专利名称：零位差双定子高速永磁风力发电机系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种零位差双定子高速永磁风力发电机系统。
背景技术：
伴随着世界范围内风电的迅猛发展，风电企业爆炸式增长，风电装机容量不断上升，风力发电在电网供电中所占比例不断提高，因此研究适用电网稳定运行，发电效率高、 成本低的风机就成为当务之急。目前，主流全功率机型主要有永磁直驱式风力发电机和全功率鼠笼发电机结构。 永磁直驱由于转速低，导致发电机结构大，定子铜线需求多，所以铜耗大，效率低，一般效率点低于95%;全功率鼠笼虽然电机为高速电机，体积小，但由于异步电机所固有的特性需要电网提供无功支持，所以需要的全功率变流器容量大，效率也低，其经济性较差，而且大型变流器设计生产成本非常高。
实用新型内容为解决目前全功率机型效率较低，成本较高的问题，本实用新型提供零位差双定子高速永磁风力发电机系统。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案零位差双定子高速永磁风力发电机系统，它包括叶轮，叶轮通过增速齿轮箱与双定子高速永磁电机连接，双定子高速永磁电机通过变流装置与电网连接；所述叶轮还与主控制器连接，主控制器与变流器控制单元双向连接；所述主控制器还通过信号调理单元与变流装置连接。所述变流装置包括两套全功率变流器，全功率变流器与变流器控制模块连接。所述双定子高速永磁电机采用两套零相位差绕组，两套零相位差绕组各自独立且分别与全功率变流器连接。本实用新型提出一种高速永磁发电机，该发电机定子采用两套零相位差绕组，两套绕组独立工作。由于转速高，所以发电机体积小，铜耗低，效率高，发电机效率点在98%以上。而且由于两套绕组各自连接变流器，两套变流器采用一套控制装置，降低设计难度，不但节约控制设计成本，而且大大节约了整机制造成本。两套绕组可以共同工作，也可以根据实际情况单独工作。该系统工作原理如下风以一定的速度和攻角作用在叶轮上，使风力机产生旋转力矩从而转动，将风能转变成机械动能，叶轮带动齿轮箱转动，增速齿轮箱将大转矩能量转化为高转速小转矩能量，然后通过零位差双定子高速永磁发电机将旋转地动能转化为电能，发出随风速的变化不规则变化的电能，发电机发出的交流电不能直接与电网连接，需要经过两套变流装置将变压变频的交流电转化为与电网电压大小、相位、频率一致的交流电然后接入电网。有益效果本实用新型克服了传统全功率风力发电技术的不足，降低单位KW发电量成本；解决了目前全功率机型效率较低，成本较高的问题。该系统集成度高、维护量小、功率密度大，同时全功率变流技术可以很好的满足低电压穿越的要求，减小对电网的冲击。
图1为本实用新型的结构示意图；其中1叶轮，2增速齿轮箱，3双定子高速永磁电机，4全功率变流器，5信号调理单元，6变流器控制单元，7主控制器，8变流器控制模块。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明如图1所示，零位差双定子高速永磁风力发电机系统，它包括叶轮1，叶轮1通过增速齿轮箱2与双定子高速永磁电机3连接，双定子高速永磁电机3通过变流装置与电网连接；所述叶轮2还与主控制器7连接，主控制器7与变流器控制单元6双向连接；所述主控制器7还通过信号调理单元5与变流装置连接。所述变流装置包括两套全功率变流器4，全功率变流器4与变流器控制模块8连接。所述双定子高速永磁电机3采用两套零相位差绕组，两套零相位差绕组各自独立且分别与全功率变流器4连接。本实用新型主要包括用于吸收风能，将风能转化为动能的叶轮1 ；增加转速，降低转矩用的增速齿轮箱2 ；将旋转的动能转化为电能的零位差双定子永磁发电机3 ；将不规则的电能转化为规则电能送往电网的两套全功率变流器4 ；将电网电能参数和发电机所发电能参数进行滤波、缩放为变流器控制模块8可接入的信号的调理单元5 ；用于将变流器自身信息与主控制器7进行交换并根据主控制器7具体控制指令指示变流器控制模块8如何动作的变流器控制单元6 ；用于根据风机信息采集系统采集的信息发出风机的各种动作指令的主控制器7 ；用于将风力机的相关信息与电网信息对比评价并发出变流器控制指令的变流器控制模块8 ；变流器控制模块8由DSP构成，变流器控制单元6由PLC组成。并网型风力发电机组作为一个独立运行的大系统，主控制器7是极其重要的。主控制器7根据采集到的各种风机信息，控制整机系统的运行。当风速过高，超过系统的额定功率时，变桨距系统调节桨叶节距角，将功率控制在额定功率处；当风向变化时，偏航系统可以跟踪风向，使机组始终迎风工作，并且当系统因多次对风而导致电缆缠绕时进行解绕操作；变流器控制单元6用来对发电机输出的电能进行控制，将发电机发出的变压变频的电能转变为恒压、恒频的电能，然后并入电网，并在正常工作过程中接受主控制器7的命令实现输出功率的控制，从而使机组工作在最佳风能捕获状态下；而机组主控系统用于通过采集风向信息，控制偏航的角度，通过采集的转速、发电功率信息和各部件工作情况，确定桨距角的大小，调节发电量。该系统经过小型试验样机的测试，有较高的效率，较好的功率曲线，抗干扰能力较强，机组体积小、重量轻，有较强的低电压穿越能力，特别是在大丽风力发电机组中使用经济效益十分明显。
权利要求1.零位差双定子高速永磁风力发电机系统，其特征是，它包括叶轮，叶轮通过增速齿轮箱与双定子高速永磁电机连接，双定子高速永磁电机通过变流装置与电网连接；所述叶轮还与主控制器连接，主控制器与变流器控制单元双向连接；所述主控制器还通过信号调理单元与变流装置连接。
2.如权利要求1所述的零位差双定子高速永磁风力发电机系统，其特征是，所述变流装置包括两套全功率变流器，全功率变流器与变流器控制模块连接。
3.如权利要求1或2所述的零位差双定子高速永磁风力发电机系统，其特征是，所述双定子高速永磁电机采用两套零相位差绕组，两套零相位差绕组各自独立且分别与全功率变流器连接。
专利摘要本实用新型公开了零位差双定子高速永磁风力发电机系统，它包括叶轮，叶轮通过增速齿轮箱与双定子高速永磁电机连接，双定子高速永磁电机通过变流装置与电网连接；所述叶轮还与主控制器连接，主控制器与变流器控制单元双向连接；所述主控制器还通过信号调理单元与变流装置连接。所述变流装置包括两套全功率变流器，全功率变流器与变流器控制模块连接。本实用新型克服了传统全功率风力发电技术的不足，降低单位KW发电量成本；解决了目前全功率机型效率较低，成本较高的问题。该系统集成度高、维护量小、功率密度大，同时全功率变流技术可以很好的满足低电压穿越的要求，减小对电网的冲击。
文档编号F03D9/00GK201994685SQ20112002354
公开日2011年9月28日 申请日期2011年1月25日 优先权日2011年1月25日
发明者宋鹏, 曹书强, 王鹏, 董书俊 申请人:北车风电有限公司