[發明專利]雙轉子永磁同步波浪發電系統

在審

• 申請號: 201810402429.1
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108667250A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 方紅偉;宋如楠
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02K16/02
• 分類號: H02K16/02;H02K11/30
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

本發明涉及一種雙轉子永磁同步波浪發電系統，包括雙轉子電機，兩套波浪能轉換裝置，所述雙轉子電機包括外側帶有永磁體的內轉子、內側帶有永磁體的外轉子、帶繞組的電機定子和控制器，內轉子和外轉子的輸入端口各與一套波浪能轉換裝置相連，沿徑向由內到外分別布置內轉子的轉子鐵心及其外表面永磁體，定子，外轉子的轉子鐵心及其內表面永磁體，定子繞組呈環狀分布，纏繞在定子內外槽中，即線圈的一個邊在定子鐵心的外槽中，一個邊在定子鐵心的內槽中，所述控制器分別對內轉子和外轉子進行獨立的控制，輸出功率是內轉子和外轉子的總和功率，控制器根據所接收到的轉速檢測信號，對內轉子和外轉子的工作模式和輸出功率進行協調控制。

技術領域

本發明屬于波浪發電控制領域，具體涉及一種用于波浪發電的雙轉子發電系統。

背景技術

海洋中蘊含著豐富的可再生能源，其中包括，潮汐能，波浪能，溫差能，鹽差能和海流能等等形式。波浪能作為海洋能源中蘊藏最為豐富的能源之一，對波浪能發電技術的開發與利用已成為研究熱點。而在波浪發電場合中，波浪發電機是波浪能轉換(Wave EnergyConversion,WEC)系統的重要組成部分，它的性能對波浪發電系統的穩定運行和輸出功率的波動有很大影響。雙轉子永磁同步電機與普通永磁同步電機相比，具有多種優勢，無論是從功率密度還是從效率角度，都有很大程度的提升。雙轉子電機是具有多端口的機電能量轉換裝置，將其應用在波浪發電場合可以促進多種工作模式的實現。此外，雙轉子永磁同步電機應用在波浪發電場合中可以避免機械齒輪箱的使用，簡化了傳動裝置，克服了機械齒輪傳動裝置所固有的機械疲勞、摩擦損耗、振動噪聲，可靠性低等缺點。雖然這種電機的應用具有較多的優勢，國內外相關學者也在雙轉子電機的拓撲結構及控制方法上做出了一定的探索，但其控制方式仍然相對復雜。

發明內容

本發明針對以上問題，設計發明了一種基于雙轉子永磁同步電機的波浪發電系統，通過其控制方式提高WEC系統的運行效率，實現最大波浪能捕獲，同時避免使用了復雜的機械齒輪箱機構，消除了齒輪箱給WEC系統造成的效率低、穩定性差、以及可控帶寬窄等缺點。技術方案如下：

一種雙轉子永磁同步波浪發電系統，其特征在于，包括雙轉子電機，兩套波浪能轉換裝置，所述雙轉子電機包括外側帶有永磁體的內轉子、內側帶有永磁體的外轉子、帶繞組的電機定子和控制器，內轉子和外轉子的輸入端口各與一套波浪能轉換裝置相連，沿徑向由內到外分別布置內轉子的轉子鐵心及其外表面永磁體，定子，外轉子的轉子鐵心及其內表面永磁體，定子繞組呈環狀分布，纏繞在定子內外槽中，即線圈的一個邊在定子鐵心的外槽中，一個邊在定子鐵心的內槽中，所述控制器分別對內轉子和外轉子進行獨立的控制，輸出功率是內轉子和外轉子的總和功率，控制器根據所接收到的轉速檢測信號，對內轉子和外轉子的工作模式和輸出功率進行協調控制。

本發明的有益效果如下：

1)該電機可通過雙轉子輸入利用相位互補式控制實現變剛度控制和系統功率輸出平滑，從而提高系統輸出穩定性。

2)該電機能提高最大波浪捕獲效率。

3)該電機具有很高的功率密度和轉矩密度。

4)該電機避免使用了復雜的機械齒輪箱結構，克服了機械齒輪傳動裝置所固有的機械疲勞、摩擦損耗、振動噪聲，可靠性低等缺點。

5)該電機結構簡單、緊湊、體積小、重量輕，工藝簡單。

6)可使用價格相對低廉的鐵氧體等永磁材料降低成本，但仍可保證電機具有較高的功率密度和轉矩密度。

附圖說明

圖1是雙轉子永磁同步電機的結構示意圖。

圖中，1為電機外轉子鐵心，2為外轉子永磁體，3為定子繞組，4為內轉子永磁體，5為電機內轉子鐵心，6為電機定子。

圖2是雙轉子永磁同步電機控制系統圖。