面及转子3与缸体1 的端盖的贴合面均用密封件密封；其中所述密封定子2与转子3的贴合面及转子3与缸体 1内壁的贴合面的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种回转型液压比例伺服驱动马达变桨距系统，包括具有桨叶的风轮、发电机组、变桨控制器、变桨执行单元和检测单元，所述变桨控制器控制变桨执行单元运行，所述变桨执行单元用于控制风轮的桨距角变化，所述风轮连接发电机组，用于带动发电机组发电，所述检测单元用于检测风轮的桨距角及发电机组的功率，并将反馈信号传递至变桨控制器，其特征在于：所述变桨执行单元是回转型液压缸及其控制回路；所述回转型液压缸包括缸体、缸体两端的端盖、缸体内的两个定子和一个转子，所述两个定子分别轴对称固定于缸体内壁，所述转子与缸体同轴并可转动，其轴心设有用于将动力输至缸体外部的转轴，两端与缸体的端盖相贴合，两个定子及缸体的部分内壁分别与转子的部分周面相贴合，所述定子和转子在缸体内组合成Ｘ形，并将缸体分隔为四个相互独立的油腔，其中两个对角的油腔为进油腔，另两个为出油腔，所述缸体上设有连通进油腔的进油口和连通出油腔的出油口；所述风轮的桨叶连接转子的转轴，其桨距角的变化量与转子转动角度的变化量成正比；所述回转型液压缸的控制回路包括电动机、液压泵、蓄能器、进油换向阀、电液比例换向阀、出油换向阀和油箱；所述进油换向阀和出油换向阀均具有断电负载口、通电负载口和公口，所述电液比例换向阀具有进油口、出油口及两个负载口，且两个负载口分别连通其进油口和出油口并能交叉换向；所述进油换向阀的断电负载口经一单向阀接至回转型液压缸的进油腔，其通电负载口连接电液比例换向阀的进油口，所述出油换向阀的断电负载口连接回转型液压缸的出油腔，其通电负载口连接电液比例换向阀的出油口，所述电液比例换向阀的两个负载口各经一平衡阀分别连接到回转型液压缸的进油腔和出油腔；所述出油换向阀的公口经一单向阀接至油箱，其中连接油箱的单向阀用于阻止油箱中的液压油流向出油换向阀；所述平衡阀用于稳定液压泵的运转速度；所述进油换向阀的断电负载口与回转型液压缸的进油腔之间的单向阀用于将风轮的桨叶锁定在安全的桨距角；所述电动机连接液压泵，用于驱动液压泵运转，所述液压泵的进油口经一高压滤油器连接油箱，其出油口经一单向阀、一高压滤油器、一单向阀连接蓄能器和进油换向阀的公口，其中连接蓄能器的单向阀用于阻止蓄能器中的液压油向高压滤油器回流，连接液压泵进油口的单向阀用于阻止高压滤油器中的液压油向液压泵回流；所述蓄能器经一溢流阀连接油箱，并设有控制溢流阀通断的压力传感器，用于限制系统液压超压，所述溢流阀并接一截止阀，用于释放蓄能器中的液压...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建华，万保中，
申请(专利权)人：上海汇益控制系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]