[發明專利]無主軸變速風力發電機組及優化功率參數獲取方法

無效

• 申請號: 200910011917.0
• 申請日: 2009-06-09
• 公開（公告）號: CN101571106A
• 公開（公告）日: 2009-11-04
• 發明（設計）人: 王湘明;鄧英
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學自控技術研究所
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;F03D1/00;F03D7/02
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司
• 代理人: 朱光林

技術領域

本發明屬于風力發電技術領域，特別涉及一種無主軸變速風力發電機組及優化功率參數 獲取方法。

背景技術

大型風力發電機組的結構形式有多種多樣，通常風力發電機組結構皆為傳統的結構形式， 由主軸及主軸承支撐傳動系統，系統結構包括主軸、主軸承、齒輪箱、聯軸器和發電機，此 種結構風力發電機組的缺點是主軸長重量大，制造成本高，動力扭矩傳遞易發生較大的扭轉 不平衡，給發電機組長期穩定運行和維修帶來不便。

發明內容

針對現有大型風力發電機組結構形式的不足，本發明提供一種無主軸變速風力發電機組 及優化功率參數獲取方法，本發明風力發電機組為無主軸結構，采用風輪輪榖通過法蘭盤與 二級行星齒輪箱低速輸入軸直接連接，在優化功率獲取方法中采用自學習的方法，以達到傳 動穩定性好，發電機效率高，功率損耗小，可靠運行的目的。

本發明的技術方案是這樣實現的：該發明包括有風力發電機組裝置和優化功率參數獲取 方法，其中風力發電機組包括葉片、變距軸承、風輪輪榖、法蘭盤、主軸承、機艙底盤、風 電機組控制器、齒輪箱、剎車盤、聯軸器、繞線轉子發電機、偏航回轉支撐、塔架、繞線轉 子發電機調速裝置；

該風力發電機組的部件連接是：葉片通過變距軸承連接風輪輪榖，風輪輪榖通過法蘭盤 依次連接主軸承、齒輪箱、剎車盤、聯軸器和繞線轉子發電機，主軸承、齒輪箱、剎車盤、 聯軸器和繞線轉子發電機均位于機艙底盤上，風電機組控制器位于機艙底盤后部，機艙底盤 通過偏航回轉支撐連接塔架，繞線轉子發電機調速裝置裝配在塔架內，上述齒輪箱為二級行 星增速齒輪箱。

所述繞線轉子發電機調速裝置，為發電機提供頻率變化的勵磁電流，該繞線轉子電機調 速裝置包括調頻調速控制裝置、風機主控制器、監測控制器、轉速編碼器、第一模擬量采集 板、第二模擬量采集板、IGBT模塊1、IGBT模塊2、IGBT模塊3、IGBT模塊4、IGBT模 塊5、IGBT模塊6、觸發信號輸入板；其中調頻調速控制裝置包括CPU板、轉子側DSP控 制板、網側DSP控制板；

該裝置的連接是：風機主控制器、監測控制器、轉子側DSP控制板、網側DSP控制板、 第一模擬量采集板、第二模擬量采集板分別連接CPU板，CPU板連接觸發信號輸入板，轉速 編碼器連接轉子側DSP控制板，轉子側DSP控制板通過IGBT模塊4、IGBT模塊5、IGBT 模塊6連接觸發信號輸入板，網側DSP控制板通過IGBT模塊1、IGBT模塊2、IGBT模塊3 連接觸發信號輸入板。

采用繞線轉子發電機調速裝置勵磁調速過程如下：

選取繞線轉子電磁能量平衡方程sP_t＝P₂-r₂I₂²推得勵磁電流I₂與葉片轉速N_r的關系如公 式(1)所示，

式中：N_g為同步轉速，下角g代表電機；N_r：為葉輪轉速，下角r代表風輪轉子；r₂為轉子電 阻；Pt=12ρπAV3CPη]]>為機組的機械總功率；A為風輪少風面積；C_p為風能利用系數；V為 風速；η為傳輸系統傳輸效率；P₁為定子功率；P₂為轉子有功率；P₂＝U₂I₂COSφ；U₂為轉 子輸入電壓；COSφ為功率因數；