一种具有液压和气动速度控制的液压无极变速系统和使用方法技术方案

提供一种液压无级变速器以连接风力涡轮机和发电机。液压无级变速器具有一个初级桨轮和用于宏观速度控制的多个次级桨轮。还提供了用于微观速度控制的气动桨轮。包括一个控制器，用于测量负载或线路的交流电特性输出以进行速度控制。行速度控制。行速度控制。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种具有液压和气动速度控制的液压无极变速系统和使用方法
专利

[0001]本专利技术涉及一种系统，该系统使用带气动辅助的无级变速器进行微观速度控制，并通过在完成整个发电装置的发电后评估负载/线路上的交流电特性来优化涡轮机(风力或水力)的发电。

技术介绍

[0002]无级变速器(CVT)是已知的并且已经用于自行车、机动车辆、绞盘、起重机等的动力传输。已经为这些设备开发了许多设计变体，其类型包括带皮带的可变直径滑轮、环形的或基于滚轮的、基于摩擦的、基于静液压的、基于棘轮的、磁性的等。
[0003]与CVT相关的美国专利的例子包括第4,565,110、4,970,862、4,945,482、4,922,717、5,072,587、4,916,900、4,914,914、4,850,192和4,838,024号专利，其全部内容在此并入作为参考。该现有技术描述了通过泵、活塞、齿轮、皮带、皮带轮、离合器或阀门来调节车辆副轴的宏观速度的CVT速度。
[0004]CVT的另一个示例可见于美国专利第7,679,207号，该专利也以通过引用并入。该专利概括地描述了包括风力发电设备、CVT、发电机和CVT控制的系统。对风力涡轮机的描述提供了大量细节，而CVT和转速计是通用定义的。轴速度的CVT控制技术由涡轮机的桨距和桨叶偏转以及控制器的部署来确定。换句话说，控制器通过涡轮机本身的物理特性调整涡轮机的驱动速度来补偿CVT的速度输出。任何配置的风力涡轮机具有驱动轴，这种设置可以被认为是一个“引擎”。一般而言，无级变速器(CVT)提供引擎和发电机之间的变速机械方法，发电机通过风力涡轮机或引擎运行来发电。
[0005]然而，鉴于CVT的机械复杂和昂贵的设计以及有限的控制模式，需要改进CVT。本专利技术响应了改进CVT的这种需要。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种气动辅助的液压无级变速器，其不需要泵、活塞、齿轮、皮带、皮带轮、离合器或阀来改变操作的液压流体压力。操作控制的一部分是使用可编程逻辑控制器或类似设备或装置来监控逆变器输出到电气负载/线路的输出，然后控制该系统(包括液压和气动方面两者)，以进行CVT变速控制从而产生无功平衡电源并使负载不稳定最小化。
[0007]本专利技术还提供气动能量存储以驱动发电机，当与风力涡轮机脱离时，在非常低或非常高的风力条件下发电。
[0008]本专利技术的特点包括：
[0009]一种用于宏观速度调节的液压无极变速(CVT)装置；
[0010]一种CVT微观调速气动系统；
[0011]一种直接驱动涡轮发电机的气动储能方法；
[0012]一种制动发电机的气动控制方法，以及
[0013]一种控制系统，其测量从能源系统到负载/线路的输出的交流电气特性，其中该控制系统可以启动一系列控制阀以在微观层面调整CVT速度。
[0014]更具体地，本专利技术包括液压无极变速系统和使用方法。该系统具有涡轮机输出轴和发电机输入轴。该系统包括液压系统，该液压系统具有连接到涡轮机输出轴的第一液压室和连接到发电机输入轴的第二液压室。第一液压室和第二液压室彼此液压连通，第一液压室和第二液压室用于发电机输入轴的宏观速度调节。
[0015]该系统还具有气动系统，该气动系统具有第一气动室和第二气动室。第一气动室连接到涡轮机输出轴以产生压缩空气并将其储存在至少一个储罐中。第二气动室连接发电机输入轴和至少一个储罐，用于发电机输入轴的微观速度调节、发电机输入轴的制动和发电机输入轴的直接驱动中的一项或多项。
[0016]该系统还包括控制器，该控制器监控连接到发电机输入轴的发电机的输出，将该输出与配电网的负载/线路进行比较，并基于配电网的负载/线路的测量使用液压系统和气动系统中的一个或多个来调整发电机轴的速度，从而管理提供给配电网的电力。
[0017]液压系统可包括一系列液压动力桨轮、与第一液压室相关联的至少一个桨轮和与第二液压室相关联的多个桨轮。每个桨轮都有输入阀和输出阀，该输入阀和输出阀的操作由控制器控制。
[0018]第二液压室中的桨轮尺寸不同，优选地在朝向发电机的方向上尺寸从最小到最大，以增加或减小发电机输入轴的速度。液压系统还包括与第一液压室和第二液压室连通的储液器。
[0019]气动系统包括与第一气动室相关联的至少一个桨轮和与第二气动室相关联的至少一个桨轮。
[0020]本专利技术还包括一种控制涡轮机输出的方法，包括在涡轮机和发电机之间提供液压无极变速系统，并使用控制器、液压系统和气动系统控制发电机输入轴的速度。
附图说明
[0021]图1描绘了用于通过能量管理装置产生电力的涡轮机系统的一个实施例，该涡轮机系统包括CVT。
[0022]图2提供了图1中CVT的更多细节，包括与CVT的液压宏观速度控制、气动微观速度调节、气动制动和支持操作相关的功能。
[0023]图3显示了用于图1和图2的CVT的气动和液压模块的示例性桨轮配置。
具体实施方式
[0024]图1示出了系统700的实施例，其包括涡轮机或风力引擎500、集成气动辅助液压CVT 503和发电机505。CVT 503位于引擎500和发电机505之间。CVT具有分别用于连接到引擎500和发电机505的轴适配器101A和101B。添加转速计501用于气动安全制动操作是非常需要的。
[0025]CVT有一系列液压阀216、217、226、227、236、237、246、247、256和257。这些阀门提供了用于速度控制的主液压室的选择。还提供了气动控制阀306、311、314和319，这些阀为CVT 503的速度控制提供次级辅助。
[0026]液压储液器290设有阀291。液压储液器290供应用于操作的液压流体。还包括作为系统一部分的多个气动储罐，其中两个气动储罐设置为308和338，但如果需要更多存储，可以提供额外的储罐。气动储罐308和338被提供用于使用多个单独的控制阀的空气操作，其中两个显示为329、339，用于CVT 503的次级辅助和用于连续发电的气动能量存储。
[0027]出于安全目的，安全释放阀330和340分别设置在每个气动储罐308和338上。
[0028]系统控制器502被提供并定位在转换器/逆变器508之后。与负载或配电网510相比，控制器502监控发电系统700的输出电气特性以不断地调节发电系统700的操作。
[0029]图2提供了集成气动辅助液压CVT 503的更多细节。轴适配器101A附接到引擎500并提供驱动轴102，驱动轴102穿过上气动室350和上液压室200。
[0030]锥形齿轮301设置在气动室350上方并附接到驱动轴102，用于选择性地操作设置在气动室350中的集成空气压缩机303。当连接到轴304的配对锥形齿轮302和锥形齿轮301被由阀322控制的空气致动器321接合时，压缩机303运行。气动能量通过控制阀306和端口307输送到储罐308。该气动能量还可用于停本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种液压无极变速系统，具有涡轮机输出轴和发电机输入轴，其包括：液压系统，其具有连接到所述涡轮机输出轴的第一液压室和连接到所述发电机输入轴的第二液压室，所述第一液压室和所述第二液压室彼此液压连通，所述第一液压室和所述第二液压室用于所述发电机输入轴的宏观速度调节；气动系统，其具有第一气动室和第二气动室，所述第一气动室连接到所述涡轮机输出轴，用于产生压缩空气并将其存储在至少一个储罐中，所述第二气动室连接到所述发电机输入轴和该至少一个储罐，用于所述发电机输入轴的微观速度调节、所述发电机输入轴的制动和所述发电机输入轴的直接驱动中的一项或多项，和控制器，其用于监控连接到所述发电机输入轴的发电机的输出，将该输出与配电网的负载/线路进行比较，并根据对所述配电网的负载/线路的测量，使用所述液压系统和所述气动系统中的一个或多个来调整所述发电机轴的速度，从而管理提供给所述配电网的电力。2.根据权利要求1所述的系统，还包括一系列液压...

【专利技术属性】
技术研发人员：道格拉斯，
申请(专利权)人：普罗斯托风能公司，
类型：发明
国别省市：