[实用新型]兆瓦级风电机组电液伺服同步器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种兆瓦级风电机组电液伺服同步器，适用于当今主流的兆瓦级风电机组传动链设计。

背景技术

风能资源是清洁的可再生能源，在全世界资源丰富，取之不竭，用之环保。风能发电因此具有安全、清洁的特点，可为人类提供长期稳定的能源供应。目前，主要发达国家、发展中国家，都已经将发展风能发电技术作为国策和应对新世纪能源挑战的重要手段。机械传动链和电气传动链是风电机组的核心部分，如图1，传统的兆瓦级风电机组机械和电气传动链主要包括风轮、增速齿轮箱、发电机和变流器。由于风速的波动作用，风轮的转速是变化的，经过增速箱之后，转速升高扭矩减小，转速依然不是恒定不变的，变化的转速输入到发电机后，发电机产生的电流频率也是变化的，就需要经过变流器整流，形成电网需要的频率才可以并网。

随着风电在电网中的比例不断升高，风电对电网的影响越来越大，这对风电机组提出了更高的并网要求。变流器技术并不能满足如今所有的电力入网要求，有些时候需要增加额外的模块来满足低电压穿越等要求，这就增加了系统的复杂性降低了可靠性。随着海上风电的发展，对风电机组的可靠性提出了更高的要求，大功率电力电子器件的可靠性是制约风电机组发展的关键因素。国内外很多机构进行了机械同步器的研究，试图取代可靠性相对较低的变流器。

现有的机械同步器主要由如下两种形式，一种是通过液力变矩器的反馈进行差速驱动，这种机构随动性好但制造复杂，精度要求严格，成本较高，并且液力变矩器效率较低；另一种是通过液压伺服或者伺服电机来驱动差速机构调速，液压伺服变量泵或变量马达成本较高，反应速度较慢，而单独使用伺服电机需增加减速机，使系统转动惯量增加，启动及调速性能不如液压系统，体积较大且过载保护能力较低，柔性较液压系统差。

实用新型内容

现有的风电机组通过增速箱将风轮传递过来的转速增大转矩减小，通过发电机将机械能转换为电能，随着风轮转速的变化，发电机输出的交流电频率不断变化，为了得电网要求的交流电频率，需要通过变流器进行变频，大功率电力电子器件的可靠性和复杂性成为制约风电机组发展的关键因素。为解决现有技术存在的缺点，本实用新型提供了一种兆瓦级风电机组电液伺服同步器，适用于当今主流的兆瓦级风电机组传动链设计。

本实用新型采用的技术方案如下：

兆瓦级风电机组电液伺服同步器，包括2K-H差动行星传动机构和直驱式容积控制系统，所述的2K-H差动行星传动机构包括行星架、行星轮、内齿圈、太阳轮、控制齿轮，所述的行星轮安装在行星架上，行星轮分别与太阳轮和内齿圈啮合，内齿圈的中心轴连接控制齿轮，行星架输入端为输入轴I，所述的太阳轮的输出端为输出轴II，所述的控制齿轮的中心轴为轴III；所述的直驱式容积控制系统包括定量马达、双向定量泵和伺服电机，所述的伺服电机与双向定量泵相连，所述的双向定量泵与定量马达相连，所述的定量马达与轴III相连，驱动控制齿轮。

所述的定量马达与双向定量泵之间设有安全阀、液压锁和补油阀，所述的液压锁和补油阀设于一个集成阀块中。

所述的安全阀与定量马达相连。

所述的补油阀由两个液控单向阀I组成，所述的两个液控单向阀I直接与双向定量泵的进出油口相连。

所述的液压锁由两个液控单向阀II组成，所述的两个液控单向阀II直接与定量马达的进出口相连。

所述的输入轴I与风电机组传动链中的增速箱连接，所述的输出轴II与风电机组传动链中的发电机连接。

所述的伺服电机通过联轴器与双向定量泵相连。

所述的直驱式容积控制系统还包括增压式空气滤清器。

所述的直驱式容积控制系统还包括一个密闭油箱，所述的双向定量泵、液压锁、补油阀设于密闭油箱内，所述的增压式空气滤清器安装在密闭油箱上，与密闭油箱内相通。

增压式空气滤清器使密闭油箱保持一定的正压力，保证补油阀正常吸油，并且当密闭油箱中的压力高于设定压力时，将多余的空气排出。

输入轴I联接增速箱，输出轴II联接发电机，A和B两部分通过轴III联接，输入轴I的转速是不断变化的，根据输入轴I的转速调整系统B的输出转速，通过轴III传递给系统A，通过输入轴I和轴III的差动作用，保证输出轴II的速度恒定，实现发电机输入转速不变的目的。