[實用新型]一種直驅式并網風力發電機組

有效

• 申請號: 201220172404.5
• 申請日: 2012-04-20
• 公開（公告）號: CN202550587U
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 王文亮;秦明;肖珊彩
• 申請（專利權）人: 國電聯合動力技術有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;F03D9/00;F03D7/00
• 代理公司: 北京方韜法業專利代理事務所 11303
• 代理人: 遆俊臣

技術領域

本實用新型涉及一種直驅式并網風力發電機組，屬于風力發電技術應用領域。

背景技術

近幾年，隨著以英國為代表的歐洲國家大批海上風電項目的實施，海上風電已經成為亮點引起投資熱潮和各國關注。隨著海上風電在全球范圍內得到進一步的關注，越來越多的供應商投身于大型風電機組的研發競爭之中。據估計2011-2015年期間，中國的風電年平均增量在15～20GW之間，其中海上風電平均每年新增1GW左右。預計到2015年末，我國海上風電累計裝機有望達到500萬千瓦，到2020年，我國海上風電累計裝機有望達到3000萬千瓦。面對海上市場需求的迅猛增長，各國開始了越來越多的海上風電研發。為了降低海上安裝和維護成本，從而降低海上風電的發電成本，單機容量最大化是海上風電發展的一個重要的趨勢。為了適應海上風電發展的趨勢，大型海上風電機組已經產業化，超大型海上風電機組作為下一代海上機型的準備也正在設計研究中。

目前，單機容量大型化、可靠性高和維護量小已經成為海上風電機組技術發展方向。海上風電機組結構復雜，安裝、調試、維護和檢修技術難度大，建設成本高，為降低海上風電開發成本，海上風電機組單機容量不斷持續增大。海上風機的日常維護成本也極其昂貴，因此要求機組維護量盡量小。雙饋機組雖然具有如變流器容量小、電機成熟與輕小等特點，但是具有齒輪箱，使得維護成本相對高，而且控制相對復雜。無齒輪箱的直驅式風電機組相比雙饋式風電機組能有效地減少由于齒輪箱問題而造成的機組故障的維護量，可有效提高系統的運行可靠性和壽命，減少維護成本，特別適用于海上風電機組開發，有利于加快海上風電場的建設進度，是以后大型及超大型海上風電機組所必選的技術路線。

大型及超大型直驅型風電機組采用全功率變流器進行并網，如果采用一臺全功率變流器實現機組并網，將會帶來以下問題：一、變流器容量大，為滿足并網變流器電流限制的要求，需要提高變流器額定電壓值，但是高壓變流器不僅在設計上存在一定的難度，而且在成本上與低壓變流器相比會高很多，目前高壓變流器在風電應用中還不成熟；二、從機組運行可靠性上考慮，如果變流器出現任何問題導致變流器本身不能工作，這將使整個機組停止運行，整個機組的利用率與發電量將降低。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服上述現有技術問題與不足，提供一種大型直驅式并網風力發電機組，可以提高機組運行可靠性與經濟性。

為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種直驅式并網風力發電機組，包括一發電機，所述發電機的發電機轉子固定于一主軸上，所述主軸與一輪轂相連接，所述輪轂上連接有風輪葉片，所述發電機的發電機定子包含多套定子繞組，所述每一套定子繞組都通過各自的繞組出線、電機側斷路器與一套變流器相連接，所述每一套變流器再通過各自的并網斷路器連接至整個風力發電機組的升壓變壓器的低壓側三相電，所述升壓變壓器的高壓側與電網相連接。

進一步地，所述定子繞組數量為偶數，且與所述變流器數量相同。

進一步地，所述定子繞組為2套或4套。

進一步地，所述多套變流器由一個主變流器控制器進行控制，可以實現多套變流器同時并網；所述電機多套定子繞組并網后相互獨立運行，如果其中一臺或部分變流器或繞組故障，不影響其它的繞組或變流器正常運行。

進一步地，所述風力發電機組為8-15MW并網風電機組，所述輪轂中安裝有變槳調節傳動系統，所述風輪葉片為由變槳調節傳動系統控制的可統一變槳和/或獨立變槳的分段式葉片。

進一步地，所述主軸上還固定有一剎車盤。

進一步地，所述發電機為直驅式同步發電機，所述同步發電機為永磁同步發電機、常規電勵磁同步發電機、超導同步發電機中的一種。

與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果：

1、風電機組發電機采用多套定子繞組和多套變流器并網，提高系統運行可靠性。多套定子繞組和變流器相互獨立運行，如果有一臺變流器或定子繞組出現故障，將不影響其它繞組和變流器的正常運行，機組可以降容繼續運行。

2、機組采用多套變流器并聯并網，可以降低變流器的電壓等級；而且每臺變流器的容量相對低，可以使用目前風電產品成熟的變流器產品，降低了機組只采用一臺大容量變流器設計制造難度與研發成本。

3、機組采用偶數繞組設計，可以通過一定連接進行電機對拖實驗，即一部分繞組作為電動繞組，一部分繞組作為發電繞組。

4、機組中的多套變流器由一個主變流器控制器進行控制，可以實現多套變流器同時并網。