專利名稱：風力發電站上的差動齒輪以及改變或切換所述差動齒輪功率范圍的方法
技術領域：
本發明涉及一種用于風能系統的補償齒輪，其包括具有三個輸入或輸出端的 齒輪組，其中，輸入端連接到風能系統的轉子，第一輸出端連接至撥電機，第二 輸出端連接到連續可控傳動裝置的輸入軸，該傳動裝置的輸出軸連接到齒輪組的 發電機側的輸出端。
本發明還涉及一種當風的強度變化時改變或者切換風能系統的補償齒輪的 功率范圍的方法，該補償齒輪包括具有三，入或輸出端的齒輪組，其中，輸入 端連接到風能系統的轉子，第一輸出端連接到發電機，第二輸出端連接到連續可
背景技術：
現有技術中的風能系統出于調節的目的通常工作在可變的轉子轉速下，并且 具有對變速器的有效轉矩的控制的功能。這是因為轉子的可變，通過轉子的慣 性力矩抑制了魏器繊的改變，所以轉子葉片調節系統能夠被最優化地配置。 另外，變速器的轉矩控制可以減少系統上的負載，并且優化供給電網的能量的品 質。可變轉子速度的另一個優點是在部分負載范圍內提高空氣動力效率。
通常，發電機的可變車鍵，以及相關聯的疊加加速轉矩尤其對所述齒輪組產 生有害的影響，所以齒輪組必須被造得更加牢固。另一^^夫點是現有技術中廣為 使用的不同,的輸入端通常需要頻率轉換器*^行，這只能在使用更昂貴的技 術的斜牛下才能產生所需品質的電能。
WO2004/088132A披露了一種通過采用補償齒輪和水力轉矩轉換器以避免 上述缺點的裝置。但是，這種方案的不足是用于相對較高的功率7jC平時要花費高 昂的齒輪成本和水利系統成本。尤其是，和該裝置相關聯的高7K平TO損失在大 的轉速范圍內尤為可觀，這導致在系統的部分負載范圍內的高損失以及高啟動成 本。
■ WO2004/109157A披露的齒輪可以極大地避免上述缺點。其采用了一種液壓系統，M多路徑補償齒輪裝置能夠在部分負載范圍內將皿該液壓系統弓I 導的電力保持在較低7K平。但是，該方案的主要缺點還在于結構復雜的多路徑補
償齒輪和錢的耦合系統，以及只能非常費力i艦行調節的在不同織下運行的泵。
發明內容
本發明的目的是減少已知的補償齒輪的前述缺點，以及樹共一種簡單有效、 性價比高的解決方案。
戶，目地利用普通齒輪，M將遊賣可控傳動裝置的輸入軸ffiJl可調傳動比 齒輪連接到齒輪組的輸出軸來實現。
所述目的還可以通過一種用于在風力強度變化時切換風能系統的補償齒輪 的功率范圍的方^^實現，所述補償齒輪包括具有三個輸入^ll出端的齒輪組， 其中，輸入端連接到風能系統的轉子，第一輸出端連接到發電機，第二輸出端連 接到連續可控傳動驢的輸入軸，該裝置的輸出軸連接至嚙輪組的發電機側的輸 出端，其特征在于，所述齒輪組的輸入端被調節至小至零的輸入轉矩，并使發電 機與電網分離，將連續可控傳動裝置的輸入軸連接到所述齒輪組輸出軸的可切換
傳動裝置被切換，隨后齒輪組的第一輸出端的,被調整直到在發電inj:重新建 立同步,，從而將發電機重新連上電網。
最后，所述目的通過一種用于在風力強度變化時改變風能系統的補償齒輪的 功率范圍的方法來實現，所述補償齒輪包括具有三個輸入或輸出動端的齒輪組， 其中，輸入端連接到風能系統的轉子，第一輸出端連接到發電機，第二輸出端連 接到連續可控傳動裝置的輸入軸，該裝置的輸出軸連接到齒輪組的發電機側的輸 出端，其特征在于，將連續可控傳動裝置的輸入軸連接至u所述齒輪組的輸出軸的 無級傳動裝置的傳動比被調節。
可調傳動比齒輪可以是有級傳動裝置或者無級傳動裝置，其使得轉速的范圍 能夠作為所需轉矩的函數通過改變戶，可調傳動比齒輪的傳動比得以改變，從而 使得連續可控傳動裝置的功率范圍以及因此系統成本和所述齒輪的功率損失被
保持在最低D
從屬權利要求涉及本發明的優選實施例。
下面參考附圖詳細說明本發明的優選實施例。
具體實施例方式
簡化了的示意圖示出了變速器l，其包括根據本發明的補償齒輪。，器包
括可選掛M過中間齒,接到轉子3的輸入軸2，輸入軸在所示的情況下驅動 兩個接連布置的形成行星級4和5的齒輪級。所述齒輪級不是必須要形成行星級
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5的輸出軸驅動正齒輪傳動裝置級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葉片調整機構控制系統功率的線纟M3！ 該齒輪被引導，其次使得從旋轉部件傳遞信號給固定部件所需要的裝置(滑動環 件)被收納在風能系統的吊艙中，從而使得變速M其^^:度上盡可能地短小 緊湊。
正齒輪傳動裝置級的輸出軸6a驅動疊加齒輪組7的行星架8。轉矩在疊加齒 輪組7內被分配給發電機11和、艦單元12。為此，發電機11被連接到疊加齒輪 組7的環形齒輪9。疊加齒輪組7的太陽齒輪10被連接到兩級可調傳動比齒輪 15。可調傳動比齒輪15的齒輪級被選擇作為轉子,和風力輸入的函數。位于 兩級齒輪15的輸出輪上的是第一可調軸向活塞泵13，其液壓連接到第二可調軸 向活塞泵14。第二軸向活塞泵14的軸通過正齒輪傳動裝置級16被耦合到發電機 的軸ll。
在風能系統的劍氐的功率和轉速范圍內，通過調節軸向活塞泵13、 14在發 電機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裝置級6 至U行星齒輪傳動裝置8，然后再至懷形齒輪9和發電機11。產生液壓回路所需要 的壓力的第二軸向活塞泵14，通過發電機軸上的正齒輪傳動裝置級16驅動。液 壓回路中的能:S1過第一軸向活塞泵13再次被轉換為旋轉動能并驅動移相器級 7的太陽齒輪10。這樣，傳動比被連續地改變并且針對特定的功率水平進行調整， 發電機11的輸入軸的轉速保持恒定。
當風力供給增加時，系統的功率以及因此液壓單元12上的轉速也增加。在 ^ffi單元12的速度達到閾值之前，系統Mil電氣葉片調整系統被調節至小至零 的輸入轉矩。在這個切換過程中，同步發電機ll與電網分離。齒輪15在這個低 功率階段被切換到低傳動比。轉子的^Iiiil葉片調整系統被再次提高，直到達 到在發電機11上的同步轉速。在同步過程完成之后，發電機已被重新連接上電 網，系統再次轉入正常運行模式，然而是在高功率下運行。利用液壓單元12可以在相同的功率損失下調節出高得多的系統功率7K平。
在額定運行中和高于額定功率的允許范圍內，功率通M過移相器級7循環。
過量的功率通過移相器級7的太陽齒輪10經過齒輪15被傳遞到液壓單元12。因 為所述液壓單^I過正齒輪傳動裝置16連接，其對發電機軸施加制動轉矩，所 以控制發電機,使之恒定在同步,上。施加該轉矩，直到葉片調整裝置使風 力作用下的轉子葉片旋轉到再次達到額定功率。
權利要求
1.一種用于風能系統的補償齒輪，包括具有三個輸入或輸出端的齒輪組(7)，其中，輸入端連接到風能系統的轉子(3)，第一輸出端連接到發電機(11)，第二輸出端連接到連續可控傳動裝置(12)的輸入軸，所述連續可控傳動裝置的輸出軸連接到齒輪組(7)的發電機側的輸出端，其特征在于，連續可控傳動裝置(12)的輸入軸通過可調傳動比齒輪(15)連接到所述齒輪組(7)的輸出軸。
2. 如權利要求1所述的補償齒輪，其特征在于，所述可調傳動比齒輪(15) 是帶有級的齒輪。
3. 如權禾腰求2所述的補償齒輪，其特征在于，所述可調傳動比齒輪(15) 是兩級齒輪。
4. 如權禾腰求3所述的補償齒輪，其特征在于，戶脫可調傳動比齒輪(15)是正齒輪傳動裝置。
5. 如權利要求1所述的補償齒輪，其特征在于，所述可調傳動比齒輪(15) 是無級傳動裝置。
6. 如權利要求1至5中任一項所述的補償齒輪，其特征在于，所述齒輪(7) 是行星齒輪傳動裝置，其中，所述行星齒輪傳動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電機(11)。
7. 如權利要求1至6中任一項所述的補償齒輪，其特征在于，所述連續可 控傳動裝置(12)是液壓傳動裝置。
8. —種用于在風力強度變化時改變或切換風能系統的補償齒輪(1)的功率 范圍的方法，所述補償齒輪(1)包括具有三個輸入或輸出端的齒輪組(7)，其 中，輸入端連接到風能系統的轉子(3)，第一輸出端連接到發電機(11)，第二 輸出端連接到連續可控傳動裝置(12)的輸入軸，所述連續可控傳動裝置(12) 的輸出軸連接到齒輪組(7)的發電機側的輸出端，其特征在于，所述齒輪組(7) 的輸入端被調節至小至零的輸入轉矩，并使發電機(11)與電網分離，將連續可 控傳動裝置的輸入軸連接到所述傳動裝置(12)的輸出軸的可切換傳動裝置被切 換，然后齒輪組(7)的第一輸出端的，被調整直到在發電機(11)上重新建 立同步,，從而將發電機(11)重新iiJ:電網。
9. 一種用于在風力強度變化時改變風能系統的補償齒輪(1)的功率范圍的 方法，所述補償齒輪(1)包括具有三個輸入或輸出端的齒輪組(7)，其中，輸入端連接到風能系統的轉子(3)，第一輸出端連接到發電機(11)，第二輸出端 連接到連續可控傳動裝置(12)的輸入軸，所皿續可控傳動裝置(12)的輸出 軸連接到齒輪組(7)的發電機偵啲輸出端，其特征在于，將連續可控傳動裝置(12)的輸入軸連接到所述齒輪組(7)的輸出軸的無級傳動裝置的傳動比被調節。
全文摘要
一種用于風力發電站的差動齒輪以，包括具有三個輸入或輸出端的齒輪箱(7)，其中，一個輸入端連接到風力發電站的轉子(3)，第一輸出端連接到發電機(11)，第二輸出端連接到連續可控傳動裝置(12)的輸入軸，所述連續可控傳動裝置的輸出軸連接到齒輪箱(7)的發電機側的輸出端。連續可控傳動裝置(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F03D11/00GK101583794SQ200780043122
公開日2009年11月18日 申請日期2007年11月5日 優先權日2006年11月21日
發明者格拉爾德·黑亨貝爾格 申請人:Amsc風能科技有限公司