[實用新型]混合型風力發電機組

有效

• 申請號: 200820110240.7
• 申請日: 2008-08-27
• 公開（公告）號: CN201260146Y
• 公開（公告）日: 2009-06-17
• 發明（設計）人: 王潞鋼
• 申請（專利權）人: 華銳風電科技有限公司
• 主分類號: H02P9/00
• 分類號: H02P9/00;H02P9/04
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司
• 代理人: 徐樂慧;張 瑾

技術領域

本實用新型涉及風力發電技術領域，尤指一種新型的混合型風力發電機組。

背景技術

現有的風力發電機組技術按照發電機轉速可調與否，可分為兩大類：定速和變速技術方案。

1、兆瓦級以下的風力發電機組大多采用定速技術方案。

定速技術方案的風力發電機組主要包括：葉片、輪轂、齒輪箱和異步發電機。其中異步發電機可采用變極對數形式的雙速異步發電機，以拓寬一些轉速范圍。

由于沒有調速裝置變頻器，采用定速技術方案的風力發電機組，其發電機轉速變化范圍較小，低風速時風能利用系數較低。

2、兆瓦級以上的風力發電機組，大多采用變速技術方案。相對于定速風力發電機組，在低風速時風能利用系數有不同程度的提高。

采用變速技術的主流風力發電技術方案主要為以下兩種：

第一種技術方案，常稱為雙饋型技術方案，主要包括：葉片、輪轂、齒輪箱、雙饋發電機和變頻器。

第二種技術方案，常稱為直驅型技術方案，主要包括：葉片、輪轂、永磁同步發電機或外勵磁同步發電機和變頻器。

其中雙饋型技術方案的主要優勢是：成本低，易實現，綜合性價比好。

出于降低變頻器容量、成本和發電效率考慮，雙饋型技術方案中雙饋發電機的轉速范圍一般只有同步轉速的正負30％，從而導致低風速時風能利用系數降低。

直驅型技術方案的主要優勢是：省去了齒輪箱；相對于雙饋型技術方案而言，轉速范圍稍寬，低風速時風能利用系數有一定程度提高；由于采用低速發電機，直驅型風力發電機組的整機價格相對于雙饋型風力發電機組的整機價格顯著上升。

出于降低變頻器成本的考慮，直驅型技術方案的機側變頻器可采取二極管整流加升壓電路(boost?circuit)，因此同步發電機轉速不能太低，從而導致低風速時風能利用系數降低。

以上技術方案及其若干種變形的共同特點為：

1、采用單一發電機發電。

2、在可接受的成本范圍內，很難調節發電機在極低轉速下的運行，低風速時風能利用系數都會明顯降低。

3、由于轉速范圍的限制，風力發電機組只能保持某一風速段下風能利用系數恒定最佳，為增大低風速下風力發電機組的發電量，一般設定該風速段的最高風速值比額定風速低些，因此實際風力發電機組中，較低風速和接近額定風速時，風能利用系數都比較低。

4、低速時由于發電量較小，傳動鏈(含齒輪箱、發電機和變頻器)的效率顯著降低。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種混合型風力發電機組，利用該風力發電機組在低風速直至額定風速時，能實現風能利用系數保持恒定最佳，傳動鏈保持高效率且具有一定的冗余功能。

本實用新型中的混合型風力發電機組包括

輪轂；

安裝在所述輪轂上能隨風轉動的葉片；

雙饋發電機，所述雙饋發電機的轉子電連接有變頻器，所述雙饋發電機的定子與電網直接電連接；

小功率發電機，所述小功率發電機的定子電連接有變頻器；

所述兩個變頻器與所述雙饋發電機、小功率發電機連接的相反一端分別獨立與所述電網電連接；

所述雙饋發電機與所述小功率發電機的轉子同軸連接后經齒輪箱與所述輪轂連接。

所述兩個變頻器均包括有與所述雙饋發電機、小功率發電機電連接的機側變頻器及與所述電網電連接的網側變頻器。

所述小功率發電機連接的所述變頻器包括有與所述小功率發電機電連接的二極管整流器及與所述電網電連接的網側變頻器。

所述兩個變頻器的所述網側變頻器為共直流母線連接。

所述兩個變頻器包含有同一套網側變頻器。

所述雙饋發電機與所述小功率發電機安裝在一個機殼內。

所述小功率發電機為永磁同步發電機或鼠籠異步發電機。

采用上述技術方案所獲得的有益效果是：

1、低風速直至額定風速時，葉片保持最佳葉尖速比，風能利用系數保持恒定最佳；

2、低風速時，雖然發電量較小，但通過切換至小功率發電機和對應的小變頻器，傳動鏈效率仍保持較高。

3、本技術方案還具有一定的冗余功能：當一臺發電機及其相適應的變頻器損壞時，通過投入另一臺發電機及其相適應的變頻器運行，仍能保持風力發電機組處于發電狀態。

4、相對于直驅型技術方案成本低。

5、容易實現低電壓穿越功能。

附圖說明

圖1是混合型風力發電機組的組成示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本實用新型中的具體實施例作進一步詳細說明。