专利名称：一种带直流母线的风力发电机组的制作方法
技术领域：
本实用新型属于发电领域，涉及一种风力发电机组，特别是一种带直流母线的风力发电机组。
背景技术：
风能作为可再生的清洁能源，日渐成为新能源建设的重点之一。但是由于风能的主要特点是随机性与不可控性，致使风力发电机组并网运行后对主电网运行带来诸多不利影响。因此有很多发电机上不了网，或上网后“弃风”现象严重。目前风电机组主要机型有以下三种3种1、定速恒频异步风力机组，运行中转速基本不变。虽然其结构简单、运行可靠、价格便宜，但是机组运行在风能转换最佳状态下的几率比较小，因而发电能力比较低。另外运行中还需要从电力系统中吸收无功功率。2、目前较多应用的机型为双馈异步风力发电机型，虽然该机型风能转换最佳状态的几率得到了提高，但这种风力发电机组需配备变速齿轮箱和变频器，增加了机组成本和运行噪声，而且齿轮箱在运行中故障率较高，特别是漏油等较为严重，从而增加了维护工作量。交流异步发电机共同的缺点是低电压穿越能力差，脱网事故在所难免。3、直驱式交流永磁同步发电机组，该机型去掉了变速齿轮箱避免了变速齿轮箱故障问题，但是也存在着励磁不可调，功率因数无法控制以及永磁体在高温、振动等环境下存在失磁，在过流冲击下存在不可逆退磁等缺点，导致发电机报废。其次是稀土永磁材料昂贵的价格制约着该机型成本。
发明内容该实用新型的目的在于提供一种输出电压、电流相对平稳、功率因数高且运行可靠、成本低、效率高、结果简便、寿命长的一种带直流母线的风力发电机组，该机组直流母线上可同时连接多台直流发电机组；并能够与较远距离的风电场直流母线并联，形成一个小型直流电网，该电网可直接向直流负荷供电，或经逆变器、变压器并入交流电网。为实现上述目的，该实用新型的技术方案是一种带直流母线的风力发电机组，主要由风力机(1)、直流发电机O)、二极管组G)、直流母线(5)、飞轮蓄能电池(6)和逆变器 (7)组成，其特征在于由风力机(1)的传动轴直接连接直流发电机O)的转子轴，直流发电机⑵经二极管组⑷和飞轮蓄能电池(6)、逆变器(7)、励磁控制器(3)的电源线共同连接在直流母线( 上；励磁控制器C3)的调节信号取自于直流发电机( 出口二极管组(4)
> . 、r -本实用新型的另一个特征是，所述直流母线( 上可同时连接多台直流发电机组，并能够与较远距离的风电场直流母线并联，形成一个小型直流电网，该电网可直接向直流负荷供电，或经逆变器(7)、变压器( 并入交流电网。
3[0010]在直流母线(5)与直流发电机(2)之间经二极管组(4)隔离；二极管组(4)分别串接在直流发电机O)线圈出口的正极和负极上。
附图为本实用新型各部件的连接示意图，图中符号标识为1-风力机，2-直流发电机，3-励磁控制器，4- 二极管组，5-直流母线，6-飞轮蓄能电池，7-逆变器，8-变压器。
具体实施方式
以下结合附图及机组的工作原理，对本实用新型做进一步的详细描述。如图所示，一种带直流母线的风力发电机组，包括风力机(1)、直流发电机O)、 励磁控制器⑶、二极管组⑷、直流母线(5)、飞轮蓄能电池(6)逆变器(7)和变压器⑶。风力机⑴直接与直流发电机(2)转子轴连接，中间无需齿轮变速机构，风力机 (1)可以是垂直轴结构也可以是水平轴结构。直流发电机(2)采用多极电励磁式，可在较低风速的情况下做功。励磁控制器(3)是为发电机励磁线圈提供电源的装置，励磁控制器主要由DSP控制、发电机输出端口电压采样、励磁电压与电流采样等组成；当转速低时发电机输出端口电压下降，此时励磁控制器C3)将自动提高励磁输出电流，发电机输出端口电压将得到提高， 当转速高时发电机输出端口电压上升，此时励磁控制器C3)将自动降低励磁输出电流，发电机输出端口电压将会随之降低，励磁控制器C3)保证在不同转速条件下提供发电机所需要的励磁电流，从而控制发电机的输出端电压基本平稳，减少因风力机转速频繁变化对发电机的输出端电压的影响。二极管组(4)为符合发电机组最大功率电流的电力二极管组成，分别串接在直流发电机⑵线圈出口的正极和负极上，以防止风力过低甚至无风时，直流母线(5)上的电流反馈到直流发电机O)。直流母线(5)可为电力电缆或母线排，容量选择以满足发电机组并联运行时的短路电流计算，该直流母线上连接有直流发电机⑵的输出端口和飞轮蓄能电池(6)、逆变器(7)、励磁控制器(3)的电源线，并可与其它机组并联，与其他机组并联时每台机组应设保护断路器；同时该电网可直接向直流负荷供电，或经逆变器(7)、变压器(8)并入交流电网。飞轮蓄能电池(6)并联在直流母线(5)上，通过不断的从系统中吸收或释放能量来达到调节直流电压的目的，同时又可将风力充足时的盈余电量存储在飞轮蓄电池(6)中以备风力不足时使用。飞轮蓄能电池(6)的配置，可根据系统容量和电池容量选择在直流母线(5)上的配置数量，多于或少于直流发电机O)的数量均不影响本实用新型的技术范围。逆变器(7)并联在直流母线(5)上，将直流电振荡成符合并网频率的交流波形，并经过变压器(8)变换成符合并网的电压，并入交流电网。逆变器(7)和变压器(8)设置在适合交流并网的位置，一般数量少于直流发电机O)的数量。
权利要求1.一种带直流母线的风力发电机组，主要由风力机(1)、直流发电机O)、二极管组G)、直流母线(5)、飞轮蓄能电池(6)和逆变器(7)组成，其特征在于由风力机⑴的传动轴直接连接直流发电机⑵的转子轴，直流发电机⑵经二极管组⑷和飞轮蓄能电池(6)、逆变器(7)、励磁控制器(3)的电源线共同连接在直流母线( 上；励磁控制器(3)的调节信号取自于直流发电机O)出口二极管组(4)之前。
2.根据权利要求1所述的一种带直流母线的风力发电机组，其特征在于直流母线(5)上可同时连接多台直流发电机组，并能够与较远距离的风电场直流母线并联，形成一个小型直流电网，该电网可直接向直流负荷供电，或经逆变器(7)、变压器(8)并入交流电网。
3.根据权利要求1所述的一种带直流母线的风力发电机组，其特征还在于在直流母线( 与直流发电机( 之间经二极管组(4)隔离；二极管组(4)分别串接在直流发电机(2)线圈出口的正极和负极上。
专利摘要本实用新型公开了一种带直流母线的风力发电机组，主要由风力机、直流发电机、二极管组、直流母线、飞轮蓄能电池和逆变器组成，其风力机的传动轴直接连接直流发电机的转子轴，直流发电机经二极管组和飞轮蓄能电池、逆变器、励磁控制器的电源线共同连接在直流母线上；励磁控制器的调节信号取自于直流发电机出口二极管组之前。其优点在于输出电压、电流相对平稳、功率因数高且运行可靠、成本低、效率高、结果简便、寿命长。另外，直流母线上可同时连接多台直流发电机组；并能够与较远距离的风电场直流母线并联，形成一个小型直流电网，该电网可直接向直流负荷供电，或经逆变器、变压器并入交流电网。
文档编号H02J3/38GK202333833SQ20112044017
公开日2012年7月11日 申请日期2011年10月31日 优先权日2011年10月31日
发明者许征鹏, 魏云 申请人:许征鹏