專利名稱：風(fēng)力發(fā)電站上的差動(dòng)齒輪以及改變或切換所述差動(dòng)齒輪功率范圍的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)能系統(tǒng)的補(bǔ)償齒輪，其包括具有三個(gè)輸入或輸出端的 齒輪組，其中，輸入端連接到風(fēng)能系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子，第一輸出端連接至撥電機(jī)，第二 輸出端連接到連續(xù)可控傳動(dòng)裝置的輸入軸，該傳動(dòng)裝置的輸出軸連接到齒輪組的 發(fā)電機(jī)側(cè)的輸出端。
本發(fā)明還涉及一種當(dāng)風(fēng)的強(qiáng)度變化時(shí)改變或者切換風(fēng)能系統(tǒng)的補(bǔ)償齒輪的 功率范圍的方法，該補(bǔ)償齒輪包括具有三，入或輸出端的齒輪組，其中，輸入 端連接到風(fēng)能系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子，第一輸出端連接到發(fā)電機(jī)，第二輸出端連接到連續(xù)可
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中的風(fēng)能系統(tǒng)出于調(diào)節(jié)的目的通常工作在可變的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下，并且 具有對(duì)變速器的有效轉(zhuǎn)矩的控制的功能。這是因?yàn)檗D(zhuǎn)子的可變，通過轉(zhuǎn)子的慣 性力矩抑制了魏器繊的改變，所以轉(zhuǎn)子葉片調(diào)節(jié)系統(tǒng)能夠被最優(yōu)化地配置。 另外，變速器的轉(zhuǎn)矩控制可以減少系統(tǒng)上的負(fù)載，并且優(yōu)化供給電網(wǎng)的能量的品 質(zhì)。可變轉(zhuǎn)子速度的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在部分負(fù)載范圍內(nèi)提高空氣動(dòng)力效率。
通常，發(fā)電機(jī)的可變車鍵，以及相關(guān)聯(lián)的疊加加速轉(zhuǎn)矩尤其對(duì)所述齒輪組產(chǎn) 生有害的影響，所以齒輪組必須被造得更加牢固。另一^^夫點(diǎn)是現(xiàn)有技術(shù)中廣為 使用的不同,的輸入端通常需要頻率轉(zhuǎn)換器*^行，這只能在使用更昂貴的技 術(shù)的斜牛下才能產(chǎn)生所需品質(zhì)的電能。
WO2004/088132A披露了一種通過采用補(bǔ)償齒輪和水力轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換器以避免 上述缺點(diǎn)的裝置。但是，這種方案的不足是用于相對(duì)較高的功率7jC平時(shí)要花費(fèi)高 昂的齒輪成本和水利系統(tǒng)成本。尤其是，和該裝置相關(guān)聯(lián)的高7K平TO損失在大 的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)尤為可觀，這導(dǎo)致在系統(tǒng)的部分負(fù)載范圍內(nèi)的高損失以及高啟動(dòng)成 本。
■ WO2004/109157A披露的齒輪可以極大地避免上述缺點(diǎn)。其采用了一種液壓系統(tǒng)，M多路徑補(bǔ)償齒輪裝置能夠在部分負(fù)載范圍內(nèi)將皿該液壓系統(tǒng)弓I 導(dǎo)的電力保持在較低7K平。但是，該方案的主要缺點(diǎn)還在于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的多路徑補(bǔ)
償齒輪和錢的耦合系統(tǒng)，以及只能非常費(fèi)力i艦行調(diào)節(jié)的在不同織下運(yùn)行的泵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是減少已知的補(bǔ)償齒輪的前述缺點(diǎn)，以及樹共一種簡單有效、 性價(jià)比高的解決方案。
戶，目地利用普通齒輪，M將遊賣可控傳動(dòng)裝置的輸入軸ffiJl可調(diào)傳動(dòng)比 齒輪連接到齒輪組的輸出軸來實(shí)現(xiàn)。
所述目的還可以通過一種用于在風(fēng)力強(qiáng)度變化時(shí)切換風(fēng)能系統(tǒng)的補(bǔ)償齒輪 的功率范圍的方^^實(shí)現(xiàn)，所述補(bǔ)償齒輪包括具有三個(gè)輸入^ll出端的齒輪組， 其中，輸入端連接到風(fēng)能系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子，第一輸出端連接到發(fā)電機(jī)，第二輸出端連 接到連續(xù)可控傳動(dòng)驢的輸入軸，該裝置的輸出軸連接至嚙輪組的發(fā)電機(jī)側(cè)的輸 出端，其特征在于，所述齒輪組的輸入端被調(diào)節(jié)至小至零的輸入轉(zhuǎn)矩，并使發(fā)電 機(jī)與電網(wǎng)分離，將連續(xù)可控傳動(dòng)裝置的輸入軸連接到所述齒輪組輸出軸的可切換
傳動(dòng)裝置被切換，隨后齒輪組的第一輸出端的,被調(diào)整直到在發(fā)電inj:重新建 立同步,，從而將發(fā)電機(jī)重新連上電網(wǎng)。
最后，所述目的通過一種用于在風(fēng)力強(qiáng)度變化時(shí)改變風(fēng)能系統(tǒng)的補(bǔ)償齒輪的 功率范圍的方法來實(shí)現(xiàn)，所述補(bǔ)償齒輪包括具有三個(gè)輸入或輸出動(dòng)端的齒輪組， 其中，輸入端連接到風(fēng)能系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子，第一輸出端連接到發(fā)電機(jī)，第二輸出端連 接到連續(xù)可控傳動(dòng)裝置的輸入軸，該裝置的輸出軸連接到齒輪組的發(fā)電機(jī)側(cè)的輸 出端，其特征在于，將連續(xù)可控傳動(dòng)裝置的輸入軸連接至u所述齒輪組的輸出軸的 無級(jí)傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比被調(diào)節(jié)。
可調(diào)傳動(dòng)比齒輪可以是有級(jí)傳動(dòng)裝置或者無級(jí)傳動(dòng)裝置，其使得轉(zhuǎn)速的范圍 能夠作為所需轉(zhuǎn)矩的函數(shù)通過改變戶，可調(diào)傳動(dòng)比齒輪的傳動(dòng)比得以改變，從而 使得連續(xù)可控傳動(dòng)裝置的功率范圍以及因此系統(tǒng)成本和所述齒輪的功率損失被
保持在最低D
從屬權(quán)利要求涉及本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。


下面參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
簡化了的示意圖示出了變速器l，其包括根據(jù)本發(fā)明的補(bǔ)償齒輪。，器包
括可選掛M過中間齒,接到轉(zhuǎn)子3的輸入軸2，輸入軸在所示的情況下驅(qū)動(dòng) 兩個(gè)接連布置的形成行星級(jí)4和5的齒輪級(jí)。所述齒輪級(jí)不是必須要形成行星級(jí)
的，它們可以形皿他的齒輪類型或者全部都分散開。
第二齒輪級(jí)5的輸出軸驅(qū)動(dòng)正齒輪傳動(dòng)裝置級(jí)6，這樣使得^il器能被軸向 換擋。換擋首先使得延伸到輪轂并且3I31葉片調(diào)整機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)功率的線纟M3！ 該齒輪被引導(dǎo)，其次使得從旋轉(zhuǎn)部件傳遞信號(hào)給固定部件所需要的裝置(滑動(dòng)環(huán) 件)被收納在風(fēng)能系統(tǒng)的吊艙中，從而使得變速M(fèi)其^^:度上盡可能地短小 緊湊。
正齒輪傳動(dòng)裝置級(jí)的輸出軸6a驅(qū)動(dòng)疊加齒輪組7的行星架8。轉(zhuǎn)矩在疊加齒 輪組7內(nèi)被分配給發(fā)電機(jī)11和、艦單元12。為此，發(fā)電機(jī)11被連接到疊加齒輪 組7的環(huán)形齒輪9。疊加齒輪組7的太陽齒輪10被連接到兩級(jí)可調(diào)傳動(dòng)比齒輪 15。可調(diào)傳動(dòng)比齒輪15的齒輪級(jí)被選擇作為轉(zhuǎn)子,和風(fēng)力輸入的函數(shù)。位于 兩級(jí)齒輪15的輸出輪上的是第一可調(diào)軸向活塞泵13，其液壓連接到第二可調(diào)軸 向活塞泵14。第二軸向活塞泵14的軸通過正齒輪傳動(dòng)裝置級(jí)16被耦合到發(fā)電機(jī) 的軸ll。
在風(fēng)能系統(tǒng)的劍氐的功率和轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，通過調(diào)節(jié)軸向活塞泵13、 14在發(fā) 電機(jī)11上建立所需要的同步,。疊加齒輪組7中的功率從正齒輪傳動(dòng)裝置級(jí)6 至U行星齒輪傳動(dòng)裝置8，然后再至懷形齒輪9和發(fā)電機(jī)11。產(chǎn)生液壓回路所需要 的壓力的第二軸向活塞泵14，通過發(fā)電機(jī)軸上的正齒輪傳動(dòng)裝置級(jí)16驅(qū)動(dòng)。液 壓回路中的能:S1過第一軸向活塞泵13再次被轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)動(dòng)能并驅(qū)動(dòng)移相器級(jí) 7的太陽齒輪10。這樣，傳動(dòng)比被連續(xù)地改變并且針對(duì)特定的功率水平進(jìn)行調(diào)整， 發(fā)電機(jī)11的輸入軸的轉(zhuǎn)速保持恒定。
當(dāng)風(fēng)力供給增加時(shí)，系統(tǒng)的功率以及因此液壓單元12上的轉(zhuǎn)速也增加。在 ^ffi單元12的速度達(dá)到閾值之前，系統(tǒng)Mil電氣葉片調(diào)整系統(tǒng)被調(diào)節(jié)至小至零 的輸入轉(zhuǎn)矩。在這個(gè)切換過程中，同步發(fā)電機(jī)ll與電網(wǎng)分離。齒輪15在這個(gè)低 功率階段被切換到低傳動(dòng)比。轉(zhuǎn)子的^Iiiil葉片調(diào)整系統(tǒng)被再次提高，直到達(dá) 到在發(fā)電機(jī)11上的同步轉(zhuǎn)速。在同步過程完成之后，發(fā)電機(jī)已被重新連接上電 網(wǎng)，系統(tǒng)再次轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行模式，然而是在高功率下運(yùn)行。利用液壓單元12可以在相同的功率損失下調(diào)節(jié)出高得多的系統(tǒng)功率7K平。
在額定運(yùn)行中和高于額定功率的允許范圍內(nèi)，功率通M過移相器級(jí)7循環(huán)。
過量的功率通過移相器級(jí)7的太陽齒輪10經(jīng)過齒輪15被傳遞到液壓單元12。因 為所述液壓單^I過正齒輪傳動(dòng)裝置16連接，其對(duì)發(fā)電機(jī)軸施加制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，所 以控制發(fā)電機(jī),使之恒定在同步,上。施加該轉(zhuǎn)矩，直到葉片調(diào)整裝置使風(fēng) 力作用下的轉(zhuǎn)子葉片旋轉(zhuǎn)到再次達(dá)到額定功率。
權(quán)利要求
1.一種用于風(fēng)能系統(tǒng)的補(bǔ)償齒輪，包括具有三個(gè)輸入或輸出端的齒輪組(7)，其中，輸入端連接到風(fēng)能系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子(3)，第一輸出端連接到發(fā)電機(jī)(11)，第二輸出端連接到連續(xù)可控傳動(dòng)裝置(12)的輸入軸，所述連續(xù)可控傳動(dòng)裝置的輸出軸連接到齒輪組(7)的發(fā)電機(jī)側(cè)的輸出端，其特征在于，連續(xù)可控傳動(dòng)裝置(12)的輸入軸通過可調(diào)傳動(dòng)比齒輪(15)連接到所述齒輪組(7)的輸出軸。
2. 如權(quán)利要求1所述的補(bǔ)償齒輪，其特征在于，所述可調(diào)傳動(dòng)比齒輪(15) 是帶有級(jí)的齒輪。
3. 如權(quán)禾腰求2所述的補(bǔ)償齒輪，其特征在于，所述可調(diào)傳動(dòng)比齒輪(15) 是兩級(jí)齒輪。
4. 如權(quán)禾腰求3所述的補(bǔ)償齒輪，其特征在于，戶脫可調(diào)傳動(dòng)比齒輪(15)是正齒輪傳動(dòng)裝置。
5. 如權(quán)利要求1所述的補(bǔ)償齒輪，其特征在于，所述可調(diào)傳動(dòng)比齒輪(15) 是無級(jí)傳動(dòng)裝置。
6. 如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的補(bǔ)償齒輪，其特征在于，所述齒輪(7) 是行星齒輪傳動(dòng)裝置，其中，所述行星齒輪傳動(dòng)裝置的輸入端被連接到行星架(8) ，第一輸出端被連接到太陽齒輪(10)，第二輸出端被連接到發(fā)電機(jī)(11)。
7. 如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的補(bǔ)償齒輪，其特征在于，所述連續(xù)可 控傳動(dòng)裝置(12)是液壓傳動(dòng)裝置。
8. —種用于在風(fēng)力強(qiáng)度變化時(shí)改變或切換風(fēng)能系統(tǒng)的補(bǔ)償齒輪(1)的功率 范圍的方法，所述補(bǔ)償齒輪(1)包括具有三個(gè)輸入或輸出端的齒輪組(7)，其 中，輸入端連接到風(fēng)能系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子(3)，第一輸出端連接到發(fā)電機(jī)(11)，第二 輸出端連接到連續(xù)可控傳動(dòng)裝置(12)的輸入軸，所述連續(xù)可控傳動(dòng)裝置(12) 的輸出軸連接到齒輪組(7)的發(fā)電機(jī)側(cè)的輸出端，其特征在于，所述齒輪組(7) 的輸入端被調(diào)節(jié)至小至零的輸入轉(zhuǎn)矩，并使發(fā)電機(jī)(11)與電網(wǎng)分離，將連續(xù)可 控傳動(dòng)裝置的輸入軸連接到所述傳動(dòng)裝置(12)的輸出軸的可切換傳動(dòng)裝置被切 換，然后齒輪組(7)的第一輸出端的，被調(diào)整直到在發(fā)電機(jī)(11)上重新建 立同步,，從而將發(fā)電機(jī)(11)重新iiJ:電網(wǎng)。
9. 一種用于在風(fēng)力強(qiáng)度變化時(shí)改變風(fēng)能系統(tǒng)的補(bǔ)償齒輪(1)的功率范圍的 方法，所述補(bǔ)償齒輪(1)包括具有三個(gè)輸入或輸出端的齒輪組(7)，其中，輸入端連接到風(fēng)能系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子(3)，第一輸出端連接到發(fā)電機(jī)(11)，第二輸出端 連接到連續(xù)可控傳動(dòng)裝置(12)的輸入軸，所皿續(xù)可控傳動(dòng)裝置(12)的輸出 軸連接到齒輪組(7)的發(fā)電機(jī)偵啲輸出端，其特征在于，將連續(xù)可控傳動(dòng)裝置(12)的輸入軸連接到所述齒輪組(7)的輸出軸的無級(jí)傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比被調(diào)節(jié)。
全文摘要
一種用于風(fēng)力發(fā)電站的差動(dòng)齒輪以，包括具有三個(gè)輸入或輸出端的齒輪箱(7)，其中，一個(gè)輸入端連接到風(fēng)力發(fā)電站的轉(zhuǎn)子(3)，第一輸出端連接到發(fā)電機(jī)(11)，第二輸出端連接到連續(xù)可控傳動(dòng)裝置(12)的輸入軸，所述連續(xù)可控傳動(dòng)裝置的輸出軸連接到齒輪箱(7)的發(fā)電機(jī)側(cè)的輸出端。連續(xù)可控傳動(dòng)裝置(12)的輸入軸通過可變齒輪箱(15)連接到所述齒輪箱(7)的輸出軸。
文檔編號(hào)F03D11/00GK101583794SQ200780043122
公開日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2007年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月21日
發(fā)明者格拉爾德·黑亨貝爾格 申請(qǐng)人:Amsc風(fēng)能科技有限公司