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专利号: 2019113104374
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-19
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种储能式液压型风力发电机组并网转速控制系统及方法,其特征在于,包括:风力机部分、液压传动部分、液压储能部分以及发电部分,所述风力机部分与液压传动部分、液压传动部分与液压储能部分、液压储能部分与发电部分为同轴刚性连接;

所述风力机部分包括风速传感器(1)、风轮(2)、第一连接轴(3),所述风轮(2)附近安装风速传感器(1),所述第一连接轴(3)与风轮(2)转动连接;

所述液压传动部分包括安装在第一连接轴(3)上的第一转速转矩传感器(4)、定量泵(5)、高压管路(6)、第一单向阀(7)、第二单向阀(8)、第一溢流阀(9)、补油泵(10)、补油油箱(11)、安全阀(12)、流量传感器(13)、转速控制器(14)、变量马达(15)、第二连接轴(16)、第二转速转矩传感器(17)、低压管路(28)、比例节流阀(29)、第一压力传感器(30)、第二压力传感器(31);

所述定量泵(5)进油口从低压管路(28)吸油,并通过定量泵(5)压油口传到高压管路(6)输出高压油;所述变量马达(15)吸油口与高压管路(6)相连,所述变量马达(15)的排油口与低压管路(28)相连;所述高压管路(6)上设置流量传感器(13)、比例节流阀(29)、第一压力传感器(30)和第二压力传感器(31),其中第一压力传感器(30)与比例节流阀(29)的进油口相连,第二压力传感器(31)与比例节流阀(29)的出油口相连;所述安全阀(12)跨接在高压管路(6)和低压管路(28)之间;所述补油泵(10)吸油口与补油油箱(11)相连,所述补油泵(10)压油口分别连接第一单向阀(7)和第二单向阀(8)的一端,所述第一单向阀(7)的另一端连接到高压管路(6),所述第二单向阀(8)的另一端连接到低压管路(28);所述第一溢流阀(9)跨接在补油泵(10)压油口与补油油箱(11)之间;

所述液压储能部分包括储能系统油箱(18)、变量泵马达(19)、气囊式蓄能器(20)、活塞式蓄能器(21)、氮气瓶组(22)、第三连接轴(23)、第三转速转矩传感器(24),所述变量泵马达(19)油口与储能系统油箱(18)相连,所述变量泵马达(19)排油口与气囊式蓄能器(20)、活塞式蓄能器(21)以及氮气瓶组(22)连接;

所述发电部分包括发电机(25)、多功能仪表(26)、电网(27),所述发电机(25)由变量泵马达(19)同轴驱动发电,所述发电机(25)产生的电能输送到电网(27),所述发电机(25)与电网(27)之间安装多功能仪表(26);

所述第二连接轴(16)上安装第二转速转矩传感器(17),所述第二连接轴(16)用于同轴连接变量马达(15)和变量泵马达(19);所述第三连接轴(23)上安装第三转矩转速传感器(24),所述第三连接轴(23)用于同轴连接变量泵马达(19)和发电机(25);所述转速控制器(14)输入端分别连接第一转速转矩传感器(4)、第二转速转矩传感器(17)、第三转速转矩传感器(24)、多功能仪表(26)、风速传感器(1)、流量传感器(13)、第一压力传感器(30)、第二压力传感器(31),所述转速控制器(14)输出端分别连接比例节流阀(29)、变量马达(15)、变量泵马达(19)。

2.根据权利要求1所述的一种储能式液压型风力发电机组并网转速控制系统及方法,

其特征在于,在并网控制过程中,控制方法为:

转速控制器(14)通过第二转速转矩传感器(17)采集变量马达(15)的转速,当采集到变量马达(15)的转速低于或高于1500r/min,转速控制器(14)输出控制信号到变量泵马达(19),将气囊式蓄能器(20)和活塞式蓄能器(21)中的液压能转换为变量马达(15)的动能或将变量马达(15)多余的动能转换为气囊式蓄能器(20)和活塞式蓄能器(21)中液压能,使变量马达(15)转速快速调整到1500r/min,从而控制同轴相连的发电机(25)转速稳定在1500±6r/min。

3.根据权利要求1或2所述一种储能式液压型风力发电机组并网转速控制系统及方法,

其特征在于:所述转速控制器(14)通过风速传感器(1)采集当前风速,通过第一转速转矩传感器(4)采集定量泵(5)转速,通过多功能仪表(26)采集发电机(25)输出功率和电网(27)电压,通过第二转矩转速传感器(17)采集变量马达(15)转速,通过流量传感器(13)采集的定量泵(5)流量来计算变量马达(15)排量,为变量马达(15)摆角提供基准,与转速闭环计算的摆角偏差作比较,得到控制信号,通过转速控制器(14)输出控制信号到变量马达(15),实现对变量马达(15)摆角控制,改变变量马达(15)排量,对变量马达(15)转速进行微调,使变量马达(15)转速稳定在1500r/min。

4.根据权利要求1或2所述一种储能式液压型风力发电机组并网转速控制系统及方法,

其特征在于:所述转速控制器(14)通过第一压力传感器(30)采集比例节流阀(29)入口处压力,通过第二压力传感器(31)采集比例节流阀(29)出口处压力,然后转速控制器(14)输出控制信号到比例节流阀(29),对比例节流阀(29)开度控制,实现对变量马达(15)转速微调,使变量马达(15)转速进一步稳定在1500r/min;

同时,当系统输入能量过多,所述气囊式储能器(20)和活塞式储能器(21)存满的情况下,通过对比例节流阀(29)开度控制,将多余能量耗散。