專利名稱：零位差雙定子高速永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種零位差雙定子高速永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
伴隨著世界范圍內(nèi)風(fēng)電的迅猛發(fā)展，風(fēng)電企業(yè)爆炸式增長，風(fēng)電裝機(jī)容量不斷上升，風(fēng)力發(fā)電在電網(wǎng)供電中所占比例不斷提高，因此研究適用電網(wǎng)穩(wěn)定運行，發(fā)電效率高、 成本低的風(fēng)機(jī)就成為當(dāng)務(wù)之急。目前，主流全功率機(jī)型主要有永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)和全功率鼠籠發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)。 永磁直驅(qū)由于轉(zhuǎn)速低，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)大，定子銅線需求多，所以銅耗大，效率低，一般效率點低于95%;全功率鼠籠雖然電機(jī)為高速電機(jī)，體積小，但由于異步電機(jī)所固有的特性需要電網(wǎng)提供無功支持，所以需要的全功率變流器容量大，效率也低，其經(jīng)濟(jì)性較差，而且大型變流器設(shè)計生產(chǎn)成本非常高。

實用新型內(nèi)容為解決目前全功率機(jī)型效率較低，成本較高的問題，本實用新型提供零位差雙定子高速永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案零位差雙定子高速永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，它包括葉輪，葉輪通過增速齒輪箱與雙定子高速永磁電機(jī)連接，雙定子高速永磁電機(jī)通過變流裝置與電網(wǎng)連接；所述葉輪還與主控制器連接，主控制器與變流器控制單元雙向連接；所述主控制器還通過信號調(diào)理單元與變流裝置連接。所述變流裝置包括兩套全功率變流器，全功率變流器與變流器控制模塊連接。所述雙定子高速永磁電機(jī)采用兩套零相位差繞組，兩套零相位差繞組各自獨立且分別與全功率變流器連接。本實用新型提出一種高速永磁發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)定子采用兩套零相位差繞組，兩套繞組獨立工作。由于轉(zhuǎn)速高，所以發(fā)電機(jī)體積小，銅耗低，效率高，發(fā)電機(jī)效率點在98%以上。而且由于兩套繞組各自連接變流器，兩套變流器采用一套控制裝置，降低設(shè)計難度，不但節(jié)約控制設(shè)計成本，而且大大節(jié)約了整機(jī)制造成本。兩套繞組可以共同工作，也可以根據(jù)實際情況單獨工作。該系統(tǒng)工作原理如下風(fēng)以一定的速度和攻角作用在葉輪上，使風(fēng)力機(jī)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩從而轉(zhuǎn)動，將風(fēng)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械動能，葉輪帶動齒輪箱轉(zhuǎn)動，增速齒輪箱將大轉(zhuǎn)矩能量轉(zhuǎn)化為高轉(zhuǎn)速小轉(zhuǎn)矩能量，然后通過零位差雙定子高速永磁發(fā)電機(jī)將旋轉(zhuǎn)地動能轉(zhuǎn)化為電能，發(fā)出隨風(fēng)速的變化不規(guī)則變化的電能，發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電不能直接與電網(wǎng)連接，需要經(jīng)過兩套變流裝置將變壓變頻的交流電轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)電壓大小、相位、頻率一致的交流電然后接入電網(wǎng)。有益效果本實用新型克服了傳統(tǒng)全功率風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的不足，降低單位KW發(fā)電量成本；解決了目前全功率機(jī)型效率較低，成本較高的問題。該系統(tǒng)集成度高、維護(hù)量小、功率密度大，同時全功率變流技術(shù)可以很好的滿足低電壓穿越的要求，減小對電網(wǎng)的沖擊。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；其中1葉輪，2增速齒輪箱，3雙定子高速永磁電機(jī)，4全功率變流器，5信號調(diào)理單元，6變流器控制單元，7主控制器，8變流器控制模塊。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明如圖1所示，零位差雙定子高速永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，它包括葉輪1，葉輪1通過增速齒輪箱2與雙定子高速永磁電機(jī)3連接，雙定子高速永磁電機(jī)3通過變流裝置與電網(wǎng)連接；所述葉輪2還與主控制器7連接，主控制器7與變流器控制單元6雙向連接；所述主控制器7還通過信號調(diào)理單元5與變流裝置連接。所述變流裝置包括兩套全功率變流器4，全功率變流器4與變流器控制模塊8連接。所述雙定子高速永磁電機(jī)3采用兩套零相位差繞組，兩套零相位差繞組各自獨立且分別與全功率變流器4連接。本實用新型主要包括用于吸收風(fēng)能，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為動能的葉輪1 ；增加轉(zhuǎn)速，降低轉(zhuǎn)矩用的增速齒輪箱2 ；將旋轉(zhuǎn)的動能轉(zhuǎn)化為電能的零位差雙定子永磁發(fā)電機(jī)3 ；將不規(guī)則的電能轉(zhuǎn)化為規(guī)則電能送往電網(wǎng)的兩套全功率變流器4 ；將電網(wǎng)電能參數(shù)和發(fā)電機(jī)所發(fā)電能參數(shù)進(jìn)行濾波、縮放為變流器控制模塊8可接入的信號的調(diào)理單元5 ；用于將變流器自身信息與主控制器7進(jìn)行交換并根據(jù)主控制器7具體控制指令指示變流器控制模塊8如何動作的變流器控制單元6 ；用于根據(jù)風(fēng)機(jī)信息采集系統(tǒng)采集的信息發(fā)出風(fēng)機(jī)的各種動作指令的主控制器7 ；用于將風(fēng)力機(jī)的相關(guān)信息與電網(wǎng)信息對比評價并發(fā)出變流器控制指令的變流器控制模塊8 ；變流器控制模塊8由DSP構(gòu)成，變流器控制單元6由PLC組成。并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組作為一個獨立運行的大系統(tǒng)，主控制器7是極其重要的。主控制器7根據(jù)采集到的各種風(fēng)機(jī)信息，控制整機(jī)系統(tǒng)的運行。當(dāng)風(fēng)速過高，超過系統(tǒng)的額定功率時，變槳距系統(tǒng)調(diào)節(jié)槳葉節(jié)距角，將功率控制在額定功率處；當(dāng)風(fēng)向變化時，偏航系統(tǒng)可以跟蹤風(fēng)向，使機(jī)組始終迎風(fēng)工作，并且當(dāng)系統(tǒng)因多次對風(fēng)而導(dǎo)致電纜纏繞時進(jìn)行解繞操作；變流器控制單元6用來對發(fā)電機(jī)輸出的電能進(jìn)行控制，將發(fā)電機(jī)發(fā)出的變壓變頻的電能轉(zhuǎn)變?yōu)楹銐?、恒頻的電能，然后并入電網(wǎng)，并在正常工作過程中接受主控制器7的命令實現(xiàn)輸出功率的控制，從而使機(jī)組工作在最佳風(fēng)能捕獲狀態(tài)下；而機(jī)組主控系統(tǒng)用于通過采集風(fēng)向信息，控制偏航的角度，通過采集的轉(zhuǎn)速、發(fā)電功率信息和各部件工作情況，確定槳距角的大小，調(diào)節(jié)發(fā)電量。該系統(tǒng)經(jīng)過小型試驗樣機(jī)的測試，有較高的效率，較好的功率曲線，抗干擾能力較強(qiáng)，機(jī)組體積小、重量輕，有較強(qiáng)的低電壓穿越能力，特別是在大麗風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中使用經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。
權(quán)利要求1.零位差雙定子高速永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其特征是，它包括葉輪，葉輪通過增速齒輪箱與雙定子高速永磁電機(jī)連接，雙定子高速永磁電機(jī)通過變流裝置與電網(wǎng)連接；所述葉輪還與主控制器連接，主控制器與變流器控制單元雙向連接；所述主控制器還通過信號調(diào)理單元與變流裝置連接。
2.如權(quán)利要求1所述的零位差雙定子高速永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其特征是，所述變流裝置包括兩套全功率變流器，全功率變流器與變流器控制模塊連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的零位差雙定子高速永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其特征是，所述雙定子高速永磁電機(jī)采用兩套零相位差繞組，兩套零相位差繞組各自獨立且分別與全功率變流器連接。
專利摘要本實用新型公開了零位差雙定子高速永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，它包括葉輪，葉輪通過增速齒輪箱與雙定子高速永磁電機(jī)連接，雙定子高速永磁電機(jī)通過變流裝置與電網(wǎng)連接；所述葉輪還與主控制器連接，主控制器與變流器控制單元雙向連接；所述主控制器還通過信號調(diào)理單元與變流裝置連接。所述變流裝置包括兩套全功率變流器，全功率變流器與變流器控制模塊連接。本實用新型克服了傳統(tǒng)全功率風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的不足，降低單位KW發(fā)電量成本；解決了目前全功率機(jī)型效率較低，成本較高的問題。該系統(tǒng)集成度高、維護(hù)量小、功率密度大，同時全功率變流技術(shù)可以很好的滿足低電壓穿越的要求，減小對電網(wǎng)的沖擊。
文檔編號F03D9/00GK201994685SQ20112002354
公開日2011年9月28日 申請日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月25日
發(fā)明者宋鵬, 曹書強(qiáng), 王鵬, 董書俊 申請人:北車風(fēng)電有限公司