本发明专利技术涉及风力发电技术领域，具体公开了用于风力发电机的调速装置及风力发电机组，其中调速装置包括差动行星调速齿轮箱、至少一个调速电机变速箱和至少一个调速电机，差动行星调速齿轮箱包括齿圈，调速电机变速箱接合于齿圈，调速电机变速箱包括用于发电状态的第一传动路径和用于电动状态的第二传动路径，第一传动路径包括相啮合的第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮接合于齿圈，第二齿轮连接于调速电机，第一齿轮的齿数大于第二齿轮的齿数。本发明专利技术通过齿圈与调速电机之间的双向传动采用不同的传动路径，减小了调速电机在发电状态下的转矩，实现了调速电机尺寸和重量的减小。实现了调速电机尺寸和重量的减小。实现了调速电机尺寸和重量的减小。
【技术实现步骤摘要】
用于风力发电机的调速装置及风力发电机组
[0001]本专利技术涉及风力发电
，特别是用于风力发电机的调速装置及风力发电机组。
技术介绍
[0002]近年来，逐步发展起来的电网友好风电技术是以前置无极调速技术为核心，采用恒速同步发电机，使发电机的转速始终保持在同步转速附近。前置无极调速技术主要有液力变矩调速、电磁耦合调速及差动齿轮调速等三大技术。在现有技术中常使用的差动行星齿轮调速技术中，差动齿轮调速主要是利用运动合成的原理将两个输入运动合成为一个输出运动。具体而言，风轮通过增速齿轮箱驱动差动行星调速齿轮箱的行星架旋转，为输入转速；调速电机驱动差动行星调速齿轮箱的齿圈旋转，为调速转速；差动行星调速齿轮箱的行星轮将输入转速与调速转速合成后形成差动行星调速齿轮箱的太阳轮恒定的转速输出至同步发电机。
[0003]其中，调速电机具有电动状态和发电状态；当外界风速小于一定值时，仅依靠风轮增速后的转动经差动齿轮调速箱变速后不足以使得同步发电机的转速达到并网发电的设定转速时，调速电机处于电动状态，调速电机驱动差动齿轮调速箱中的轮系转动从而驱动同步发电机转动。当外界风速大于一定值时，仅依靠风轮增速后的转动经差动齿轮调速箱变速后使得同步发电机的转速超过并网发电的设定转速时，此时调速电机处于发电状态，由风轮提供的转动的一部分经差动齿轮调速箱输出给调速电机驱动调速电机发电。
[0004]现有技术中当调速电机为电动状态时，会达到高转速、低扭矩；当调速电机为发电状态时，会达到低转速、高扭矩。即调速电机的转速变化范围较宽，转矩波动大。而调速电机的尺寸、重量主要由扭矩决定，如果要满足高扭矩则需要选择尺寸较大的调速电机，重量也比较大，导致调速电机成本高，经济性差。专利技术人旨在寻找一种能够减小现有调速电机尺寸的方法，以降低电机成本。
技术实现思路
[0005]本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中调速电机尺寸大、重量大导致调速电机成本较高的缺陷，提供一种用于风力发电机的调速装置及风力发电机组。
[0006]本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
[0007]一种用于风力发电机的调速装置，所述调速装置包括差动行星调速齿轮箱、至少一个调速电机变速箱和至少一个调速电机，所述调速电机与所述差动行星调速齿轮箱之间均通过所述调速电机变速箱连接；
[0008]所述差动行星调速齿轮箱包括齿圈，所述调速电机变速箱接合于所述齿圈，所述调速电机变速箱包括第一传动路径和第二传动路径，所述齿圈与所述调速电机的电机轴之间通过所述第一传动路径和所述第二传动路径实现传动，
[0009]其中，当所述调速电机处于发电状态时，所述第一传动路径处于通路状态、所述第
二传动路径处于断开状态；
[0010]当所述调速电机处于电动状态时，所述第一传动路径处于断开状态、所述第二传动路径处于通路状态；
[0011]其中，所述第一传动路径包括第一齿轮组，所述第一齿轮组包括相啮合的第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮接合于所述齿圈，所述第二齿轮连接于所述调速电机，所述第一齿轮的齿数Z
42
大于所述第二齿轮的齿数Z
43
。
[0012]本方案中，在风速低时，风轮的转速较低，风轮捕获的风能较低，相应的差动行星调速齿轮箱的行星架的转速也比较低，转矩也小，欲保证差动行星调速齿轮箱输出太阳轮的转速恒定，所需要提供给齿圈的转矩小、转速大，即调速电机要运行于电动状态，转矩小、转速大；在风速高时，风轮的转速较高，风轮捕获的风能较高，相应的差动行星调速齿轮箱行星架的转速较高，转矩较大，欲保证差动行星调速齿轮箱输出太阳轮的转速恒定，分配至齿圈的转矩也较大，但是转速不高，这时调速电机处于发电状态，如果仍按原先的传动路径，调速电机的转矩大于电动状态下的转矩，但转速并不高，因此本方案将调速电机与齿圈之间的双向传动分别通过不同的传动路径进行传动，并在用于调速电机发电状态下实现传动的第一传动路径中，设置两个齿数不同的齿轮，齿数大的第一齿轮与齿圈连接，齿数小的第二齿轮与调速电机连接，通过降低第一齿轮和第二齿轮之间的传动比，来实现提高转速，降低转矩的效果，又由于调速电机发电状态和电动状态的路径相互独立，因此不会影响电动状态的转速，从而降低调速电机的尺寸和重量，降低调速电机的生产成本。
[0013]较佳地，所述调速装置还包括控制器，所述控制器用于控制所述第一传动路径和所述第二传动路径的通断。
[0014]在本方案中，第一传动路径和所述第二传动路径的通断是通过控制器来控制的，控制过程自动化。
[0015]较佳地，所述第一传动路径还包括第一离合器、第一齿轮轴和第二齿轮轴，所述第一齿轮固定套设在所述第一齿轮轴上，所述第二齿轮轴连接所述调速电机，所述第二齿轮与所述第二齿轮轴通过所述第一离合器连接，所述控制器与所述第一离合器电连接，用于控制所述第一离合器的连接和断开；
[0016]当所述第一离合器处于连接状态时，所述第二齿轮与所述第二齿轮轴之间的传动连通；当所述第一离合器处于断开状态时，所述第二齿轮与所述第二齿轮轴之间的传动断开。
[0017]在本方案中，只要通过控制器控制第一离合器的连接和断开，就能够实现第二齿轮与所述输入轴之间传动的通断，从而实现第一传动路径的通断。
[0018]较佳地，所述第二传动路径包括第二齿轮组，所述第二齿轮组包括相啮合的第三齿轮和第四齿轮，所述第三齿轮连接于所述调速电机，所述第四齿轮接合于所述齿圈。
[0019]在本方案中，通过第三齿轮和第四齿轮之间的配合，实现传动。
[0020]较佳地，所述第二传动路径还包括第二离合器、第三齿轮轴和第四齿轮轴，所述第三齿轮固定套设在所述第三齿轮轴上，所述第三齿轮轴连接所述调速电机，所述第四齿轮与所述第四齿轮轴通过所述第二离合器连接，所述控制器与所述第二离合器电连接，用于控制所述第二离合器的连接和断开；
[0021]当所述第二离合器处于连接状态时，所述第四齿轮与所述第四齿轮轴之间的传动
连通；当所述第二离合器处于断开状态时，所述第四齿轮与所述第四齿轮轴之间的传动断开。
[0022]在本方案中，只要通过控制器控制第二离合器的连接和断开，就能够实现第四齿轮与所述小齿轮轴之间传动的通断，从而实现第二传动路径的通断。
[0023]较佳地，所述第一传动路径和所述第二传动路径均还包括小齿轮、小齿轮轴以及用于连接所述调速电机的输入轴，所述小齿轮轴包括所述第一齿轮轴和所述第四齿轮轴，所述输入轴包括所述第二齿轮轴和所述第三齿轮轴，所述小齿轮接合于所述齿圈，所述小齿轮固定套设在所述小齿轮轴上；
[0024]所述第一齿轮固定套设在所述小齿轮轴上，所述第二齿轮与所述输入轴通过所述第一离合器连接；所述第三齿轮固定套设于所述输入轴上，所述第四齿轮与所述小齿轮轴通过所述第二离合器连接。
[0025]在本方案中，小齿轮、小齿轮轴和输入轴为第一传动路径和第二传动路径的共用部分，便于调速电机变速箱与调速电机之间本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于风力发电机的调速装置，其特征在于，所述调速装置包括差动行星调速齿轮箱(3)、至少一个调速电机变速箱(4)和至少一个调速电机(5)，所述调速电机(5)与所述差动行星调速齿轮箱(3)之间均通过所述调速电机变速箱(4)连接；所述差动行星调速齿轮箱(3)包括齿圈(32)，所述调速电机变速箱(4)接合于所述齿圈(32)，所述调速电机变速箱(4)包括第一传动路径和第二传动路径，所述齿圈(32)与所述调速电机(5)的电机轴之间通过所述第一传动路径和所述第二传动路径实现传动，其中，当所述调速电机(5)处于发电状态时，所述第一传动路径处于通路状态、所述第二传动路径处于断开状态；当所述调速电机(5)处于电动状态时，所述第一传动路径处于断开状态、所述第二传动路径处于通路状态；其中，所述第一传动路径包括第一齿轮组(42,43)，所述第一齿轮组(42,43)包括相啮合的第一齿轮(42)和第二齿轮(43)，所述第一齿轮(42)接合于所述齿圈(32)，所述第二齿轮(43)连接于所述调速电机(5)，所述第一齿轮(42)的齿数Z
42
大于所述第二齿轮(43)的齿数Z
43
。2.如权利要求1所述的用于风力发电机的调速装置，其特征在于，所述调速装置还包括控制器，所述控制器用于控制所述第一传动路径和所述第二传动路径的通断。3.如权利要求2所述的用于风力发电机的调速装置，其特征在于，所述第一传动路径还包括第一离合器(41)、第一齿轮轴和第二齿轮轴，所述第一齿轮(42)固定套设在所述第一齿轮轴上，所述第二齿轮轴连接所述调速电机(5)，所述第二齿轮(43)与所述第二齿轮轴通过所述第一离合器(41)连接，所述控制器与所述第一离合器(41)电连接，用于控制所述第一离合器(41)的连接和断开；当所述第一离合器(41)处于连接状态时，所述第二齿轮(43)与所述第二齿轮轴之间的传动连通；当所述第一离合器(41)处于断开状态时，所述第二齿轮(43)与所述第二齿轮轴之间的传动断开。4.如权利要求3所述的用于风力发电机的调速装置，其特征在于，所述第二传动路径包括第二齿轮组(45,48)，所述第二齿轮组(45,48)包括相啮合的第三齿轮(45)和第四齿轮(48)，所述第三齿轮(45)连接于所述调速电机(5)，所述第四齿轮(48)接合于所述齿圈(32)。5.如权利要求4所述的用于风力发电机的调...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙永岗，康鹏举，蒋勇，钟云龙，
申请(专利权)人：上海电气风电集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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