[發明專利]繞線型外轉子無刷雙饋發電機及其控制裝置

有效

• 申請號: 200710057333.8
• 申請日: 2007-05-15
• 公開（公告）號: CN101051778A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: 王華君;楊彥杰;商建鋒
• 申請（專利權）人: 天津市新源電氣科技有限公司
• 主分類號: H02K17/42
• 分類號: H02K17/42;H02K17/44;H02K19/16;H02K19/38;H02K3/04;H02K3/28;H02K5/04;H02P9/04;H02P9/14;F03D9/00;F03D7/00
• 代理公司: 天津伊加知識產權代理有限公司
• 代理人: 王念冬;璩俊秀

技術領域

本發明涉及風力發電機，特別是變速恒頻繞線型外轉子無刷雙饋發電機 及其控制裝置。

背景技術

習知技術雙饋感應發電機作為變速恒頻型機組，在水電站、抽水蓄能電 站，特別是在大型風力發電機組中得到廣泛應用，因其機組可以變速恒頻運 行的特點，使發電機組的能量轉換效率大大提高；又因其通過轉子側的小功 率變流裝置調控發電機組的有功和無功，機組的控制特性和控制成本令人非 常滿意。由于大型MW級風力發電機組轉速很低，一般在15-35rpm，如此低的 轉速將會使電機極對數增加、電機幾何尺寸和重量都大大增加。目前的辦法 是通過增速齒輪箱升速，齒輪箱效率可達到97％、雖然故障率較高，但此辦法 可選用高速雙饋感應發電機，一般為4/6極電機，從而減輕電機制造和成本 上的麻煩。隨著海上風電場機組容量的增大如3-5MW機組、甚至10MW容量的 機組已在研發中。此型機組的可靠性，主要是由滑環和齒輪箱故障導致的停 機，已成為突出問題，出于對風電機組可靠性、系統轉換效率和機組綜合成 本的考慮，永磁直驅型同步風力發電機組便應運而生。中國專利 CN200410003089.3公開了一種MW級直接驅動永磁外轉子同步風力發電機，它 采用多極外轉子結構。該發電機包括固定軸、轉動軸、線圈繞組、永磁磁鋼、 鐵芯、定子和外轉子，其中轉動軸通過軸承安裝于固定軸上，定子通過定子 支架安裝于固定軸上，外轉子通過轉子支架安裝于轉動軸上，在繞組線圈和 定子支架之間可以設有軸向的冷卻通風道；在外轉子和定子之間的迎風面設 有保護罩。該機組去掉損失系統效率、故障頻繁的增速齒輪箱，沒有傳輸大 電流的滑環電刷，采用永磁材料勵磁，勵磁損耗降低，發電機發出頻率變化 的低頻交流電，通過全功率變頻器并網，從而實現風電機組的變速恒頻發電。 永磁直驅型同步風力發電機組由于其良好的可靠性，很高的系統效率，雖機 組費用高于前者、但其維護成本低等諸多優勢。此機型存在電機直徑尺寸龐 大，安裝運輸不便，發電機與全功率變流器成本高，發電機運行不便進行無 功調節等技術缺陷。

發明內容

本發明所要解決的問題在于，克服襲用技術存在的上述缺陷，而提供一 種繞線型外轉子無刷雙饋發電機及其控制裝置。

本發明目的之一是提供一種繞線型外轉子無刷雙饋發電機；

本案目的之二是提供一種繞線型外轉子無刷雙饋發電機的控制裝置。

本案解決繞線型外轉子無刷雙饋發電機技術問題是采取以下技術方案來 實現：依據本發明提供的一種繞線型外轉子無刷雙饋發電機，包括發電機主 體、定子、轉子、風機葉片、輪轂，風機葉片安裝在輪轂上，在發電機主體 內，轉子相對定子旋轉的構造設置，風機葉片帶動輪轂驅動轉子旋轉，其中， 主體內設置外轉子式發電機和勵磁機，發電機和勵磁機轉子同軸安裝，發電 機和勵磁機軸向串聯結構設置；發電機和勵磁機各自獨立磁路，發電機轉子 繞組極對數與發電機定子繞組極對數相同，勵磁機轉子繞組極對數與勵磁機 定子繞組極對數相同。

本案解決繞線型外轉子無刷雙饋發電機技術問題還可依以下技術措施進 一步實現：

前述的繞線型外轉子無刷雙饋發電機，其中，發電機由發電機定子鐵芯、 裝在此鐵芯槽中的發電機定子繞組、發電機轉子鐵芯、裝在此鐵芯槽中的發 電機轉子繞組組成，發電機轉子在發電機定子外側圍繞發電機定子旋轉，發 電機定子鐵芯和發電機轉子鐵芯之間設有發電機氣隙，發電機定子繞組并聯 連接發電機助磁裝置；發電機助磁裝置安裝于內定子輸出軸圓筒形空間內。

前述的繞線型外轉子無刷雙饋發電機，其中，勵磁機由勵磁機定子鐵芯、 裝在此鐵芯槽中的勵磁機定子繞組、勵磁機轉子鐵芯、裝在此鐵芯槽中的勵 磁機轉子繞組組成，勵磁機轉子在勵磁機定子外側圍繞勵磁機定子旋轉，勵 磁機定子鐵芯與勵磁機轉子鐵芯之間設有勵磁機氣隙，勵磁機定子繞組相連 有勵磁裝置；勵磁裝置安裝于內定子輸出軸圓筒形空間內；

勵磁機定子鐵芯和發電機定子鐵芯分別安裝勵磁機定子外殼和發電機定 子外殼外側，兩外殼與電機支撐板連接成一個整體；

勵磁機轉子鐵芯與發電機轉子鐵芯安裝在同一個電機外殼內，通過電機 左軸承和電機右軸承支撐兩轉子圍繞定子旋轉。

前述的繞線型外轉子無刷雙饋發電機，其中，發電機轉子繞組和勵磁機 轉子繞組為繞線式波繞組結構、星形接線方式，勵磁機轉子繞組通過轉子繞 組連接線與發電機轉子繞組反相序連接。