[发明专利]一种电液发电机及风力电液发电系统

说明书

技术领域

本发明属于发电技术领域，具体涉及一种电液发电机及风力电液发电系统。

背景技术

能源短缺是当今世界各国共同面对的难题，对可再生能源的开发刻不容缓。在可再生能源领域中，风力发电是最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。

现有的风力发电系统中通常使用的发电机类型包括双馈异步发电机和永磁同步发电机。双馈异步发电机由绕线转子异步发电机和在转子电路上带交流励磁变频器组成。双馈异步发电机向电网输出的功率由两部分组成，即直接从定子输出的功率和通过变频器从转子输出的功率。双馈异步发电机的变速运行是建立在交流励磁变速恒频发电技术基础上的。交流励磁变速恒频发电是在双馈异步发电机的转子中施加三相低频交流电流实现励磁，调节励磁电流的幅值、频率、相序，确保双馈异步发电机输出功率恒频恒压。同时采用矢量变换控制技术，实现双馈异步发电机有功功率、无功功率的独立调节。调节有功功率可调节叶轮转速，进而实现最大风能捕获的追踪控制；调节无功功率可调节电网功率因数。

永磁同步发电机的转速和电网频率之间是刚性耦合的，在永磁同步发电机和电网之间采用变频器，可以解决转速和电网频率之间的耦合问题。通过对变频器电流的控制，就可以控制永磁同步发电机的转矩，从而控制叶轮转速使得风力发电系统变速运行。

现有的风力发电系统，无论是使用双馈异步发电机还是永磁同步发电机，均需要通过电力电子设备来控制叶轮转速和输出频率，从而实现风力发电系统的变速恒频控制。这就使得现有的风力发电系统中，电气结构部分和控制系统部分均较为复杂，设计及使用成本较高，尤其是采用双馈异步发电机的风力发电系统中的电气结构部分和控制系统部分更为复杂；并且，在恶劣的风电场环境中，对较复杂的电气结构和控制系统的可靠性要求更高。

采用双馈异步发电机的风力发电系统中，通常是叶轮通过齿轮箱与双馈异步发电机相连接；采用永磁同步发电机的风力发电系统中，通常是叶轮直接与永磁同步发电机相连接。上述两种叶轮与发电机的连接方式均为刚性连接，在风速突变的情况下，叶轮转速会发生突变，从而会对发电机造成转矩冲击，容易造成发电机故障。

另外，较大功率的永磁同步发电机还具有体积过大、稀土用量大、用铜量高、制作成本高等问题，不利于风力发电的经济效益。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种电液发电机及一种采用该电液发电机的风力电液发电系统，通过调节该电液发电机中的变量液压泵的排量和变量液压马达的排量，可以实现风力发电变速恒频控制。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种电液发电机，由变量液压泵、双转子机构和变量液压马达依次装配组成。所述变量液压泵包括泵转轴、泵壳体和配流盘，所述双转子机构包括转子壳体、第一转子、第二转子和发电机转轴，所述第一转子和所述发电机转轴固定装配在一起。所述变量液压马达包括马达转盘和马达壳体。所述泵壳体、所述配流盘、所述马达壳体均与所述转子壳体固定装配在一起。所述泵转轴朝向所述双转子机构的一端与所述发电机转轴相连接，所述第二转子与所述马达转盘固定装配在一起。

所述配流盘、所述转子壳体和所述马达壳体内部设有若干管路，所述变量液压泵的出口通过管路与所述变量液压马达的进口相连通，所述变量液压泵的进口通过管路与所述变量液压马达的出口相连通。

进一步的，所述第一转子、所述第二转子和所述发电机转轴沿同一条轴线装配，所述第一转子为永磁体。所述第二转子内表面固定有铁芯绕组，所述铁芯绕组和所述第二转子之间设有间隙，所述第一转子和所述第二转子能够做相对旋转运动。

进一步的，所述转子壳体和所述第二转子均为圆筒式结构，所述第二转子的外表面与所述转子壳体的内表面之间设有若干个轴承。所述发电机转轴通过若干个轴承支撑在所述第二转子内部。

进一步的，所述泵转轴伸出所述配流盘处，沿所述泵转轴周向设有第一骨架型密封圈。所述马达转盘伸出所述马达壳体处，沿所述马达转盘周向设有第二骨架型密封圈。

进一步的，所述变量液压泵为斜盘式轴向柱塞变量泵，所述变量液压马达为斜轴式轴向柱塞变量马达。