[實用新型]一種新型風力發電機組結構

有效

• 申請號: 201120471772.5
• 申請日: 2011-11-23
• 公開（公告）號: CN202326023U
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 畢洋基;黃國平;余勝
• 申請（專利權）人: 廣東東興風盈風電設備制造有限公司
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;H02J3/38;H02K7/10
• 代理公司: 佛山市南海智維專利代理有限公司 44225
• 代理人: 梁國杰

技術領域：

本實用新型屬于發電設備領域，特指一種新型風力發電機組結構。

背景技術：

能源已成為制約各國能源發展的瓶頸，從能源發展戰略來看，人類必須尋求一條可持續發展的能源道路，可持續能源發展的目的是發展，關鍵是可持續性。而且隨著經濟的發展，生活水平的提高，人們越來越重視所生存、居住環境的改善，環境保護意識不斷增強，迫切需要一些清潔、無污染、可再生的新能源。在目前眾多可再生能源與新能源技術開發中，發展最成熟、最具規模化開發條件和商業化發展前景、最具競爭力、潛力最大的就是風力發電。

風力發電系統工作時最重要的一點須保證隨風速、風向變化的變頻變壓電功率轉化為與電網同頻率同電壓的電功率，并且在電網電壓瞬時掉落的情況下保持與電網的連接。

長期以來，我國國內的風力發電機組一直采用雙饋異步發電機+變流器或者永磁同步發電機+全功率變流器這兩種傳統方式，這兩種傳統方式都存在著不足之處。

如圖1所示的雙饋異步發電機+變流器方式，其葉片a1旋轉，將機械動能通過主軸傳遞給齒輪箱a2，齒輪箱a2拖動雙饋異步發電機a3，雙饋異步發電機a3連接，吸收或者發出電功率；由于雙饋異步發電機a3組要對轉子勵磁，因此需要滑環和碳刷結構，這無疑增加了機組的維護點；另外在低電壓穿越方面，由于雙饋異步發電機組的變流器a4的容量僅為發電機容量的一小部分，因此在電網a5電壓瞬時掉落情況下的低電壓穿越能力非常有限。因此此種風力發電機組的運行可靠性差，需要經常維護，不是很適合于在環境比較惡劣的風力發電系統中運行。

如圖2所示的永磁同步發電機+全功率變流器方式，采用多極低速永磁同步發電機b1直接與主軸相接，利用全功率變流器b2向電網b3饋電。此方案雖然省去了齒輪箱，但是發電機體積十分龐大笨重，成本很高。

發明內容：

本實用新型的目的是為了克服上述現有技術的缺點，提供一種體積小、免維護、具有良好的低電壓穿越能力的風力發電機組結構。

為實現上述目的，本實用新型提供的技術方案為：一種新型風力發電機組結構，包括有葉片、發電機、齒輪箱和變流器，葉片轉軸與齒輪箱主軸連接，齒輪箱主軸與發電機轉子連接，變流器通過電纜連接在發電機和電網之間，所述的發電機為無刷籠型異步發電機，變流器為全功率變流器，全功率變流器的電機側變流器與無刷籠型異步發電機的定子繞組連接，電網側變流器與電網連接。

與現有技術相比，本實用新型具有以下的有益效果：

(1)本風力發電機組采用的籠型異步發電機結構簡單，省去了滑環和碳刷結構，體積小且免維護；

(2)本風力發電機組采用交-直-交全功率變流器與籠型異步發電機定子繞組連接，通過給發電機勵磁實現變速恒頻，還可以調節功率因數，能夠實現將隨風速、風向變化而變化的變頻變壓電功率轉化為電網同頻率同電壓的電功率，因此非常適合應用到變速恒頻風力發電系統中；

(3)同時本風力發電機組的籠型異步發電機通過交-直-交全功率變流器接到電網上，可減少電網諧波污染，且可根據電網需求得到相應的感性或容性無功靈活輸出，這對電網非常有利；另外在電網電壓掉落時，變流器繼續與電網連接，繼續給籠型異步發電機提供轉矩，防止機組飛車，給電網發出無功，支撐電網電壓，防止電網電壓進一步跌落導致電網崩潰，實現低電壓穿越，具有良好的電網適應性。

附圖說明：

圖1是現有的雙饋異步發電機+變流器方式的風力發電機組的結構示意圖；

圖2是現有的永磁同步發電機+全功率變流器方式的風力發電機組的結構示意圖；

圖3是本實用新型風力發電機組的結構示意圖。

具體實施方式：

現結合附圖詳細闡述本實用新型：

本風力發電機組結構如圖3所示，它包括了葉片1、齒輪箱2、無刷籠型異步發電機3(IG/SG)和交-直-交全功率變流器4；葉片1轉軸與齒輪箱2主軸駁接；齒輪箱2連接無刷籠型異步發電機，并驅動該無刷籠型異步發電機3轉動；無刷籠型異步發電機3的定子繞組連接交-直-交全功率變流器4。使用時，將本風力發電機組的無刷籠型異步發電機3通過交-直-交全功率變流器4接到電網5上。

工作時，葉片1迎風轉動，帶動齒輪箱2轉動，齒輪箱2經過變速后驅動無刷籠型異步發電機3的轉子轉動，相對于定子繞組，就會從轉子上獲得交變的磁場，使定子繞組產生交變電流，該電壓、電流幅值和頻率都變化的交變電流先經全功率變流器4的電機側變流器41轉變為直流電，然后再經網側變流器42將該直流電流變換成滿足并網要求的交流電，并饋入電網。