[發明專利]一種半直驅串列雙風輪風電機組

在審

• 申請號: 202011380866.1
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112302878A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 郭小江;唐巍;李新凱;葉昭良;閆姝;付明志;秦猛;勞文欣
• 申請（專利權）人: 中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司;華能海上風電科學技術研究有限公司
• 主分類號: F03D9/25
• 分類號: F03D9/25;F03D1/02;F03D7/02;F03D7/04;F03D15/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李鵬威

本發明公開了一種半直驅串列雙風輪風電機組，包括雙轉子發電機，所述雙轉子發電機由外到里依次設置外轉子、外定子、隔磁層、內定子和內轉子，所述外轉子套設在外定子上構成前風輪發電機，所述內定子套設在內轉子上構成后風輪發電機，所述前風輪發電機套設在所述后風輪發電機上；在結構、電磁、控制上實現完全解耦，從而實現兩風輪轉速協同控制，以機組整體出力最優為目標，提高風能利用率，減小風輪直徑，降低風力發電機組度電成本，使機組整體效率達到最高。

技術領域

本發明屬于風力發電機組技術領域，具體屬于一種半直驅串列雙風輪風電機組。

背景技術

隨著風電裝機容量的快速發展，目前主流風電機組采用單風輪水平軸形式，且朝著大型化發展，但隨著風電機組大型化發展，其核心關鍵技術受到諸多限制，迫切需要發展新形式高效風能轉換裝置。

串列式雙風輪結構形式以其高效率、關鍵核心設備成熟受到重視。但是目前現有報道的雙風輪機組采用兩風輪共軸或通過錐形齒輪連接至主軸，前述結構形式兩風輪只能同轉速，不能實現兩風輪轉速獨立控制，即兩風輪不能實現解耦，進而導致兩風輪不能在各自的高效區運行，導致所述機組整機效率偏低。

發明內容

為了解決現有技術中串列式雙風輪機組在運行上未能解耦，運行效率偏低的問題，本發明提供一種具有傳動解耦的半直驅串列雙風輪風電機組，在結構、電磁、控制上實現完全解耦，從而實現兩風輪轉速協同控制，以機組整體出力最優為目標，提高風能利用率，減小風輪直徑，降低風力發電機組度電成本，使機組整體效率達到最高。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種半直驅串列雙風輪風電機組，包括雙轉子發電機，所述雙轉子發電機由外到里依次設置外轉子、外定子、隔磁層、內定子和內轉子，所述外轉子套設在外定子上構成前風輪發電機，所述內定子套設在內轉子上構成后風輪發電機，所述前風輪發電機套設在所述后風輪發電機上；

所述前風輪發電機的輸出軸與所述后風輪發電機的輸出軸同軸并且方向相反，所述前風輪發電機和后風輪發電機之間設置有隔磁層；

所述前風輪發電機的輸出軸連接前齒輪箱，所述前齒輪箱通過主軸連接雙風輪中的前風輪；所述后風輪發電機的輸出軸連接后齒輪箱，所述后齒輪箱通過主軸連接雙風輪中的后風輪。

進一步的，所述前風輪布置在上風向，所述后風輪布置在下風向，所述前風輪和后風輪旋轉方向相反。

進一步的，所述主軸包括前主軸和后主軸，所述前輪齒輪箱中的低速齒通過前主軸與前風輪連接，所述前齒輪箱高速齒與雙轉子發電機的前風輪發電機連接；后齒輪箱的低速齒通過后主軸與后風輪連接，后齒輪箱的高速軸與后風輪發電機連接；所述主軸上還設置有滑環。

進一步的，所述外轉子和外定子之間設置有氣隙，所述內定子和內轉子之間設置有氣隙，所述外轉子和所述內轉子為永磁轉子，所述外定子和所述內定子為繞組定子。

進一步的，所述雙轉子發電機中內定子與外定子通過隔磁層進行隔離，所述隔磁層為隔磁材料，所述隔磁層用于將內轉子與外轉子的電磁進行隔離。

進一步的，所述前主軸通過聯軸器與所述前齒輪箱低速齒連接，所述后主軸通過聯軸器與所述后齒輪箱低速齒連接。

進一步的，所述外轉子通過法蘭或螺栓與前齒輪箱高速軸連接；內轉子的輸出軸通過聯軸器與后齒輪箱高速軸連接。

進一步的，所述外轉子前段設置有外轉子前軸承，所述外轉子后段設置有外轉子后軸承，所述外轉子前軸承和外轉子后軸承分別固定在所述外定子的前段和后段，所述外轉子前軸承和外轉子后軸承用于支撐所述外轉子。

進一步的，所述內轉子前段設置有內轉子前軸承，所述內轉子后段設置有內轉子后軸承，所述內轉子前軸承和所述內轉子后軸承分別固定在所述內定子的前段和后段，所述用于內轉子前軸承和所述內轉子后軸承支撐所述內轉子。