专利名称：风力发电液压耦合控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属风力发电控制系统，特别涉及一种风力发电液压耦合控制系统。
技术背景目前，世界上风力发电机尽管多种多样，归纳起来，可分为水平轴风力机和垂直轴风力机两种，其主要结构基本相同，由叶轮、齿轮箱、发电机和塔架组成，其工作原理是由叶轮将风能转化为机械能，再由机械能转化为电能，上述两种风力发电系统主要存在问题是风力机的转数随风速的变化而变化，导至发电机输出电压和频率不稳定，不利于发电机并网运行；单台发电机容量小；维修困难，特别是巨型或大型风力机故障时维修十分困难，且维修费用高，一些大型风力机，因此而不能投入使用；风速过低时系统将终断发电。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述技术不足，提供一种保证发电机输出电压和频率稳定、有利于发电机并网运行，单台发电机容量大，易于维修，使一些大型风力机能投入使用，风速过低时照常能发电的风力发电液压耦合控制系统。
本实用新型解决技术问题采用的技术方案是一种主要由数个风力机、齿轮箱和发电机等部件组成的风力发电液压耦合控制系统，其特点是在齿轮箱出轴端和发电机之间装有液压泵系统，液压泵系统的单向锥阀DJV1～DJVn的出口B与限压系统的调节单向锥阀JV6、JV7的入口A连接；限压系统的单向锥阀JV3的出口B和溢流阀JV14的A入口与压力补偿系统的一号蓄能器A口连通；压力补偿稳压系统的一、二号蓄能器的A口分别与恒流恒速系统的单向锥阀JV8、JV9的A口连通；恒流恒速系统的调速阀BS1、BS2的B出口与制动系统的单向阀JV5的A口连通；液压系统它包括数台液压泵、带磁性滤芯过滤器、泵插装式单向锥阀DJV1～DJVn、插装式溢流锥阀JV12、压力继电器SP1、压力表By1、比例溢流阀YL1、冷却器和油池；液压泵的转子与齿轮箱出轴固定连接，液压泵的A吸油入口与油池之间装有带磁性滤芯过滤器，液压泵的高压B出口与泵插装式单向锥阀DJV1、DJV2、……DJVn的A入口连接，数个泵插装式单向锥阀DJV1～DJVn的B出口并联并接压力继电器SP1、压力表By1和插装式溢流锥阀JV12的A入口；插装式溢流锥阀JV12的B出口接冷却器A入口，冷却器的B出口接到油池内，插装式溢流锥阀JV12的C出口接比例溢流阀YL1的A入口和C口，B出口接冷却器A入口，D端接控制信号；限压系统它包括插装式单向锥阀JV3、JV4，插装式调节单向锥阀JV6、JV7，插装式溢流阀JV13、JV14，电磁阀YV2、YV3，压力调节阀VP1、VP2，截止开关KV1、KV2，压力继电器SP2～SP4和压力表By2；JV6、JV7的A入口分别与DJV1～DJVn的B出口及YV2、YV3的P口连接，C口分别接YV2、YV3的A口；JV3、JV4的B出口分别接C口、JV14、JV13的A入口、SP3、SP2、SP4、SP5、By2和KV2、KV1的一端；JV13、JV14的B出口分别接KV1、KV2的另一端和油池，C口分别接VP1、VP2的A、C口；YV2、YV3的T口分别接VP1、VP2的B出口和油池；压力补偿稳压系统它包括一、二号蓄能器，一、二号蓄气瓶，压力继电器SP5，压力表By3～By5和截止开关KV3～KV6；一、二号蓄能器的A口分别接JV3、JV4的B出口、SP2、SP4、SP5和By3、By2，B口分别接一、二号蓄气瓶、KV3、KV5、KV6一端；KV3、KV5另一端接充气系统；KV4、KV6另一端分别接By4、By5；恒流恒速系统它包括插装式调节单向锥阀JV8～JV11，电磁阀YV4、YV5，比例调速阀BS1、BS2，电磁阀YV4、YV5，压力表By6，液压马达和转速表；JV8、JV9的A入口分别接一、二号蓄能器的A口，B口分别接C口，JV10、JV11的A入口和YV4、YV5的P口；YV10、YV11的B口分别接BS1、BS2的A入口，C口分别接YV4、YV5的B口；YV4、YV5的T口接油池；BS1、BS2的B出口并联接液压马达A入口，BS1、BS2的D出口接油池；液压马达出轴和发电机主轴固定连接，液压马达的转数由转数仪测出；制动系统它包括电磁阀YV6、YV7，压力调节阀VP3，插装式单向阀JV5和插装式溢流阀JV15；JV5的A口接YV6的P口、BS2、BS1的B口和液压马达的A口，B口接油池、VP3的B口和JV15的B口，C口接YV6的B口；JV15的A口接By6和液压马达的B口，C口接VP3的A、C口和YV7的A口；YV6、YV7的T口均接油池。
本实用新型的有益效果是当风力机的转数随风速变化时，不会导至发电机发电的输出电压和频率不稳定；有利于发电机并网运行；可实现利用中型风力机群组成大型风力发电系统，其容量可达汽发电系统水平，系统端设有压力补偿系统，能保证有足够的转矩输出；可使风力机在最大效率转速下长期工作。
以下结合附图以实施例具体说明。
图1示风力发电液压耦合控制系统液压系统原理图。
图中，1-液压泵系统；2-限压系统；3-压力补偿稳压系统；4-恒流恒速系统；4-1-制动系统；5-风力机；6-齿轮箱；7-液压柱塞泵；8-冷却器；9-带磁性滤芯过滤器；10-油池；11-一号蓄能器；12-二号蓄能器；13-一号蓄气瓶；14-二号蓄气瓶；15-转速仪；16-液压马达；17-发电机；DJV1、DJV2、DJVn-泵插装式单向阀；JV3～JV5-插装式单向锥阀；JV6～JV11-插装式调节单向锥阀；JV12～JV15-插装式溢流锥阀；VP1～VP3-压力调节阀；By1～By6-压力表；SP1～SP5-压力继电器；KV1～KV6-截止开关；BS1、BS2-比例调速阀；YV1～YV7-电池阀；YL1～YL5-比例溢流阀具体实施方式
参照附图，一种主要由三个风力机5、三个齿轮箱6和发电机17等主要部件组成的风力发电液压耦合控制系统，其特点是在齿轮箱6出轴端和发电机17之间装有液压泵系统1，液压泵系统1的单向锥阀DJY1～DJY11的出口B与限压系统2的单向锥阀JV6、JV7的入口A连通；限压系统2的单向锥阀JV3的出口B和溢流阀JV14的A入口与压力补偿稳压系统3的一号蓄能器11的A口连通；压力补偿稳压系统3的一、二号蓄能器11、12的A口分别与恒流恒速系统4的单向锥阀JV8、JV9的A口连通；恒流恒速系统4的调速阀BS1、BS2的B出口分别与制动系统4-1的单向阀JV5的A口连通。液压泵系统1它包括三台柱塞泵7，三个带磁性滤芯过滤器9，三个泵插装式单向锥阀DJV1、DJV2、DJVn，插装式溢流阀JV12，压力继电器SP1，压力表By1，比例溢流阀YL1，冷却器8和油池10；液压柱塞泵7的转子与齿轮箱6的轴固定连接，液压柱塞泵7的A吸油入口与油池10之间装有带磁性滤芯过滤器9，液压柱塞泵7的B高压油出口与DJV1、DJV2、DJVn的A入口连接，三个DJV1、DJV2、DJVn的B出口并联并接SP1、By1和JV12的A入口，JV12的B出口接冷却器8的A入口，B出口接到油池10内；JV12的C出口接YL1的A入口和C口，B出口接冷却器8的A入口，D端接控制信号；压力继电器SP1和比例溢流阀YL1的D端接入电气控制系统中；插装溢流锥阀JV12是系统过压保护的。限压系统2它包括插装式单向锥阀JV3、JV4，插装式调节单向锥阀JV6、JV7，插装式溢流锥阀JV13、JV14，电磁阀YV2、YV3，压力调节阀VP1、VP2，截止开关Ky1、Ky2，压力继电器SP2～SP4和压力表By2；JV6、JV7的A入口与DJV1、DJV2、DJVn的B出口、C口和YV2、YV3的P口连接，C口分别接YV2、YV3的A口；JV3、JV4的B出口分别接C口、JV14、JV13的A入口，SP3、SP2、SP4、By2和Ky2、Ky1一端；Jy13、Jy14的B出口分别接KV1、KV2的另一端和油池10，C口分别接VP1、VP2的A、C口；YV2、YV3的T口分别接VP1、VP2的B出口和油池10。压力补偿稳压系统3它包括一、二号蓄能器11、12，一、二号蓄气瓶13、14，压力继电器SP5，压力表By3～By5和截止开关KV3～KV6；一、二号蓄能器11、12的A口分别接JV3、JV4的B出口、SP2、SP4、SP5和By3、By2，B口分别接一、二号蓄气瓶13、14，KV3、KV5、KV6一端；KV3、KV5另一端接充气系统；KV4、KV6另一端分别接By4、By5。恒流恒速系统4它包括插装式调节单向锥阀JV8～JV11，电磁阀YV4、YV5，比例调速阀BS1、BS2，电磁阀YV4、YV5，压力表By6，液压马达16和转速仪15；JV8、JV9的A入口分别接一、二号蓄能器11、12的A口，B口分别接C口，JV10、JV11的A入口和YV4、YV5的P口；YV10、YV11的B口分别接BS1、BS2的A入口，C口分别接YV4、YV5的B口，YV4、YV5的T口接油池10；BS1、BS2的B出口并联接液压马达16的A入口；液压马达16出轴与发电机17主轴固定连接，液压马达16的转数由转数仪15测出；转速通过BS1、BS2的C端电信号，对其BS1和BS2的随机控制；BS1、BS2的D出口接油池10。制动系统4-1它包括电磁阀YV6、YV7，压力调节阀VP3，插装式单向阀JV5和插装式溢流阀JV15；JV5的A口接YV6的P口、BS2、BS1的B口和液压马达16的A口、B口接油池10、VP3的B口和JV15的B口，C口接YV6的B口1；JV15的A口接By6和液压马达16的B口，C口接VP3的A、C口和YV7的A口；YV6、YV7的T口均接油池10。
风力发电液压耦合控制系统的控制方法有两种，第一种方法首先打开KV3、KV5和KV4、KV6，用充气系统向一、二号蓄能器11、12和一、二号蓄气瓶13、14充氮气，当压力达到设定的系统压力时，关闭KV3、KV5；然后起动三个风力机5，通过齿轮箱6带动液压柱塞泵7转动，油池10中的油经带磁性滤芯过滤器9的过滤进入液压柱塞泵7的A入口，高压油从液压柱塞泵7的B出口进入DJV1、DJV2、DJVn的A入口，此时YV4、YV3得电，压力油从JV7的B出口进入JV3的A入口，打开单向阀，从JV3的B出口向一号蓄能器A入口充压力油，当压力调至系统压力后，YV4失电，系统中的压力油通过JV8、JV10、BS1进入液压马达16，液压马达16旋转带动发电机17发电；液压马达16的转数由转速仪15测出，通过转速仪15的转数大小，用电信号自动控制BS1的通过压力油的流量大小；当风力机5下降时(风力减小)，系统压力降低，一号蓄能器11从A口放油，维持系统压力不变，供液压马达16正常旋转，带动发电机17发电。这种方法液压马达16的压力油主要依靠液压泵系统1、限压系统2、恒流恒转速系统4供给，当系统压力油压力降低时由压力补偿稳压系4中的一号蓄能器11给予补充；限位系统2和压力补偿稳压系统3均一套工作，一套作为备用。
第二种控制方法开始阶段同第一种方法相同，首先打开KV3、KV5和KV4、KV6，向一、二号蓄能器11、12，一、二号蓄气瓶13、14充氮气，当压力达到系统设定的压力时，关闭KV3、KV5；起动三个风力机5，通过齿轮箱6带动液压柱塞泵7转动，油池10中的油经带磁性滤芯过滤器9进入液压柱塞泵7的A入口，高压油从液压柱塞泵7的B出口进入DJV1、DJV2、DJVn的A入口，此时YV4、YV3得电，压力油从JV7的B出口进入JV3的A入口，打开单向阀，从JV3的B出口向一号蓄能器11的A入口充压力油；当压力油达到系统压力后，YV2、YV1得电，JV6开通，压力油从JV6的A口流入B口，再进入JV4的A口，再从JV4的B口向二号蓄能器12充压力油；与此同时，YV3、YV4失电，一号蓄能器11内的压力油，通过JV8、JV10、BS1推动液压马达16旋转，带动发电机17转动发电；当一号蓄能器11压力不足时，二号蓄能器12投入运行，一、二号蓄能器11、12交替向液压马达16供油，液压马达16带动发电机17发电，这种方法的特点是液压马达16高压油是由压力补偿稳压系统3中的一、二号蓄能器11、12中供给的。
当液压系统突然停电或发生紧急事故需停止发电机17运转时，电磁阀YV4、YV5、YV6、YV7失电，一号、二号蓄能器11、12内压力油经JV8、JV9、JV10、JV11、BS1、BS2进入液压马达16的A入口，同时经JV5流回油池10，液压马达16的B口液压油进入JV15的A入口，产生油压力后，推动液压马达16快速制动。
权利要求1.一种风力发电液压耦合控制系统，由数个风力机(5)、齿轮箱(6)和发电机(17)等部件组成，其特征在于在齿轮箱(6)出轴端和发电机(17)之间装有液压泵系统(1)，液压泵系统(1)的单向锥阀DJV1～DJVn的出口B与限压系统(2)的单向锥阀JV6、JV7的入口A连通；限压系统(2)的单向锥阀JV3的出口B和溢流阀JV14的A入口与压力补偿稳压系统(3)的一号蓄能器(11)的A口连通；压力补偿稳压器(3)的一、二号蓄能器(11)、(12)的A口分别与恒流恒速系统(4)的单向锥阀JV8、JV9的A口连通；恒流恒速系统(4)的调速阀BS1、BS2的B出口与制动系统(4-1)的单向阀JV5的A口连通。
2.根据权利要求1所述的风力发电液压耦合控制系统，其特征在于液压系统(1)它包括数台液压泵(7)、带磁性滤芯过滤器(9)、泵插装式单向锥阀DJV1～DJVn、插装式溢流锥阀JV12、压力继电器SP1、压力表By1、比例溢流阀YL1、冷却器(8)和油池(10)；液压泵(7)的转子与齿轮箱(6)出轴固定连接，液压柱塞泵(7)的A吸油入口与油池(10)之间装有带磁性滤芯过滤器(9)，液压柱塞泵泵(7)的高压B出口与泵插装式单向锥阀DJV1、DJV2、......DJVn的A入口连接，数个泵插装式单向锥阀DJV1～DJVn的B出口并联并接压力继电器SP1、压力表By1和插装式溢流锥阀JV12的A入口；插装式溢流锥阀JV12的B出口接冷却器(8)A入口，冷却器(8)的B出口接到油池(10)内，插装式溢流锥阀JV12的C出口接比例溢流阀YL1的A入口和C口，B出口接冷却器(8)A入口，D端接控制信号。
3.根据权利要求1所述的风力发电液压耦合控制系统，其特征在于限压系统(2)它包括插装式单向锥阀JV3、JV4，插装式调节单向锥阀JV6、JV7，插装式溢流阀JV13、JV14，电磁阀YV2、YV3，压力调节阀VP1、VP2，截止开关KV1、KV2，压力继电器SP2～SP4和压力表By2；JV6、JV7的A入口分别与DJV1～DJVn的B出口及YV2、YV3的P口连接，C口分别接YV2、YV3的A口；JV3、JV4的B出口分别接C口、JV14、JV13的A入口、SP3、SP2、SP4、SP5、By2和KV2、KV1的一端；JV13、JV14的B出口分别接KV1、KV2的另一端和油池(10)，C口分别接VP1、VP2的A、C口；YV2、YV3的T口分别接VP1、VP2的B出口和油池(10)。
4.根据权利要求1所述的风力发电液压耦合控制系统，其特征在于压力补偿稳压系统(3)它包括一、二号蓄能器(11)、(12)，一、二号蓄气瓶(13)、(14)，压力继电器SP5，压力表By3～By5和截止开关KV3～KV6；一、二号蓄能器(11)、(12)的A口分别接JV3、JV4的B出口、SP2、SP4、SP5和By3、By2，B口分别接一、二号蓄气瓶(13)、(14)、KV3、KV5、KV6一端；KV3、KV5另一端接充气系统；KV4、KV6另一端分别接By4、By5。
5.根据权利要求1所述的风力发电液压耦合控制系统，其特征在于恒流恒速系统(4)它包括插装式调节单向锥阀JV8～JV11，电磁阀YV4、YV5，比例调速阀BS1、BS2，电磁阀YV4、YV5，压力表By6，液压马达(16)和转速仪(15)；JV8、JV9的A入口分别接一、二号蓄能器(11)、(12)的A口，B口分别接C口，JV10、JV11的A入口和YV4、YV5的P口；YV10、YV11的B口分别接BS1、BS2的A入口，C口分别接YV4、YV5的B口；YV4、YV5的T口接油池(10)；BS1、BS2的B出口并联接液压马达(16)A入口，BS1、BS2的D出口接油池(10)；液压马达(16)出轴和发电机(17)主轴固定连接，液压马达(16)的转数由转数仪(15)测出。
6.根据权利要求所述1的风力发电液压耦合控制系统，其特征在于制动系统(4-1)它包括电磁阀YV6、YV7，压力调节阀VP3，插装式单向阀JV5和插装式溢流阀JV15；JV5的A口接YV6的P口、BS2、BS1的B口和液压马达(16)的A口，B口接油池(10)、VP3的B口和JV15的B口，C口接YV6的B口；JV15的A口接By6和液压马达(16)的B口，C口接VP3的A、C口和YV7的A口；YV6、YV7的T口均接油池(10)。
专利摘要本实用新型属于风力发电控制系统，特别涉及一种风力发电液压耦合控制系统，由数个风力机(5)、齿轮箱(6)和发电机(17)等部件组成，在齿轮箱(6)出轴端和发电机(17)之间装有液压泵系统(1)、限压系统(2)、压力补偿系统(3)、恒流恒速系统(4)和制动系统(4－1)，风力机的转数随风速变化时，不会导至发电机发电的输出电压和频率不稳定；有利于发电机并网运行；可实现利用中型风力机群组成大型风力发电系统，其容量可达汽发电系统水平，系统端设有压力补偿系统，能保证有足够的转矩输出；可使风力机在最大效率转速下长期工作。
文档编号F03D9/00GK2787867SQ200520089569
公开日2006年6月14日 申请日期2005年3月8日 优先权日2005年3月8日
发明者张国军, 张海华 申请人:辽宁工程技术大学