[實用新型]直驅式交流勵磁風力發電機系統

無效

• 申請號: 200720190808.6
• 申請日: 2007-12-14
• 公開（公告）號: CN201167296Y
• 公開（公告）日: 2008-12-17
• 發明（設計）人: 張勇
• 申請（專利權）人: 張勇
• 主分類號: H02P9/42
• 分類號: H02P9/42;H02P9/14;H02M5/44
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1、一種直驅式交流勵磁風力發電機系統，其特征在于，所述風力發電機系統主要包括風力發電機葉輪[301]，發電機單元[302]，發電機單元的定子繞組[303]，定子側變換器[304]，直流母線平波電容器[305]，網側變換器[306]，直流母線[307]，轉子側變換器[308]，傳動軸[309]，發電機單元的轉子繞組[310]，以及變壓器[311]；并且所述發電機單元[302]通過所述傳動軸[309]直接與所述葉輪[301]相連；所述定子側變換器[304]的交流側與所述發電機單元[302]的定子繞組[303]連接，所述定子側變換器[304]將由發電機定子發出的頻率變化的交流電轉化為直流電，然后該直流電經由定子側變換器[304]的直流側通過直流母線[307]向直流母線平波電容器[305]充電；所述轉子側變換器[308]的直流側與所述直流母線[307]相連，從所述直流母線[307]吸收電能，將直流電轉化為頻率和幅值都可控的交流電，然后該交流電經由轉子側變換器[308]的交流側通過所述發電機單元[302]的轉子繞組[310]向發電機提供勵磁電流，該勵磁電流在發電機轉子氣隙中產生旋轉磁場；網側變換器[306]的直流側與直流母線相連，從所述直流母線吸收電能，將直流電轉化為工頻交流電，該交流電通過所述變壓器[311]向電網輸送電能。

2、如權利要求1所述的風力發電機系統，其特征在于：風力發電機葉輪軸與發電機轉子軸直接相連，中間不配置增速裝置；發電機轉子的極數為多極配置。

3、如權利要求1所述的風力發電機系統，其特征在于：所述轉子側變換器的交流側與發電機轉子繞組的連接可以通過電滑環連接或采用繞線式等無刷結構連接。

4、如權利要求1所述的風力發電機系統，其特征在于：所述勵磁系統可以采用混合勵磁方式：多個永磁極和多個電勵磁極構成勵磁系統。

5、如權利要求1所述的風力發電機系統，其特征在于：所述定子側變換器是由二極管構成的三相全橋不控整流器；所述轉子側變換器和所述網側變換器采用三相全橋全控逆變器配置；該逆變器拓撲結構可以采用多重化和多電平技術來實現抑制諧波并增加變換器容量。

6、如權利要求5所述的風力發電機系統，其特征在于：所述逆變器由電力電子開關元件組成，這些開關元件可以是三極管BJT，可關斷晶閘管GTO，電力場效應晶體管P-MOSFET，絕緣門極晶體管IGBT，注入增強門極晶體管IEGT，MOS控制晶閘管MCT，集成門極換流晶閘管IGCT，靜電感應晶體管SIT，靜電感應晶閘管SITH組成。

7、如權利要求1所述的風力發電機系統，其特征在于：所述定子側變換器，所述轉子側變換器和所述網側變換器的直流側與直流母線相連，所述直流母線可以配置直流平波電容器，也可以不配置直流平波電容器。

8、如權利要求1所述的風力發電機系統，其特征在于：多個風力發電機系統可以公用一個直流母線和一個網側逆變器；直流母線也可以作為直流線路輸送直流電能。

9、如權利要求1所述的風力發電機系統，其特征在于：轉子側變換器和網側變換器也可以采用電流型變換器結構。

10、一種直驅式交流勵磁風力發電機系統轉子側變換器的控制系統，其特征在于，所述控制系統主要由測量模塊、控制模塊和執行模塊構成；

所述測量模塊測量發電機轉速，風速和系統輸出功率；所述控制模塊對所述測量模塊的輸出信號進行分析處理，使風力發電機系統根據風速的不同分別運行在最佳轉速跟蹤模式和定轉速模式，相應的轉子電流頻率控制運行在最佳勵磁功率損耗模式和最大勵磁功率限制模式；執行模塊將控制信號轉換為控制電力電子開關元件導通或關斷的脈沖信號，并將脈沖信號發送到電力電子開關元件。

11、一種直驅式交流勵磁風力發電機系統網側變換器的控制系統，其特征在于，所述控制系統主要由測量模塊、控制模塊和執行模塊構成；

所述測量模塊測量所述直流母線的電壓和風力發電機系統輸送到電網的無功功率和電網的電壓；所述控制模塊對所述測量模塊的輸出信號進行分析處理，使直流電壓運行在定電壓模式；使所述網側變換器交流側運行在定無功功率模式或定電壓模式；執行模塊將控制信號轉換為控制電力電子開關元件導通或關斷的脈沖信號，并將脈沖信號發送到電力電子開關元件。