專利名稱：風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)及其操作控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)輪發(fā)電機以其操作控制方法，該風(fēng)輪發(fā)電機將轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由包括液壓泵和液壓馬達(dá)的液壓傳動裝置傳輸?shù)桨l(fā)電機。
背景技術(shù)：
近年來，從保護(hù)環(huán)境的視角看，使用利用作為可再生能源的一種形式的風(fēng)能的風(fēng)輪發(fā)電機正變得流行。該風(fēng)輪發(fā)電機將風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)能并進(jìn)一步通過發(fā)電機將轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)能轉(zhuǎn)化成電功率。在普通的風(fēng)輪發(fā)電機中，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速大約為每分鐘幾轉(zhuǎn)到每分鐘幾十轉(zhuǎn)。同時，發(fā)電機的額定速度通常為1500rpm或1800rpm,因而將機械變速箱設(shè)置在轉(zhuǎn)子與發(fā)電機之間。具體地，通過變速箱將轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速增大到發(fā)電機的額定速度，然后輸入到發(fā)電機。近年來，因為風(fēng)輪發(fā)電機正變得更大以提高發(fā)電效率，所以變速箱趨于變得更沉重和更昂貴。因而，配備采用可變?nèi)萘渴降囊簤罕煤鸵簤厚R達(dá)的組合的液壓傳動裝置的風(fēng)輪發(fā)電機正在得到更多關(guān)注。例如，專利文獻(xiàn)I公開了一種使用液壓傳動裝置的風(fēng)輪發(fā)電機，該液壓傳動裝置包括由轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的液壓泵和連接到發(fā)電機的液壓馬達(dá)。在該風(fēng)輪發(fā)電機的液壓傳動裝置中，液壓泵和液壓馬達(dá)經(jīng)由高壓容器和低壓容器相連。由此，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)能經(jīng)由液壓傳動裝置傳輸?shù)桨l(fā)電機。另外，液壓泵由多個活塞和缸的組以及凸輪構(gòu)成，所述凸輪使活塞在缸中周期性地往復(fù)。另外，專利文獻(xiàn)2描述了一種采用液壓傳動裝置的風(fēng)輪發(fā)電機，該液壓傳動裝置由通過轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的液壓泵、連接到發(fā)電機的液壓馬達(dá)以及布置在液壓泵與液壓馬達(dá)之間的工作油路徑構(gòu)成。在該風(fēng)輪發(fā)電機的液壓傳動裝置中，液壓泵由多個活塞和缸的組、使活塞在缸中周期性往復(fù)的凸輪以及利用活塞的往復(fù)而打開和關(guān)閉的高壓閥和低壓閥構(gòu)成。通過將活塞鎖閉在上死點附近，由缸和活塞包圍的工作室無效，然后液壓泵的排量改變。盡管液壓泵和液壓馬達(dá)不是可變排量式的，但是專利文獻(xiàn)3公開了一種具有液壓泵和液壓馬達(dá)的風(fēng)輪發(fā)電機。專利文獻(xiàn)3的風(fēng)輪發(fā)電機通過調(diào)節(jié)將從液壓泵供應(yīng)到液壓馬達(dá)的工作油的壓力來維持發(fā)電機的轉(zhuǎn)速恒定。在該風(fēng)輪發(fā)電機中，液壓泵的排出側(cè)經(jīng)由塔架的用作高壓儲罐的內(nèi)部空間連接到液壓馬達(dá)的進(jìn)口側(cè)，而液壓泵的進(jìn)口側(cè)經(jīng)由布置在塔架下方的低壓儲罐連接到液壓馬達(dá)的排出側(cè)。另外，比例閥設(shè)置在該高壓儲罐與液壓馬達(dá)之間。通過該比例閥來調(diào)節(jié)要供應(yīng)到液壓馬達(dá)的工作油的壓力。引用列表專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :US 2010/0032959專利文獻(xiàn)2 :US 2010/0040470專利文獻(xiàn)3 :US 743608
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題在傳統(tǒng)風(fēng)輪發(fā)電機中，必須響應(yīng)于風(fēng)的狀況改變諸如低風(fēng)速或陣風(fēng)的出現(xiàn)而適當(dāng)?shù)貓?zhí)行有效和穩(wěn)定的操作。另外，要使風(fēng)輪發(fā)電機與電網(wǎng)同步，風(fēng)輪發(fā)電機必須具有在根據(jù)由每個國家設(shè)定的電網(wǎng)規(guī)則(grid code)的電網(wǎng)低壓狀態(tài)下的穿越功能。在電網(wǎng)低壓狀態(tài)下的穿越功能實現(xiàn)即使當(dāng)電網(wǎng)的電壓暫時下降時也在不與電網(wǎng)斷開的情況下的不間斷操作。然而，專利文獻(xiàn)I到3中公開的風(fēng)輪發(fā)電機都沒有采取措施來避免當(dāng)風(fēng)速低時以及當(dāng)出現(xiàn)陣風(fēng)時的情形。因此，專利文獻(xiàn)I到3的風(fēng)輪發(fā)電機不一定實現(xiàn)當(dāng)風(fēng)速低時以及當(dāng)出現(xiàn)陣風(fēng)時的操作效率或穩(wěn)定性。另外，專利文獻(xiàn)I到3都沒有公開用以實現(xiàn)在電網(wǎng)低壓狀態(tài)下的穿越功能的結(jié)構(gòu) 并且具有關(guān)于在使用液壓傳動裝置的風(fēng)輪發(fā)電機中如何實現(xiàn)在電網(wǎng)低壓狀態(tài)下的穿越功能的問題。鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)及其操作控制方法，其在低風(fēng)速下以及在出現(xiàn)陣風(fēng)期間具有優(yōu)良的操作效率和穩(wěn)定性并且具有在電網(wǎng)低壓狀態(tài)下的穿越功能。問題的解決方案關(guān)于本發(fā)明的風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)包括轂；主軸，其聯(lián)接到該轂；發(fā)電機，其與電網(wǎng)同步；可變排量式的液壓泵，其由該主軸驅(qū)動；可變排量式的液壓馬達(dá)，其連接到該發(fā)電機；高壓油管，其布置在液壓泵的排出側(cè)與液壓馬達(dá)的進(jìn)口側(cè)之間；低壓油管，其布置在液壓泵的進(jìn)口側(cè)與液壓馬達(dá)的排出側(cè)之間；蓄能器，其經(jīng)由蓄能器閥連接到高壓油管；以及控制單元，其控制液壓泵、液壓馬達(dá)和蓄能器閥；其中該控制單元基于風(fēng)速和電網(wǎng)的狀態(tài)中的至少一個來控制蓄能器閥的打開和關(guān)閉。在該風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)中，基于風(fēng)速和電網(wǎng)的狀態(tài)中的至少一個來控制蓄能器閥的打開和關(guān)閉。當(dāng)蓄能器閥打開時，蓄能器與高壓油管形成連通，并且取決于蓄能器中的壓力和高壓油管中的壓力中的哪一個壓力更高，高壓油管中的壓力被吸收在蓄能器中或者蓄能器中的壓力釋放到高壓油管。同時，當(dāng)蓄能器閥關(guān)閉時，蓄能器與高壓油管之間的連通斷開，因而蓄能器中的壓力獨自維持，而不取決于高壓油管中的壓力。因此，基于風(fēng)速和電網(wǎng)的狀態(tài)中的至少一個來控制蓄能器閥的打開和關(guān)閉，以便提高當(dāng)風(fēng)速低時以及當(dāng)出現(xiàn)陣風(fēng)時的操作效率和穩(wěn)定性，并且實現(xiàn)在電網(wǎng)低壓狀態(tài)下的穿越功能。風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)優(yōu)選進(jìn)一步包括電網(wǎng)狀態(tài)判定單元，其中電網(wǎng)的狀態(tài)由該電網(wǎng)狀態(tài)判定單元來判定。風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)可進(jìn)一步包括旁通油管和安全閥，該旁通油管布置在高壓油管與低壓油管之間以繞過液壓馬達(dá)，而該安全閥布置在旁通油管中以維持高壓油管中的液壓壓力不超過標(biāo)定壓力。以這種方式，通過在旁通管路中提供安全閥，利用從液壓泵供應(yīng)的高壓油升高高壓油管中的壓力且然后安全閥自動地打開以將過多的高壓油經(jīng)由旁通管路排出到低壓油管，高壓油管中的壓力升高到安全閥的指定壓力。在該風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)中，當(dāng)風(fēng)速低于切入風(fēng)速時，控制單元可將液壓馬達(dá)的排量控制為近似為零，并且保持蓄能器閥打開以便將從液壓泵排出的工作油的壓力存儲在蓄能器中，該壓力能夠達(dá)到安全閥的設(shè)定值?？商娲?，在該風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)中，當(dāng)風(fēng)速低于切入風(fēng)速時，控制單元將液壓馬達(dá)的排量控制為近似為零，并且打開蓄能器閥以便將從液壓泵排出的工作油的壓力存儲在蓄能器中，并且當(dāng)由第一壓力傳感器檢測的蓄能器中的壓力達(dá)到預(yù)先決定的閾值時，控制單元關(guān)閉該蓄能器閥。在傳統(tǒng)的風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)中，當(dāng)風(fēng)速低于切入風(fēng)速時，不進(jìn)行發(fā)電，因而低風(fēng)速下的風(fēng)能被浪費。因而，當(dāng)風(fēng)速低于切入風(fēng)速時，蓄能器閥打開以便在蓄能器中存儲壓力。由此，先前在低風(fēng)速下浪費的風(fēng)能得以利用，導(dǎo)致提高的操作效率。該風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)可進(jìn)一步包括檢測蓄能器中的壓力的第一壓力傳感器和檢測高壓油管中的壓力的第二壓力傳感器，并且控制單元可優(yōu)選將液壓馬達(dá)的排量控制為保留一定排量地近似為零，在由第一壓力傳感器檢測的蓄能器中的壓力低于由第二壓力傳感器檢測的高壓油管中的壓力的情形中，控制單元打開蓄能器閥以便將從液壓泵排出的工作油的壓力存儲在蓄能器中，并且當(dāng)由第一壓力傳感器檢測的蓄能器中的壓力達(dá)到閾值時，控制單元關(guān)閉蓄能器閥。在該情形中，該風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)可進(jìn)一步包括檢測蓄能器中的壓力的第一壓力傳感器；布置在高壓油管與低壓油管之間以繞過液壓馬達(dá)的旁通油管；以及布置在該旁通油管中以維持高壓油管中的液壓壓力不超過標(biāo)定壓力的安全閥，其中當(dāng)由第一壓力傳感器檢測的蓄能器中的壓力達(dá)到安全閥的標(biāo)定壓力時，控制單元關(guān)閉蓄能器閥。以這種方式，通過在旁通管路中提供安全閥，利用從液壓泵供應(yīng)的高壓油升高高壓油管中的壓力且然后安全閥自動地打開以將過多的高壓油經(jīng)由旁通管路排出到低壓油管，高壓油管中的壓力升高到安全閥的指定壓力。另外，當(dāng)蓄能器中的壓力達(dá)到安全閥的指定壓力時，低風(fēng)速下的風(fēng)能能夠作為壓力最大程度地存儲在蓄能器中。另外，當(dāng)風(fēng)速不小于切入風(fēng)速時，控制單元保持蓄能器閥打開以便利用蓄能器中的工作油的壓力來輔助液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)?？商娲?，當(dāng)風(fēng)速不小于切入風(fēng)速時，在由第一壓力傳感器檢測的蓄能器中的壓力高于由第二壓力傳感器檢測的高壓油管中的壓力的情形中，控制單元打開蓄能器閥以便利用蓄能器中的工作油的壓力來輔助液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)。由此，利用在低風(fēng)速下存儲在蓄能器中的流體的壓力，能夠產(chǎn)生更多的電功率，導(dǎo)致提高操作效率。上述風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)可進(jìn)一步包括槳距驅(qū)動機構(gòu)，該槳距驅(qū)動機構(gòu)調(diào)節(jié)安裝在轂上的葉片的槳距角，其中當(dāng)電網(wǎng)狀態(tài)判定單元判定電網(wǎng)的電壓已降低至指定電壓或以下并且基于電網(wǎng)規(guī)則條款的狀態(tài)繼續(xù)時，控制單元可控制槳距驅(qū)動機構(gòu)使葉片的槳距角朝著順槳位置改變，改變液壓泵的排量以滿足轉(zhuǎn)子的負(fù)載并且將液壓馬達(dá)降低至用于保持發(fā)電機與電網(wǎng)同步所需的量，并且保持蓄能器閥打開以便將從液壓泵排出的工作油的壓力存儲在畜能器中?？商娲兀擄L(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)可進(jìn)一步包括槳距驅(qū)動機構(gòu)，該槳距驅(qū)動機構(gòu)調(diào)節(jié)安裝在轂上的葉片的槳距角，其中當(dāng)電網(wǎng)狀態(tài)判定單元判定電網(wǎng)的電壓已降低至指定電壓或以下并且基于電網(wǎng)規(guī)則條款的狀態(tài)繼續(xù)時，控制單元可控制槳距驅(qū)動機構(gòu)將葉片的槳距角改變到順槳位置，改變液壓泵的排量以滿足轉(zhuǎn)子的負(fù)載并且將液壓馬達(dá)降低至用于保持發(fā)電機與電網(wǎng)同步所需的量，并且在由第一壓力傳感器檢測的蓄能器中的壓力低于由第二壓力傳感器檢測的高壓油管中的壓力的情形中，打開蓄能器閥以便將從液壓泵排出的流體的壓力存儲在蓄能器中。如上所述，當(dāng)電網(wǎng)的電壓下降時，槳距角改變到順槳位置，并且液壓泵的排量改變以滿足轉(zhuǎn)子的負(fù)載，并且液壓馬達(dá)降低至用于保持發(fā)電機與電網(wǎng)同步所需的量，以便在不與電網(wǎng)斷開的情況下繼續(xù)系統(tǒng)的操作。即，實現(xiàn)在電網(wǎng)低壓狀態(tài)下的穿越功能。此處，在電網(wǎng)的電壓已降低至指定電壓或以下之后，如果液壓泵的排量突然減小，則槳距角的調(diào)節(jié)趕不上該減小的排量，因而從風(fēng)作用在轉(zhuǎn)子上的力相對于用于驅(qū)動液壓泵所需的扭矩變得太強并且轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)顯著增大。同時，在電網(wǎng)的電壓下降之后，發(fā)電機的負(fù)載顯著下降，因而如果液壓馬達(dá)的排量不立即降低，則液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)變得太快。因此，在
電網(wǎng)的電壓下降之后，與液壓泵相比，液壓馬達(dá)的排量需要迅速地降低。如果液壓馬達(dá)的排量未迅速降低，則從液壓泵的排出量暫時地超過從液壓馬達(dá)的排出量，因而高壓油管中的壓力升高，這能夠?qū)е乱簤簜鲃友b置的功能障礙。通過提供用于將過多壓力從高壓油管釋放到低壓油管的安全閥，高壓油管中的壓力不超過指定壓力。然而，在通過安全閥時產(chǎn)生的摩擦熱使流體的溫度升高，并且一旦電網(wǎng)的電壓恢復(fù)，則難以迅速地恢復(fù)到正常操作。因此，當(dāng)電網(wǎng)的電壓已降低至指定電壓或以下時，蓄能器閥在蓄能器中的壓力低于高壓油管中的壓力的情形中打開，從而防止高壓油管中的壓力太高或流體的溫度由于安全閥的驅(qū)動而升高。此外，該風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)可進(jìn)一步包括不間斷電源，當(dāng)電網(wǎng)的電壓變?yōu)榱銜r，該不間斷電源向槳距驅(qū)動機構(gòu)供應(yīng)電功率。另外，該風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)可進(jìn)一步包括不間斷電源，當(dāng)電網(wǎng)的電壓變?yōu)榱銜r，該不間斷電源向液壓泵和液壓馬達(dá)供應(yīng)電功率。由此，即使當(dāng)電網(wǎng)的電壓變?yōu)榱銜r，槳距驅(qū)動機構(gòu)和/或液壓泵和液壓馬達(dá)也能夠進(jìn)行操作以使風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)進(jìn)入電網(wǎng)低壓狀態(tài)下的穿越操作狀態(tài)或停止?fàn)顟B(tài)。優(yōu)選當(dāng)電網(wǎng)狀態(tài)判定單元判定電網(wǎng)的電壓開始恢復(fù)時，控制單元將葉片的槳距角改變到精確的位置，并且控制單元將液壓泵的排量設(shè)定成使得其功率系數(shù)變得最大，并且控制單元增大液壓馬達(dá)的排量，使得由發(fā)電機向電網(wǎng)中產(chǎn)生的功率增大。以這種方式，當(dāng)電網(wǎng)的電壓開始恢復(fù)時，槳距角改變到精確的位置并且液壓泵的排量設(shè)定為使得其功率系數(shù)變得最大，并且液壓馬達(dá)的排量增大使得由發(fā)電機向電網(wǎng)中產(chǎn)生的功率增大。由此，系統(tǒng)的操作能夠迅速地返回到有效操作。此外，在該情形中，在蓄能器中的壓力高于高壓油管中的壓力的情形中，蓄能器閥可打開以便利用蓄能器中的流體的壓力來輔助液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)。該風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)還可包括油箱，其存儲流體并且連接到低壓油管；蓄能器壓力安全管路，其設(shè)置在蓄能器閥與蓄能器之間并且連接到低壓油管和油箱中的一個；以及壓力安全閥，其設(shè)置在該蓄能器壓力安全管路中，其中當(dāng)電網(wǎng)狀態(tài)判定單元判定電網(wǎng)的電壓恢復(fù)時，控制單元打開該壓力安全閥以允許蓄能器中的壓力逃離到低壓油管和油箱中的一個。如上所述，當(dāng)電網(wǎng)的電壓恢復(fù)時，壓力安全閥打開以允許蓄能器中的壓力逃離到低壓油管或油箱。由此，能夠降低蓄能器中的壓力以采取措施來避免電網(wǎng)的壓降的重現(xiàn)。在上述風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)中，當(dāng)出現(xiàn)風(fēng)速大于指定閾值的陣風(fēng)時，控制單元可保持蓄能器閥打開以便將從液壓泵排出的工作油的壓力存儲在蓄能器中，并且當(dāng)陣風(fēng)的速度變得不大于該指定閾值時，控制單元保持蓄能器閥打開以便利用蓄能器中的工作油的壓力來輔助液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)?？商娲兀€可提供檢測蓄能器中的壓力的第一壓力傳感器和檢測高壓油管中的壓力的第二壓力傳感器，并且當(dāng)出現(xiàn)風(fēng)速大于指定閾值的陣風(fēng)時，在由該第一壓力傳感器檢測的蓄能器中的壓力低于由該第二壓力傳感器檢測的高壓油管中的壓力的情形中，控制單元打開蓄能器閥以便將從液壓泵排出的流體的壓力存儲在蓄能器中；并且當(dāng)陣風(fēng)的風(fēng)速變得不大于該指定閾值時，控制單元保持蓄能器閥打開，直到由第一壓力傳感器檢測的蓄能器中的壓力變得與由第二壓力傳感器檢測的高壓油管中的壓力相同。當(dāng)出現(xiàn)陣風(fēng)時，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)上升并且液壓泵的排出量增大，從而使高壓油管中的壓力升高。因此，當(dāng)出現(xiàn)陣風(fēng)時，蓄能器閥在蓄能器中的壓力低于高壓油管中的壓力的情形中打開以便在蓄能器中吸收高壓油管的過多壓力。并且一旦陣風(fēng)的風(fēng)速變得等于或低于該閾值，則蓄能器閥保持打開以便釋放蓄能器中的壓力。以這種方式，能夠?qū)㈥囷L(fēng)對風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)的影響減到最小。另外，該指定閾值可以是60m/s，其作為三秒鐘或更長時段的平均風(fēng)速而獲得。另外，該風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)進(jìn)一步包括油箱，其存儲工作油并且連接到低壓油管；蓄能器壓力安全管路，其設(shè)置在蓄能器閥與蓄能器之間并且連接到低壓油管和油箱中的一個；以及壓力安全閥，其設(shè)置在該蓄能器壓力安全管路中，其中當(dāng)電網(wǎng)狀態(tài)判定單元判定電網(wǎng)的電壓恢復(fù)時，控制單元打開該壓力安全閥以允許蓄能器中的壓力逃離到低壓油管和油箱中的一個。如上所述，當(dāng)陣風(fēng)的風(fēng)速變得不大于該閾值時，壓力安全閥打開以便允許蓄能器中的壓力經(jīng)由蓄能器壓力安全管路逃離到低壓油管或油箱。由此，蓄能器中的壓力降低，因而能夠采取措施來避免陣風(fēng)的重現(xiàn)。該風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)可進(jìn)一步包括油箱，其存儲流體；增壓泵，其利用來自該油箱的流體補充低壓油管。由此即使流體在液壓傳動裝置中泄漏，該增壓泵也利用來自油箱的流體來補充低壓油管，以便保持在液壓傳動裝置中循環(huán)的流體的量。在該情形中，該風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)還可包括回流管路，其使低壓油管中的流體返回到油箱；以及低壓安全閥，其布置在該回流管路中以維持低壓油管中的液壓壓力近似處于標(biāo)定壓力。由此，盡管該增壓泵利用流體補充低壓油管，但是一旦低壓油管中的壓力達(dá)到低壓安全閥的指定壓力，則低壓安全閥自動地打開。因而，流體經(jīng)由回流管路返回到油箱，并且在液壓傳動裝置中循環(huán)的流體的量被適當(dāng)?shù)鼐S持。本發(fā)明還提出了一種風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)的操作控制方法，該風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)包括轂；主軸，其聯(lián)接到該轂；發(fā)電機，其與電網(wǎng)同步；可變排量式的液壓泵，其由該主軸驅(qū)動；可變排量式的液壓馬達(dá)，其連接到該發(fā)電機；高壓油管，其布置在液壓泵的排出側(cè)與液壓馬達(dá)的進(jìn)口側(cè)之間；低壓油管，其布置在液壓泵的進(jìn)口側(cè)與液壓馬達(dá)的排出側(cè)之間；蓄能器，其經(jīng)由蓄能器閥連接到該高壓油管；以及電網(wǎng)狀態(tài)判定單元，其判定電網(wǎng)的狀態(tài)，該方法包括基于風(fēng)速和由該電網(wǎng)狀態(tài)判定單元判定的電網(wǎng)的狀態(tài)中的至少一個來控制蓄能器閥的打開和關(guān)閉的步驟。根據(jù)風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)的操作控制方法，基于風(fēng)速和由該電網(wǎng)狀態(tài)判定單元判定的電網(wǎng)的狀態(tài)中的至少一個來控制蓄能器閥的打開和關(guān)閉。由此，能夠提高在低風(fēng)速下或當(dāng)出現(xiàn)陣風(fēng)時的操作效率和穩(wěn)定性并且還能夠?qū)崿F(xiàn)在電網(wǎng)低壓狀態(tài)下的穿越功能。本發(fā)明的有利效果根據(jù)本發(fā)明，蓄能器經(jīng)由蓄能器閥連接到高壓油管，并且基于風(fēng)速和由電網(wǎng)狀態(tài)判定單元判定的電網(wǎng)的狀態(tài)中的至少一個以及由第一壓力傳感器檢測的蓄能器中的壓力·和由第二壓力傳感器檢測的高壓油管中的壓力來控制蓄能器閥的打開和關(guān)閉。由此，能夠提高在低風(fēng)速下或當(dāng)出現(xiàn)陣風(fēng)時的操作效率和穩(wěn)定性并且還能夠?qū)崿F(xiàn)在電網(wǎng)低壓狀態(tài)下的穿越功能。


圖I是風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)。圖2是顯示槳距驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)的簡圖。圖3是顯示液壓傳動裝置的結(jié)構(gòu)的簡圖。圖4是顯示風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的簡圖。圖5是顯示蓄能器在低風(fēng)速下的操作控制的流程圖。圖6是顯示釋放蓄能器中的壓力的操作控制的流程圖。圖7是顯示當(dāng)電網(wǎng)的電壓已下降時的操作控制的流程圖。圖8是顯示當(dāng)出現(xiàn)陣風(fēng)時的操作控制的流程圖。
具體實施例方式現(xiàn)在將參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)描述。然而，預(yù)期的是如果沒有特別指定，則尺寸、材料、形狀、其相對位置等將被理解為僅僅是說明性的而不限制本發(fā)明的范圍。對與優(yōu)選實施例有關(guān)的風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖I示出了風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)。使用三葉片風(fēng)輪機作為該風(fēng)輪發(fā)電機的示例。然而，該優(yōu)選實施例不限于該示例而是能夠應(yīng)用于各種類型的風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)。如圖I中所示，風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)I包括通過風(fēng)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子2、用于增大轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)速的液壓傳動裝置10、用于產(chǎn)生電功率的發(fā)電機20、短艙22、用于支撐短艙22的塔架24以及用于控制該風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)I的每個控制器的控制單元30。轉(zhuǎn)子2構(gòu)造為使得主軸8連接到具有葉片4的轂6。具體地，三個葉片4從轂6徑向延伸并且葉片4中的每一個葉片安裝在與主軸8相連的轂6上。由此，作用在葉片4上的風(fēng)力使整個轉(zhuǎn)子2旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由主軸8輸入到液壓傳動裝置10。
液壓傳動裝置10包括由主軸8旋轉(zhuǎn)的可變排量式的液壓泵12、連接到發(fā)電機20的可變排量式的液壓馬達(dá)14以及布置在液壓泵12與液壓馬達(dá)14之間的高壓油管16和低壓油管18。下文對液壓傳動裝置10的詳細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。發(fā)電機20連接到液壓傳動裝置10的液壓馬達(dá)14?，F(xiàn)有的異步發(fā)電機或同步發(fā)電機都能夠用作發(fā)電機20。具有幾乎恒定的轉(zhuǎn)速的扭矩從液壓馬達(dá)14輸入到發(fā)電機20，然后發(fā)電機20產(chǎn)生具有幾乎恒定的頻率的交流電。另外，發(fā)電機20與將在下文描述的電網(wǎng)50同步，然后由發(fā)電機20產(chǎn)生的電流傳輸?shù)诫娋W(wǎng)50。短艙22可旋轉(zhuǎn)地支撐轉(zhuǎn)子2的轂并且容納諸如液壓傳動裝置10和發(fā)電機20的各種裝置。短艙22進(jìn)一步被可旋轉(zhuǎn)地支撐在塔架24上并且可根據(jù)風(fēng)向通過未示出的偏航馬達(dá)轉(zhuǎn)動。 塔架24形成從基座26向上延伸的柱形形狀。例如，塔架24能由一個柱狀構(gòu)件或多個在垂直方向上相連的單元構(gòu)成以形成柱形形狀。如果塔架24由多個單元構(gòu)成，則短艙22安裝在最頂部單元上。控制單元30包括用于調(diào)節(jié)液壓泵12的排量的泵控制器32、用于調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)14的排量的馬達(dá)控制器、用于調(diào)節(jié)葉片4的槳距角的槳距控制器以及用于控制下文描述的蓄能器閥的打開和關(guān)閉的ACC閥控制器38。另外，用于改變?nèi)~片4的槳距角的槳距驅(qū)動機構(gòu)40容納在轂6中。圖2是顯示槳距驅(qū)動機構(gòu)40的結(jié)構(gòu)的簡圖。該圖示出了包括液壓缸42、伺服閥44、液壓壓力源46和蓄能器48的槳距驅(qū)動機構(gòu)40。在槳距控制器36的控制下，伺服閥44調(diào)節(jié)由液壓壓力源46產(chǎn)生的高壓油和存儲在蓄能器48中的高壓油向液壓缸42的供應(yīng)，以便實現(xiàn)葉片4的預(yù)期槳距角。槳距控制器36通常從電網(wǎng)50接收電功率。然而，當(dāng)電網(wǎng)的電壓變?yōu)榱銜r，電功率從不間斷電源52供應(yīng)。另外，電網(wǎng)50的狀態(tài)由電網(wǎng)狀態(tài)判定單元54來監(jiān)控。電網(wǎng)狀態(tài)判定單元54優(yōu)選包括用于測量電網(wǎng)50的電壓的電壓傳感器。然而，電壓傳感器能夠利用功率因數(shù)計或無功伏安計來替代以間接地判定電網(wǎng)50的狀態(tài)。接下來，對液壓傳動裝置10的詳細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖3是顯示液壓傳動裝置10的結(jié)構(gòu)的簡圖。如上所述，該液壓傳動裝置包括液壓泵12、液壓馬達(dá)14、高壓油管16和低壓油管18。液壓泵12的排出側(cè)連接到液壓馬達(dá)14的進(jìn)口側(cè)，而液壓泵12的進(jìn)口側(cè)連接到液壓馬達(dá)14的排出側(cè)。圖3示出了僅包括一個液壓馬達(dá)14的液壓傳動裝置10。然而，液壓傳動裝置10可包括多個液壓馬達(dá)14，并且液壓馬達(dá)14可分別經(jīng)由高壓油管16和低壓油管18連接到液壓泵12。在該情形中，其一端連接到液壓泵12的排出側(cè)的高壓油管16在中途分離開，并且高壓油管16的分離管路中的每一個分離管路連接到液壓馬達(dá)14中的每一個液壓馬達(dá)的進(jìn)口側(cè)，而其一端連接到液壓馬達(dá)14中的每一個液壓馬達(dá)的排出側(cè)的低壓油管18的多個管路匯入一個管路中，然后連接到液壓泵12的排出側(cè)。蓄能器60 (60A.60B)經(jīng)由蓄能器閥62 (62A、62B)連接到高壓油管16。蓄能器60例如可以是囊式的，其中空氣和工作油通過可變形袋例如囊或活塞分開。在蓄能器60中，高壓的工作油在蓄能過程期間引入以便使囊或活塞變形并且壓縮空氣。相反，在壓力釋放過程期間，壓縮空氣膨脹或來自外部的高壓空氣推動囊或活塞，然后將工作油推出蓄能器60。另外，需要至少一組蓄能器60和蓄能器閥62。然而，如果多組蓄能器6(K60A、60B)和蓄能器閥62(62A、62B)如圖3中所示布置，則根據(jù)預(yù)期目的能夠充分地使用多個蓄能器60。此外，蓄能器60中的至少一個蓄能器可具有空氣部，在初始密封空氣時，該空氣部的排量大于工作油部的排量，并且每個蓄能器60的初始密封空氣的壓力可彼此不同。此夕卜，可能的是將工作油經(jīng)由蓄能器閥62瞬間地引入蓄能器60中，并且蓄能器60中的壓力改變以在沒有時間延遲的情況下跟隨高壓油管16中的壓力變化，并且在蓄能器閥62打開的狀態(tài)下，蓄能器60中的壓力可等于高壓油管16中的壓力。第一壓力傳感器Pl設(shè)置在蓄能器閥62 (62A、62B)與蓄能器60 (60A、60B)之間。第二壓力傳感器P2設(shè)置在高壓油管16中。第一壓力傳感器Pl測量蓄能器6(K60A、60B)中 的工作油的壓力。同時，第二壓力傳感器P2測量高壓油管16中的工作油的壓力。第一壓力傳感器Pl和第二壓力傳感器P2的測量結(jié)果被發(fā)送到ACC閥控制器38以用于控制蓄能器閥62(62A、62B)的打開和關(guān)閉。除了第一壓力傳感器Pl和第二壓力傳感器P2的結(jié)果之外，ACC閥控制器38還基于風(fēng)速和電網(wǎng)狀態(tài)判定單元54的判定結(jié)果來控制蓄能器閥62的打開和關(guān)閉。具體地，ACC閥控制器38基于風(fēng)速和由電網(wǎng)狀態(tài)判定單元54判定的電網(wǎng)50的狀態(tài)中的至少一個以及由第二壓力傳感器P2測量的高壓油管16中的壓力來控制蓄能器閥62的打開和關(guān)閉。另外，除了蓄能器60，防波動蓄能器64設(shè)置在高壓油管16和低壓油管18中。防波動蓄能器64抑制高壓油管16和低壓油管18中的壓力變化(波動)。在低壓油管18中，設(shè)有用于從工作油中去除雜質(zhì)的濾油器66和用于冷卻工作油的冷油器。在高壓油管16與低壓油管18之間，設(shè)有用于繞過液壓馬達(dá)14的旁通管路70。并且，安全閥72設(shè)置在旁通管路70中以維持高壓油管16中的工作油的壓力與指定壓力相同或在指定壓力以下。以這種方式，當(dāng)高壓油管16中的壓力升高到安全閥72的指定壓力時，安全閥72自動地打開以便將高壓油經(jīng)由旁通管路70釋放到低壓油管18。此外，在液壓傳動裝置10中，設(shè)有油箱80、補充管路82、增壓泵84、濾油器86、回流管路88和低壓安全閥89。該油箱存儲補充工作油。該補充管路將油箱80連接到低壓油管18。增壓泵84布置在補充管路82中以便利用來自油箱80的補充工作油來補充低壓油管18。在該情形中，布置在補充管路82中的濾油器86去除將供應(yīng)到低壓油管18的工作油中的雜質(zhì)。即使當(dāng)工作油在液壓傳動裝置10中泄漏時，增壓泵84也利用來自油箱80的工作油來補充低壓油管，因而能夠維持在液壓傳動裝置中循環(huán)的工作油的量。回流管路88安裝在油箱80與低壓油管18之間。低壓安全閥89布置在回流管路88中并且低壓油管18中的壓力被維持在指定壓力附近。由此，即使增壓泵84將工作油供應(yīng)到低壓油管18，但是一旦低壓油管18中的壓力達(dá)到低壓安全閥89的指定壓力，低壓安全閥89自動地打開以便將工作油經(jīng)由回流管路88釋放到油箱80。因而，能夠充分地維持在液壓傳動裝置10中循環(huán)的工作油的量。另外，蓄能器壓力安全管路61布置在蓄能器閥62 (62A、62B)與蓄能器60(60A、60B)之間。蓄能器壓力安全管路61配備有壓力安全閥63并且連接到油箱80。當(dāng)壓力安全閥63在控制單元30的控制下打開時，蓄能器60變得與油箱80連通，并且蓄能器60中的壓力釋放到油箱8(H則。圖3示出了其中蓄能器壓力安全管路61連接到油箱80的情形。然而，蓄能器壓力安全管路60可連接到低壓油管18。此外，液壓泵12和液壓馬達(dá)14是可變排量式的，它們的排量能夠進(jìn)行調(diào)節(jié)。因而驅(qū)動它們需要電功率。因此，在風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)I中，電功率通常從電網(wǎng)50供應(yīng)到液壓泵控制器32和液壓馬達(dá)控制器34。在使用電磁閥來控制液壓泵12和液壓馬達(dá)14的排量的情形中，電功率也供應(yīng)到該電磁閥。當(dāng)電網(wǎng)50的電壓變?yōu)榱銜r，不間斷電源52將電功率供應(yīng)到液壓泵控制器32和液壓馬達(dá)控制器34，并且可進(jìn)一步供應(yīng)到用于調(diào)節(jié)液壓泵12和液壓馬達(dá)14的排量的電磁閥。在液壓傳動裝置10中，當(dāng)液壓泵12通過主軸8的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動時，在高壓油管16與低壓油管18之間出現(xiàn)壓力差。該壓力差驅(qū)動液壓馬達(dá)14。在該情形中，通過泵控制器32來調(diào)節(jié)液壓泵12的排量，使得其功率系數(shù)變得最大。同時，根據(jù)主軸8的轉(zhuǎn)速和液壓泵12的排量，通過馬達(dá)控制器34來調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)14的排量，使得液壓馬達(dá)14的轉(zhuǎn)速變得恒定。風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)I具有上述結(jié)構(gòu)并且其每個控制器通過控制單元30來控制。圖4是顯示風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)I的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的簡圖。如圖中所示，將如下項目發(fā)送到控制單元30，它們是在風(fēng)速獲取單元56中獲得的風(fēng)速V、由電網(wǎng)狀態(tài)判定單元54判定的電網(wǎng)50的電網(wǎng)狀態(tài)S、由第一壓力傳感器Pl測量的蓄能器60中的壓力Pacc以及由第二壓力傳感器P2測量的高壓油管16中的壓力PH。并且控制單元30的每個控制器(32、34、36、38)基于風(fēng)速V、電網(wǎng)狀態(tài)S、壓力Pacc、壓力Ph等來控制液壓泵12、液壓馬達(dá)14、槳距驅(qū)動機構(gòu)40 (即伺服閥44)和蓄能器閥62。 此外，只要能夠測量或估算風(fēng)速，則風(fēng)速獲取單元56是不受限制的。例如，風(fēng)速獲取單元56可以是安裝在短艙上的風(fēng)速計或者用于測量主軸8的轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)計和用于根據(jù)該旋轉(zhuǎn)計的測量結(jié)果來估算風(fēng)速V的計算器的組合。接下來，對風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)I通過控制單元30的操作控制進(jìn)行說明。下文，以其中風(fēng)速V在切入風(fēng)速以下的低風(fēng)速控制、其中電網(wǎng)50的電壓下降的低電壓控制和其中出現(xiàn)陣風(fēng)的陣風(fēng)控制的順序?qū)θN類型的操作控制進(jìn)行說明。(低風(fēng)速控制)圖5是顯示蓄能器60在低風(fēng)速下在其中積蓄壓力的操作控制的流程圖。圖6是顯示釋放蓄能器60的壓力的操作控制的流程圖。圖5示出了如下過程。首先，在步驟S2中風(fēng)速獲取單元56獲得風(fēng)速V，并在步驟S4中將該風(fēng)速V與切入風(fēng)速Vc相比較。然后，在步驟S4中，如果判定風(fēng)速V小于切入風(fēng)速Vc,則過程前進(jìn)到步驟S6。在步驟S6中，馬達(dá)控制器34將液壓馬達(dá)14的排量控制為近似為零并且停止通過發(fā)電機20的發(fā)電。相反，如果判定風(fēng)速V不小于切入風(fēng)速Vc，則過程返回到步驟S2以重新獲得風(fēng)速V。切入風(fēng)速Vc定義為發(fā)電機20開始發(fā)電的風(fēng)速。在將液壓馬達(dá)14的排量控制為近似為零的步驟S6之后，在步驟S8中通過第一壓力傳感器Pl來測量蓄能器60中的壓力PArc并且通過第二壓力傳感器P2來測量高壓油管16中的壓力PH。然后，過程前進(jìn)到步驟S10，在該步驟中，將蓄能器60中的壓力Pacc與高壓油管16中的壓力Ph相比較。在步驟SlO中，如果判定蓄能器60中的壓力Pacc低于高壓油管16中的壓力PH，則過程前進(jìn)到步驟S12，在該步驟中，ACC閥控制器38關(guān)閉蓄能器閥62。相反，如果在步驟SlO中判定蓄能器60中的壓力Pacc不低于高壓油管16中的壓力PH，則過程返回到步驟S2，從而風(fēng)速獲取單元56重新獲得風(fēng)速V。一旦在步驟S12中蓄能器62打開，則在步驟S13中通過第一壓力傳感器Pl來測量蓄能器60中的壓力PACC。然后，在步驟S14中判定該壓力Pacc是否已達(dá)到閾值。如果在步驟S14中判定蓄能器60中的壓力Pacc已達(dá)到或超過該閾值，則過程前進(jìn)到步驟S16，在該步驟S16中，ACC閥控制器38關(guān)閉蓄能器閥62。相反，如果在步驟S14中判定蓄能器60中的壓力PA。。小于該閾值，則過程返回到步驟S12以保持蓄能器閥62打開。
比布置在旁通管路70中的安全閥72的指定壓力小的小量，例如5bar可用作該閾值，在步驟S14中，將壓力Pacc與該閾值相比較。以這種方式，蓄能器閥62在風(fēng)速V低于切入風(fēng)速Vc時的低風(fēng)速下打開以對充填(charge)該蓄能器，然后當(dāng)風(fēng)速再次變得與切入風(fēng)速Vc相同或高于切入風(fēng)速Vc時，蓄能器60中的壓力釋放以便輔助液壓馬達(dá)14的旋轉(zhuǎn)。如圖6所示，首先在步驟S17中風(fēng)速獲取單元56獲得風(fēng)速V，并且在步驟S18中再次判定該風(fēng)速V是否與切入風(fēng)速Vc相同或高于切入風(fēng)速Vc。如果再次判定風(fēng)速V與切入風(fēng)速Vc相同或高于切入風(fēng)速Vc，則通過馬達(dá)控制器34來增大液壓馬達(dá)14的排量并且發(fā)電機20重新開始發(fā)電。相反，如果判定風(fēng)速保持小于切入風(fēng)速Vc，則過程返回到步驟S 17以重新獲得風(fēng)速V。在液壓馬達(dá)14的排量增大的步驟S20之后，在步驟S22中壓力傳感器Pl和壓力傳感器P2分別測量蓄能器60中的壓力Pacc和高壓油管16中的壓力PH，然后在步驟S24中將所測得的壓力Pacc與所測得的壓力Ph相比較。并且如果在步驟S24中判定蓄能器60中的壓力Pacc大于高壓油管16中的壓力PH，則過程前進(jìn)到步驟S26，在該步驟S26中，ACC閥控制器38打開蓄能器閥62。相反，如果在步驟S24中判定蓄能器60中的壓力PA。。不大于高壓油管16中的壓力PH，則過程返回到步驟S17以重新獲得風(fēng)速V。以這種方式，當(dāng)風(fēng)速V變得與切入風(fēng)速Vc相同或高于切入風(fēng)速Vc時，蓄能器閥62打開。由此，當(dāng)風(fēng)速小時能夠使用存儲在蓄能器中的壓力，因而能夠產(chǎn)生更多的電功率并且提高操作效率。至此對如下情形進(jìn)行了說明，其中在風(fēng)速V在低于切入風(fēng)速Vc時的低風(fēng)速操作下存儲流體的壓力并且一旦風(fēng)速V再次變得與切入風(fēng)速Vc相同或高于切入風(fēng)速Vc，則利用蓄能器中的流體的壓力來輔助液壓馬達(dá)14的旋轉(zhuǎn)。然而，在低風(fēng)速下積蓄在蓄能器中的壓力可在不同的情形中使用。例如，可利用預(yù)先在低風(fēng)速下儲存壓力的蓄能器60來輔助液壓馬達(dá)14的旋轉(zhuǎn)以在維護(hù)之后恢復(fù)風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)I的操作。另外，還參照圖5和圖6對如下情形進(jìn)行說明，其中當(dāng)風(fēng)速V小于切入風(fēng)速Vc時，蓄能器60儲存壓力，并且一旦風(fēng)速V再次變得不小于切入風(fēng)速Ne,則利用蓄能器60來輔助液壓馬達(dá)14的旋轉(zhuǎn)。然而，有時具有這樣的情形，其中當(dāng)風(fēng)速V變得小于切入風(fēng)速Vc時，壓力Pacc已經(jīng)足夠高。在該情形中，代替如圖5中所示在蓄能器60中儲存壓力，也可能的是等待風(fēng)速V回到與切入風(fēng)速Vc相同或高于切入風(fēng)速Vc，然后在圖6中所示的過程中釋放蓄能器60的壓力以便輔助液壓馬達(dá)14的旋轉(zhuǎn)。此外，圖5示出了如下情形，其中當(dāng)蓄能器60中的壓力Pacc低于高壓油管16中的壓力Ph(步驟SlO中為是)時，蓄能器閥62打開以便在蓄能器60中貯存流體。然而，也可能的是基于將蓄能器60中的壓力Pacc與蓄能器中的壓力閾值Pth相比較的結(jié)果來控制蓄能器62的打開和關(guān)閉。該壓力閾值Pth可以是與高壓油管16中的工作油的指定壓力相同的值或者低于高壓油管16中的工作油的指定壓力。此外可能的是跳過圖5的步驟S8至S10，從而在液壓馬達(dá)14的排量在步驟S6中減小(減小到近似為零但保留一定排量)之后，蓄能器閥62打開以在蓄能器60中貯存流體。如果蓄能器閥62已經(jīng)打開，則可跳過步驟S12以及步驟S8到S10。另外，圖5示出了如下情形，其中當(dāng)蓄能器60中的壓力Pacc低于高壓油管16中的壓力Ph(步驟SlO中為是)時蓄能器閥62打開，但是蓄能器閥62可始終保持打開。更具體地，當(dāng)風(fēng)速V低于切入風(fēng)速Vc時，控制單元可將液壓馬達(dá)14的排量控制為近似為零，并且保持蓄能器閥62打開以便將從液壓泵12排出的工作油的壓力存儲在蓄能器60中。另外，圖6示出了如下情形，其中當(dāng)蓄能器60中的壓力Pa。。高于高壓油管16中的壓力Ph(步驟S24中為是)時蓄能器閥62打開，但是蓄能器閥62可一直保持打開。更具體地，當(dāng)風(fēng)速V不小于切入風(fēng)速Vc時，控制單元可保持蓄能器閥62打開以便利用蓄能器60中的工作油的壓力來輔助液壓馬達(dá)14的旋轉(zhuǎn)。圖7是顯示當(dāng)電網(wǎng)的電壓已下降時的操作控制。如圖中描述的，在步驟S30中通過電網(wǎng)狀態(tài)判定單元54來判定電網(wǎng)50的電壓是否已降低至指定電壓或以下。如果在步驟S30中判定電網(wǎng)50的電壓已降低至指定電壓或以下，則過程前進(jìn)到步驟S32，在該步驟S32中，槳距控制器36控制槳距驅(qū)動機構(gòu)40，即伺服閥44，以便控制高壓油向液壓缸42的供應(yīng)并且將葉片4的槳距角改變到順槳位置。相反，如果在步驟S30中判定電網(wǎng)50的電壓大于該指定電壓，這意味著電網(wǎng)50處于正常狀態(tài)，則過程返回到步驟S30以繼續(xù)通過電網(wǎng)狀態(tài)判定單元54來監(jiān)控電網(wǎng)50的狀態(tài)。此處的指定電壓指的是在電網(wǎng)規(guī)則中定義的低壓組并且可包括其中電壓實際上暫時為零的情形。并且槳距角到順槳位置的改變意指葉片4的槳距角改變到作用在葉片4上的風(fēng)不向轉(zhuǎn)子軸8提供凈扭矩的位置。在葉片4的槳距角在步驟S32中改變到順槳位置之后，過程前進(jìn)到步驟S34。在步驟S34中，液壓泵12和液壓馬達(dá)14的排量減小到用于保持發(fā)電機20與電網(wǎng)50同步所需的量。此處的排量是指根據(jù)日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS B0142，容量式泵或容量式馬達(dá)每一圈旋轉(zhuǎn)所推動的幾何體積。具體地，液壓泵12的排量指當(dāng)主軸8進(jìn)行一圈旋轉(zhuǎn)時從液壓泵12排出到高壓油管16的工作油的體積，而液壓馬達(dá)14的排量指當(dāng)液壓馬達(dá)14的輸出軸進(jìn)行一圈旋轉(zhuǎn)時從液壓馬達(dá)14排出到低壓油管18的工作油的體積。接下來，在步驟S36中，第一壓力傳感器Pl測量蓄能器60中的壓力PACC，且第二壓力傳感器P2測量高壓油管16中的壓力PH。然后過程前進(jìn)到步驟S38，在該步驟中，將蓄能器60中的壓力Pacc與高壓油管16中的壓力Ph相比較。如果在步驟S38中判定蓄能器60中的壓力Pacc低于高壓油管16中的壓力PH，則過程前進(jìn)到步驟S40以通過ACC閥控制器38打開蓄能器閥62。相反，如果在步驟S38中判定蓄能器60中的壓力Pa。。不低于高壓油管16中的壓力PH，則過程跳過步驟S40并前進(jìn)到下文描述的步驟S42。以這種方式，在步驟S30中判定電網(wǎng)50的電壓已下降之后，在步驟S40中蓄能器閥在蓄能器60中的壓力Pacc低于高壓油管16中的壓力Ph的情形中打開。因而高壓油管16中的壓力被吸收在蓄能器60中，從而防止高壓油管16中的壓力太高或工作油的溫度由于安全閥72的驅(qū)動而升高。在蓄能器閥62在步驟S40中打開之后，在步驟S42中通過電網(wǎng)狀態(tài)判定單元54來再次判定電網(wǎng)50的電壓是否開始恢復(fù)到大于該指定電壓。具體地，在步驟S42中，判定電網(wǎng)50的電壓是否已開始恢復(fù)。以類似的方式，如果在步驟S38中判定蓄能器60中的壓力Pa。。不低于高壓油管16中的壓力PH，則在步驟S42中判斷電網(wǎng)50的電壓是否已開始恢復(fù)?！?br> 如果在步驟S42中判定電網(wǎng)50已開始恢復(fù)，則如下文所述在步驟S44到S52中執(zhí)行向正常操作模式的恢復(fù)操作。首先，在步驟S44中，槳距控制器36控制槳距驅(qū)動機構(gòu)40 (具體地，伺服閥44)來調(diào)節(jié)高壓油向液壓缸42的供應(yīng)并且將葉片4的槳距角改變到精確的位置。槳距角改變到精確的位置意指將槳距角改變?yōu)槭沟萌~片4接收風(fēng)并且向轉(zhuǎn)子8施加扭矩。接下來在步驟S46中，泵控制器32和馬達(dá)控制器34設(shè)定液壓泵12的排量，使得功率系數(shù)變得處于其最大值處，并且增大液壓馬達(dá)14的排量使得由發(fā)電機20向電網(wǎng)中產(chǎn)生的功率增大。在步驟S48中，壓力傳感器Pl測量蓄能器中的壓力Pacc，且第二壓力傳感器P2測量高壓油管16中的壓力PH。然后過程前進(jìn)到步驟S50，在該步驟中，將蓄能器60中的壓力Pacc與高壓油管16中的壓力Ph相比較。如果在步驟S50中判定蓄能器60中的壓力Pacc大于高壓油管16中的壓力PH，則過程前進(jìn)到步驟S52以通過ACC閥控制器38打開蓄能器閥62。相反，如果在步驟S50中判定蓄能器60中的壓力Pacc不大于高壓油管16中的壓力PH，則不執(zhí)行步驟S52。以這種方式，在步驟S42中判定電網(wǎng)50的電壓恢復(fù)之后，在步驟S52中蓄能器閥62在蓄能器60中的壓力Pacc大于高壓油管16中的壓力Ph的情形中打開，以便利用蓄能器60中的工作油的壓力來輔助液壓馬達(dá)14的旋轉(zhuǎn)。盡管圖7中未示出，但是在步驟S52中打開蓄能器閥62之后，能夠采取措施通過降低蓄能器60中的壓力來避免電網(wǎng)50的壓降的重現(xiàn)。例如，打開壓力安全閥63，而關(guān)閉蓄能器閥62，從而允許蓄能器60中的壓力經(jīng)由蓄能器壓力安全管路61逃離到油箱(如果蓄能器壓力安全管路61連接到低壓油管路18，則壓力釋放到低壓油管18)以降低蓄能器60中的壓力?？商娲?，能夠在關(guān)閉蓄能器閥62的同時降低囊式或活塞式蓄能器60中的空氣的壓力，以便降低蓄能器60中的工作油的壓力。相反，如果在步驟S42中判定電網(wǎng)50未恢復(fù)并且電網(wǎng)50的電壓保持與指定電壓相同或在指定電壓以下，則過程前進(jìn)到步驟S54。在步驟S54中，判定電網(wǎng)50的電壓下降的狀態(tài)是否持續(xù)規(guī)定時段。并且如果判定該狀態(tài)持續(xù)規(guī)定時段，則過程移動至如下文所述的停止模式(步驟S56到S62)。相反，如果在步驟S54中判定該狀態(tài)未持續(xù)規(guī)定時段，則過程返回到步驟S42，在該步驟S42中，再次通過電網(wǎng)狀態(tài)判定單元54來判定電網(wǎng)50是否恢復(fù)。此處該規(guī)定時段指在電網(wǎng)規(guī)則中定義的時間。在步驟S56到S62中執(zhí)行向停止模式的過渡。首先，在步驟S56中，泵控制器32和馬達(dá)控制器34減小液壓泵12和液壓馬達(dá)14的排量(近似為零)。接下來，在步驟S58中，第一壓力傳感器Pl測量蓄能器60中的壓力PACC，且第二壓力傳感器P2測量高壓油管16中的壓力PH。在步驟S58之后，過程前進(jìn)到步驟S60，在該步驟中，將蓄能器60中的壓力Pacc與高壓油管16中的壓力Ph相比較。如果在步驟S60中判定蓄能器60中的壓力Pacc低于高壓油管16中的壓力PH，則過程前進(jìn)到步驟S62，在該步驟S62中，ACC閥控制器38打開蓄能器閥62。相反，如果在步驟S60中判定蓄能器60中的壓力Pacc不低于高壓油管16中的壓力PH，則過程返回到步驟S42并且再次判定電網(wǎng)50的電壓是否返回到指定電壓或以上。 以這種方式，在步驟S54中判定電網(wǎng)50的電壓下降的狀態(tài)持續(xù)規(guī)定時段之后，在步驟S62中蓄能器閥62在蓄能器60中的壓力Pacc低于高壓油管16中的壓力Ph的情形中打開。由此，高壓油管16中的壓力被吸收在蓄能器60中，從而防止高壓油管16中的壓力太高或工作油的溫度由于安全閥72的驅(qū)動而升高。并且在步驟S62中打開蓄能器閥62之后，過程返回到步驟S42，從而電網(wǎng)狀態(tài)判定單元54再次判定電網(wǎng)50是否恢復(fù)。隨后，如果電網(wǎng)50恢復(fù)，則在步驟S44到S51中執(zhí)行向正常操作模式的恢復(fù)操作。如果電網(wǎng)50未恢復(fù),貝U在步驟S56到S62中風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)I在停止?fàn)顟B(tài)中備用。以這種方式，當(dāng)電網(wǎng)的電壓下降時，葉片4的槳距角改變到順槳位置并且液壓泵12和液壓馬達(dá)14的排量降低至用于保持電網(wǎng)50與發(fā)電機20同步所需的量。由此，風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)的操作能夠在不與電網(wǎng)50斷開的情況下繼續(xù)。換句話說，能夠?qū)崿F(xiàn)在電網(wǎng)低壓狀態(tài)下的穿越功能。另外，當(dāng)電網(wǎng)50的電壓下降時，蓄能器閥62在蓄能器60中的壓力Pacc低于高壓油管16中的壓力Ph的情形中打開，從而防止高壓油管16中的壓力太高或工作油的溫度由于安全閥72的驅(qū)動而升高。此外，當(dāng)電網(wǎng)50的電壓下降的狀態(tài)持續(xù)規(guī)定時段時，將液壓泵12和液壓馬達(dá)14的排量控制為近似為零并且停止風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)I的操作。然而，在該過程期間，如果蓄能器60中的壓力Pacc低于高壓油管16中壓力PH，則蓄能器閥62打開，從而防止高壓油管16中的壓力太高或工作油的溫度由于安全閥72的驅(qū)動而升高。此外，當(dāng)電網(wǎng)50恢復(fù)時，葉片4的槳距角改變到精確的位置，并且液壓泵12和液壓馬達(dá)14的排量設(shè)定為使得其功率系數(shù)變得最大，并且發(fā)電機20的轉(zhuǎn)速變得恒定。由此，能夠迅速地恢復(fù)其有效操作。在該過程中，蓄能器閥62在蓄能器60中的壓力Pacc大于高壓油管16中的壓力Ph的情形中打開，以便利用蓄能器60中的工作油的壓力來輔助液壓馬達(dá)14的旋轉(zhuǎn)。另外，圖7示出了當(dāng)蓄能器60中的壓力Pacc低于高壓油管16中的壓力PH(步驟S38中為是)時，在步驟S40中蓄能器閥62打開的情形，但是不管壓力Pacc或壓力Ph中的哪一個更低，蓄能器閥62都可保持打開。更具體地，當(dāng)判定電網(wǎng)50的電壓已降低至指定電壓或以下并且基于電網(wǎng)規(guī)則條款的狀態(tài)繼續(xù)時，控制單元可控制槳距驅(qū)動機構(gòu)40使葉片4的槳距角朝著順槳位置改變，改變液壓泵12的排量以滿足轉(zhuǎn)子2的負(fù)載并且將液壓馬達(dá)14的排量降低至用于保持發(fā)電機20與電網(wǎng)50同步所需的量，并且保持蓄能器閥62打開，以便將從液壓泵12排出的工作油的壓力存儲在蓄能器60中。(陣風(fēng)控制)圖8是顯示當(dāng)出現(xiàn)陣風(fēng)時的操作控制的流程圖。如圖中所示，首先，在步驟S70中風(fēng)速獲取單元56獲得風(fēng)速V。并且在步驟S72中，判定該風(fēng)速V是否大于閾值Vth，即是否存在陣風(fēng)。如果在步驟S72中判定風(fēng)速V大于閾值Vth，則過程前進(jìn)到步驟S74，在該步驟S74中，第一壓力傳感器Pl測量蓄能器60中的壓力PACC，且第二壓力傳感器P2測量高壓油管16中的壓力PH。相反，如果在步驟S72中判定風(fēng)速V不大于閾值Vth，則過程返回到步 驟S70以重新獲得風(fēng)速V。此處，閾值Vth例如可以為60m/s，其作為三秒鐘或更長時段的平均風(fēng)速而獲得。在步驟S74中測量蓄能器60中的壓力Pacc和高壓油管16中的壓力Ph之后，過程前進(jìn)到步驟S76，在該步驟S76中，將壓力Pacc與壓力Ph相比較。如果在步驟S76中判定蓄能器60中的壓力Pacc低于高壓管路16中的壓力PH，則過程前進(jìn)到步驟S78以通過ACC閥控制器38來打開蓄能器閥62。以這種方式，當(dāng)出現(xiàn)陣風(fēng)(風(fēng)速V>閾值Vth)時，蓄能器閥62在蓄能器60中的壓力Pacc低于高壓管路16中的壓力Ph的情形中打開，以便在蓄能器60中吸收來自該高壓管路的壓力。同時，如果在步驟S76中判定蓄能器60中的壓力Pa。。不低于高壓管路16中的壓力PH，則過程返回到步驟S70以重新通過風(fēng)速獲取單元56獲得風(fēng)速V。在步驟S78中打開蓄能器閥62之后，在步驟S80中風(fēng)速獲取單元56獲得風(fēng)速V。在步驟S82中，判定該風(fēng)速V是否已降低至閾值Vth或以下。如果在步驟S82中判定風(fēng)速V已降低至閾值Vth或以下，則過程前進(jìn)到步驟S84以保持蓄能器閥62打開。相反，如果風(fēng)速V仍保持大于閾值Vth，則過程返回到步驟S80以重新獲得風(fēng)速V。在步驟S84中保持蓄能器閥62打開之后，在步驟S86中第一壓力傳感器Pl測量蓄能器60中的壓力Pacc且第二壓力傳感器P2測量高壓油管16中的壓力PH。然后，在步驟S88中，判定蓄能器60中的壓力Pacc是否變得與高壓油管16中的壓力Ph相同。如果在步驟S88中判定蓄能器60中的壓力Pacc變得與高壓油管16中的壓力Ph相同，則過程前進(jìn)到步驟S90以通過ACC閥控制38來關(guān)閉蓄能器閥62。相反，如果在步驟S88中判定蓄能器60中的壓力Pacc與高壓油管16中的壓力Ph不同，則過程返回到步驟S84以保持蓄能器閥62打開。以這種方式，當(dāng)出現(xiàn)陣風(fēng)(風(fēng)速V>閾值Vth)時，蓄能器閥62在蓄能器60中的壓力Pacc低于高壓管路16中的壓力Ph的情形中打開以便在蓄能器60中吸收高壓管路16的壓力。當(dāng)陣風(fēng)的風(fēng)速V降低至閾值Vth或以下時，蓄能器閥62保持打開，直到蓄能器60中的壓力Pacc變得與高壓油管16中的壓力Ph相同，以便釋放蓄能器60中的壓力。以這種方式，能夠?qū)㈥囷L(fēng)對風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)I的影響減到最小。如上所述，圖8示出了如下情形其中一旦風(fēng)速V變得等于或低于閾值Vth那樣慢，則蓄能器閥62保持打開，直到蓄能器60中的壓力Pacc變得與高壓油管16中的壓力Ph相同，以便釋放蓄能器中的壓力PArc(S84到S88)。如果工作油經(jīng)由蓄能器閥62瞬間地流入蓄能器60中并且蓄能器60中的壓力Pacc跟隨高壓油管16中的壓力Ph的變化而無延遲地改變，則也可跳過步驟S84到S88。另外，圖8示出了當(dāng)蓄能器60中的壓力Pacc低于高壓油管16中的壓力PH(步驟S76中為是)時蓄能器閥62打開的情形，但是不管壓力Pacc或壓力Ph中的哪一個更低，蓄能器閥62都可保持打開。更具體地，當(dāng)出現(xiàn)風(fēng)速V大于指定閾值Vth的陣風(fēng)時，控制單元保持蓄能器閥62打開，以便將從液壓泵12排出的工作油的壓力存儲在蓄能器60中，并且當(dāng)陣風(fēng)的風(fēng)速V變得不大于指定閾值Vth時，控制單元保持蓄能器閥62打開以便利用蓄能器60中的工作油的壓力來輔助液壓馬達(dá)14的旋轉(zhuǎn)。(用以有效執(zhí)行三種類型的操作控制的操作控制方法)接下來，對用于有效執(zhí)行上述三種類型的操作控制的操作控制方法進(jìn)行說明。根據(jù)該操作控制方法，兩個蓄能器60A和60B (參考圖3)用于不同的控制目的，并且作為用于有效地執(zhí)行每個控制的準(zhǔn)備，預(yù)先對蓄能器60A和60B的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。此處對如下示例進(jìn)行說明，在該示例中，蓄能器60A用于風(fēng)速低時的控制，而蓄能器60B用于電網(wǎng)電壓下降時以及出現(xiàn)陣風(fēng)時的控制。將用于小風(fēng)速時的控制的蓄能器60A稱為第一蓄能器60A，而將用于電網(wǎng)電壓下降時的控制以及出現(xiàn)陣風(fēng)時的控制的蓄能器60B稱為第二蓄能器60B。另外，將設(shè)置用于蓄能器60A的蓄能器閥62a稱為第一蓄能器閥62A，而將設(shè)置用于蓄能器60B的蓄能器閥稱為第二蓄能器閥62B。首先，壓力傳感器Pl和P2測量第一蓄能器60A中的壓力PaccI和第二蓄能器60B中的壓力Pacc2以及高壓油管16中的壓力PH。并且，在第一蓄能器60A中的壓力PaccI低于第二蓄能器60B中的壓力PACC2的情形中，第一蓄能器閥62A打開以便在第一蓄能器60A中存儲壓力。壓力在第一蓄能器60A中的存儲優(yōu)選在不大于發(fā)電機20不發(fā)電的切入風(fēng)速的低風(fēng)速下或在額定操作中執(zhí)行以通過調(diào)節(jié)槳距角來控制輸出恒定，以便防止對風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)I的發(fā)電效率的影響。以這種方式，第一蓄能器60A中的壓力PaccI總是保持相對高。相反，在第一蓄能器60A中的壓力PaccI高于第二蓄能器60B中的壓力PACC2的情形中，第二蓄能器閥62B打開以釋放第二蓄能器60B的壓力。以這種方式，第二蓄能器60B中的壓力PArc2總是保持相對低。以這種方式，通過保持第一蓄能器60A中的壓力PaccI相對高以用于風(fēng)速低時的控制，當(dāng)風(fēng)速V在低于切入風(fēng)速Vc之后重新變得不小于切入風(fēng)速Vc時，能夠有效地利用第一蓄能器60A來輔助液壓馬達(dá)14的旋轉(zhuǎn)。另外，通過總是保持壓力PACC2相對低以用于電網(wǎng)電壓下降時以及出現(xiàn)陣風(fēng)時的控制，當(dāng)電網(wǎng)50的電壓下降時或當(dāng)風(fēng)速V超過閾值Vth時，能夠有效地利用第二蓄能器60B來吸收高壓油管16中的壓力。上文說明了如下情形其中預(yù)先決定第一蓄能器60A的使用和第二蓄能器60B的使用(第一蓄能器60A用于低風(fēng)速下的控制，而第二蓄能器60B用于低電網(wǎng)電壓下或出現(xiàn)陣風(fēng)時的控制)。然而，第一蓄能器60A和第二蓄能器60B的使用可根據(jù)情形而適當(dāng)?shù)馗淖儭?br> 例如，定期地測量第一蓄能器60中的壓力PaccI和第二蓄能器60B中的壓力PACC2，并且將具有較高測量壓力的蓄能器用于風(fēng)速低時的控制，而將具有較低測量壓力的蓄能器用于電網(wǎng)的電壓下降時或出現(xiàn)陣風(fēng)時的控制。如上所述，在該優(yōu)選實施例中，控制單元30的ACC閥控制器38基于風(fēng)速和由電網(wǎng)狀態(tài)判定單元54判定的電網(wǎng)50的狀態(tài)中的至少一個以及由第一壓力傳感器Pl測量的蓄能器60中的壓力和由第二壓力傳感器P2測量的高壓油管16中的壓力來控制蓄能器閥62的打開和關(guān)閉。因此，不僅能夠提高低風(fēng)速下和出現(xiàn)陣風(fēng)時的操作效率和安全性而且能夠?qū)崿F(xiàn)在電網(wǎng)低壓狀態(tài)下的穿越功能。盡管已參照示例性實施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是將理解的是本發(fā)明不限于所公開的示例性實施例并且在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，修改和變形是可能的。例如，在上述優(yōu)選實施例中，對通過ACC閥控制器38控制蓄能器閥62的打開和關(guān)閉的示例進(jìn)行了說明。然而，蓄能器閥62的打開可根據(jù)蓄能器60中的壓力Pa。。與高壓油管16中的壓力Ph之間的壓力差來調(diào)節(jié)。例如，當(dāng)蓄能器60中的壓力Pacc與高壓油管16中的壓力Ph之間的壓力差大時，蓄能器閥62逐漸打開(使蓄能器閥62的打開量逐漸變大)以便抑制由蓄能器閥62的打開導(dǎo)致的高壓油管16中的壓力波動。同時，當(dāng)蓄能器60中的壓力Pacc與高壓油管16中的壓力Ph之間的壓力差小時，蓄能器閥62迅速打開(使蓄能器閥62的打開量迅速變大)以便迅速地響應(yīng)情況的變化。附圖標(biāo)記列表I風(fēng)輪發(fā)電機2 轉(zhuǎn)子4 葉片6 轂8 主軸10液壓傳動裝置12液壓泵14液壓馬達(dá)16高壓油管18低壓油管20發(fā)電機22 短艙24 塔架26 基座30控制單元32泵控制器34馬達(dá)控制器36槳距控制器38 ACC閥控制器40槳距驅(qū)動機構(gòu)
42液壓缸44伺服閥46油壓源48蓄能器50電網(wǎng)系統(tǒng)52不間斷電源54電網(wǎng)狀態(tài)判斷單元60A第一蓄能器·60B第二蓄能器61蓄能器壓力安全管路62A第一蓄能器閥62B第二蓄能器閥63蓄能器壓力安全管路64防波動蓄能器66濾油器68冷油器70旁通管路72安全閥80 油箱82補充管路84增壓泵86濾油器88回流管路89低壓安全閥
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng),包括 轂； 主軸，所述主軸聯(lián)接到所述轂； 發(fā)電機，所述發(fā)電機與電網(wǎng)同步； 可變排量式的液壓泵，所述液壓泵由所述主軸驅(qū)動； 可變排量式的液壓馬達(dá)，所述液壓馬達(dá)連接到所述發(fā)電機； 高壓油管，所述高壓油管布置在所述液壓泵的排出側(cè)與所述液壓馬達(dá)的進(jìn)口側(cè)之間； 低壓油管，所述低壓油管布置在所述液壓泵的進(jìn)口側(cè)與所述液壓馬達(dá)的排出側(cè)之間； 蓄能器，所述蓄能器經(jīng)由蓄能器閥連接到所述高壓油管；以及 控制單元，所述控制單元控制所述液壓泵、所述液壓馬達(dá)和所述蓄能器閥； 其中，所述控制單元基于風(fēng)速和所述電網(wǎng)的狀態(tài)中的至少一個來控制所述蓄能器閥的打開和關(guān)閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)，進(jìn)一步包括電網(wǎng)狀態(tài)判定單元， 其中，所述電網(wǎng)的狀態(tài)由所述電網(wǎng)狀態(tài)判定單元來判定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)，進(jìn)一步包括 旁通油管，所述旁通油管布置在所述高壓油管與所述低壓油管之間，以繞過所述液壓馬達(dá)；以及 安全閥，所述安全閥布置在所述旁通油管中，以維持所述高壓油管中的液壓壓力不大于標(biāo)定壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)，進(jìn)一步包括 第一壓力傳感器，所述第一壓力傳感器檢測所述蓄能器中的壓力；以及 第二壓力傳感器，所述第二壓力傳感器檢測所述高壓油管中的壓力。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)， 其中，當(dāng)風(fēng)速低于切入風(fēng)速時，所述控制單元將所述液壓馬達(dá)的排量控制成近似為零，并且保持所述蓄能器閥打開，以便將從所述液壓泵排出的工作油的壓力存儲在所述蓄能器中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)， 其中，當(dāng)風(fēng)速不小于所述切入風(fēng)速時，所述控制單元保持所述蓄能器閥打開，以便利用所述蓄能器中的工作油的壓力來輔助所述液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)， 其中，當(dāng)風(fēng)速低于切入風(fēng)速時，所述控制單元將所述液壓馬達(dá)的排量控制成近似為零，并且打開所述蓄能器閥以便將從所述液壓泵排出的工作油的壓力存儲在所述蓄能器中，并且當(dāng)由所述第一壓力傳感器檢測的所述蓄能器中的壓力達(dá)到預(yù)先決定的閾值時關(guān)閉所述蓄能器閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)， 其中，當(dāng)風(fēng)速不小于所述切入風(fēng)速時，在由所述第一壓力傳感器檢測的所述蓄能器中的壓力高于由所述第二壓力傳感器檢測的所述高壓油管中的壓力的情形中，所述控制單元打開所述蓄能器閥以便利用所述蓄能器中的工作油的壓力來輔助所述液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)，進(jìn)一步包括槳距驅(qū)動機構(gòu)，所述槳距驅(qū)動機構(gòu)調(diào)節(jié)被安裝在所述轂上的葉片的槳距角， 其中，當(dāng)所述電網(wǎng)狀態(tài)判定單元判定電網(wǎng)的電壓已降低至指定電壓或以下并且基于電網(wǎng)規(guī)則條款的狀態(tài)繼續(xù)時，所述控制單元能夠控制所述槳距驅(qū)動機構(gòu)，以使所述葉片的槳距角朝著順槳位置改變，改變所述液壓泵的排量以滿足所述轉(zhuǎn)子的負(fù)載并且將所述液壓馬達(dá)的排量降低至用于保持所述發(fā)電機與所述電網(wǎng)同步所需的量，并且保持所述蓄能器閥打開以便將從所述液壓泵排出的工作油的壓力存儲在所述蓄能器中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)， 其中，當(dāng)所述電網(wǎng)狀態(tài)判定單元判定所述電網(wǎng)的電壓開始恢復(fù)時，所述控制單元使所述葉片的槳距角朝著精確的位置改變，并且將所述液壓泵的排量設(shè)定成使得功率系數(shù)變得處于其最大值處，并且增大所述液壓馬達(dá)的排量，使得由所述發(fā)電機向所述電網(wǎng)中產(chǎn)生的功率增大。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)，進(jìn)一步包括 槳距驅(qū)動機構(gòu)，所述槳距驅(qū)動機構(gòu)調(diào)節(jié)被安裝在所述轂上的葉片的槳距角， 其中，當(dāng)所述電網(wǎng)狀態(tài)判定單元判定所述電網(wǎng)的電壓已降低至指定電壓或以下并且基于電網(wǎng)規(guī)則條款的狀態(tài)繼續(xù)時，所述控制單元能夠控制所述槳距驅(qū)動機構(gòu)，以使所述葉片的槳距角朝著順槳位置改變，改變所述液壓泵的排量以滿足所述轉(zhuǎn)子的負(fù)載并且將所述液壓馬達(dá)的排量降低至用于保持所述發(fā)電機與所述電網(wǎng)同步所需的量，并且在由所述第一壓力傳感器檢測的所述蓄能器中的壓力低于由所述第二壓力傳感器檢測的所述高壓油管中的壓力的情形中、打開所述蓄能器閥以便將從所述液壓泵排出的工作油的壓力存儲在所述蓄能器中。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)， 其中，當(dāng)所述電網(wǎng)狀態(tài)判定單元判定所述電網(wǎng)的電壓開始恢復(fù)時，所述控制單元將所述葉片的槳距角改變到精確的位置，并且將所述液壓泵的排量設(shè)定成使得功率系數(shù)變得處于其最大值處，并且增大所述液壓馬達(dá)的排量使得由所述發(fā)電機向所述電網(wǎng)中產(chǎn)生的功率增大。
13.根據(jù)權(quán)利要求9或11所述的風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)，進(jìn)一步包括 不間斷電源，當(dāng)所述電網(wǎng)的電壓變?yōu)榱銜r，所述不間斷電源向所述槳距驅(qū)動機構(gòu)供應(yīng)電功率。
14.根據(jù)權(quán)利要求9或11所述的風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)，進(jìn)一步包括 不間斷電源，當(dāng)所述電網(wǎng)的電壓變?yōu)榱銜r，所述不間斷電源向所述液壓泵和所述液壓馬達(dá)供應(yīng)電功率。
15.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)，進(jìn)一步包括 油箱，所述油箱存儲工作油，并且連接到所述低壓油管； 蓄能器壓力安全管路，所述蓄能器壓力安全管路設(shè)置在所述蓄能器閥與所述蓄能器之間，并且連接到所述低壓油管或所述油箱中的一個；以及 壓力安全閥，所述壓力安全閥設(shè)置在所述蓄能器壓力安全管路中， 其中，當(dāng)所述電網(wǎng)狀態(tài)判定單元判定所述電網(wǎng)的電壓恢復(fù)時，所述控制單元打開所述壓力安全閥，以允許所述蓄能器中的壓力逸出到所述低壓油管或所述油箱中的一個。
16.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)，進(jìn)一步包括其中，當(dāng)出現(xiàn)風(fēng)速大于指定閾值的陣風(fēng)時，所述控制單元保持所述蓄能器閥打開，以便將從所述液壓泵排出的工作油的壓力存儲在所述蓄能器中， 并且，當(dāng)陣風(fēng)的風(fēng)速變得不大于所述指定閾值時，所述控制單元保持所述蓄能器閥打開，以便利用所述蓄能器中的工作油的壓力來輔助所述液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)， 其中，所述指定閾值是60米/秒，其作為對于三秒鐘或更長時段的平均風(fēng)速而獲得。
18.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)， 其中，當(dāng)出現(xiàn)風(fēng)速大于指定閾值的陣風(fēng)時，在由所述第一壓力傳感器檢測的所述蓄能器中的壓力低于由所述第二壓力傳感器檢測的所述高壓油管中的壓力的情形中，所述控制單元打開所述蓄能器閥以便將從所述液壓泵排出的工作油的壓力存儲在所述蓄能器中；并 且 當(dāng)陣風(fēng)的風(fēng)速變得不大于所述指定閾值時，所述控制單元保持所述蓄能器閥打開，直到由所述第一壓力傳感器檢測的所述蓄能器中的壓力變得與由所述第二壓力傳感器檢測的所述高壓油管中的壓力相同。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)， 其中，所述指定閾值是60米/秒，其作為對于三秒鐘或更長時段的平均風(fēng)速而獲得。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)，進(jìn)一步包括 油箱，所述油箱存儲工作油，并且連接到所述低壓油管； 蓄能器壓力安全管路，所述蓄能器壓力安全管路設(shè)置在所述蓄能器閥與所述蓄能器之間，并且連接到所述低壓油管和所述油箱中的一個；以及 壓力安全閥，所述壓力安全閥設(shè)置在所述蓄能器壓力安全管路中， 其中，當(dāng)出現(xiàn)風(fēng)速大于指定閾值的陣風(fēng)時，所述控制單元打開所述壓力安全閥，以允許所述蓄能器中的壓力逸出到所述低壓油管和所述油箱中的一個。
21.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)，進(jìn)一步包括 油箱，所述油箱存儲工作油；以及 增壓泵，所述增壓泵利用來自所述油箱的工作油來補充所述低壓油管。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)，進(jìn)一步包括 回流管路，所述回流管路使所述低壓油管中的工作油返回到所述油箱；以及 低壓安全閥，所述低壓安全閥布置在所述回流管路中，以維持所述低壓油管中的液壓壓力近似處于標(biāo)定壓力。
23.一種風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)的操作控制方法，所述風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)包括轂；聯(lián)接到所述轂的主軸；與電網(wǎng)同步的發(fā)電機；由所述主軸驅(qū)動的可變排量式的液壓泵；連接到所述發(fā)電機的可變排量式的液壓馬達(dá)；布置在所述液壓泵的排出側(cè)與所述液壓馬達(dá)的進(jìn)口側(cè)之間的高壓油管；布置在所述液壓泵的進(jìn)口側(cè)與所述液壓馬達(dá)的排出側(cè)之間的低壓油管；以及經(jīng)由蓄能器閥連接到所述高壓油管的蓄能器，所述方法包括 基于風(fēng)速和由電網(wǎng)狀態(tài)判定單元判定的所述電網(wǎng)的狀態(tài)中的至少一個來控制所述蓄能器閥的打開和關(guān)閉的步驟。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種風(fēng)輪發(fā)電機系統(tǒng)及其操作控制方法，其在低風(fēng)速下以及在出現(xiàn)陣風(fēng)期間具有優(yōu)良的操作效率和穩(wěn)定性并且具有在電網(wǎng)低壓狀態(tài)下的穿越功能。該風(fēng)輪發(fā)電機1包括由主軸8旋轉(zhuǎn)的可變排量式的液壓泵12、連接到發(fā)電機20的可變排量式的液壓馬達(dá)14以及布置在液壓泵12與液壓馬達(dá)14之間的高壓油管16和低壓油管18。蓄能器60經(jīng)由蓄能器閥62連接到高壓油管16。ACC閥控制單元38基于風(fēng)速和電網(wǎng)50的狀態(tài)中的至少一個來控制蓄能器閥62的打開和關(guān)閉。
文檔編號F03D11/00GK102959239SQ201080003069
公開日2013年3月6日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者堤和久, 清水將之, 尼爾·考德威爾, 丹尼爾·杜姆挪夫, 威廉·蘭彭, 文卡塔·帕帕拉 申請人:三菱重工業(yè)株式會社