[发明专利]绕线型内转子无刷双馈发电机及其控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电机，特别是变速恒频绕线型内转子无刷双馈发电机及其控制装置。

背景技术

习知技术双馈感应发电机作为变速恒频型机组，在水电站、抽水蓄能电站，特别是在大型风力发电机组中得到广泛应用，因其机组可以变速恒频运行的特点，使发电机组的能量转换效率大大提高；又因其通过转子侧的小功率变流装置调控发电机组的有功和无功，机组的控制特性和控制成本令人非常满意。由于大型MW级风力发电机组转速很低，一般在15-35rpm，如此低的转速将会使电机极对数增加、电机几何尺寸和重量都大大增加。目前的办法是通过增速齿轮箱升速，齿轮箱效率可达到97％、虽然故障率较高，但此办法可选用高速双馈感应发电机，一般为4/6极电机，从而减轻电机制造和成本上的麻烦。随着海上风电场机组容量的增大如3-5MW机组、甚至10MW容量的机组已在研发中。此型机组的可靠性，主要是由滑环和齿轮箱故障导致的停机，已成为突出问题，出于对风电机组可靠性、系统转换效率和机组综合成本的考虑，永磁直驱型同步风力发电机组便应运而生。中国专利CN200410003089.3公开了一种MW级直接驱动永磁外转子同步风力发电机，它采用多极外转子结构。该发电机包括固定轴、转动轴、线圈绕组、永磁磁钢、铁芯、定子和外转子，其中转动轴通过轴承安装于固定轴上，定子通过定子支架安装于固定轴上，外转子通过转子支架安装于转动轴上，在绕组线圈和定子支架之间可以设有轴向的冷却通风道；在外转子和定子之间的迎风面设有保护罩。该机组去掉损失系统效率、故障频繁的增速齿轮箱，没有传输大电流的滑环电刷，采用永磁材料励磁，励磁损耗降低，发电机发出频率变化的低频交流电，通过全功率变频器并网，从而实现风电机组的变速恒频发电。永磁直驱型同步风力发电机组由于其良好的可靠性，很高的系统效率，虽机组费用高于前者、但其维护成本低等诸多优势。此机型存在电机直径尺寸庞大，安装运输不便，发电机与全功率变流器成本高，不方便进行发电机运行无功调节等技术缺陷。

发明内容

本发明所要解决的问题在于，克服袭用技术存在的上述缺陷，而提供一种绕线型内转子无刷双馈发电机及其控制装置。

本发明目的之一是提供一种绕线型内转子无刷双馈发电机；

本案目的之二是提供一种绕线型内转子无刷双馈发电机的控制装置。

本案解决绕线型内转子无刷双馈发电机技术问题是采取以下技术方案来实现：依据本发明提供的一种绕线型内转子无刷双馈发电机，包括发电机主体、定子、转子、风机叶片、轮毂，风机叶片安装在轮毂上，在发电机主体内，转子相对定子旋转的构造设置，风机叶片带动轮毂驱动转子旋转，其中，主体内设置内转子式发电机和励磁机，发电机和励磁机转子同轴安装，发电机和励磁机轴向串联结构设置；发电机和励磁机各自独立磁路，发电机转子绕组极对数与发电机定子绕组极对数相同，励磁机转子绕组极对数与励磁机定子绕组极对数相同。

本案解决绕线型内转子无刷双馈发电机技术问题还可依以下技术措施进一步实现：

前述的绕线型内转子无刷双馈发电机，其中，发电机由发电机定子铁芯、装在此铁芯槽中的发电机定子绕组、发电机转子铁芯、装在此铁芯槽中的发电机转子绕组组成，发电机转子在发电机定子内侧环绕发电机定子旋转，发电机定子铁芯和发电机转子铁芯之间设有发电机气隙，发电机定子绕组并联连接发电机助磁装置；发电机助磁装置安装于机舱圆筒形空间内。

前述的绕线型内转子无刷双馈发电机，其中，励磁机由励磁机定子铁芯、装在此铁芯槽中的励磁机定子绕组、励磁机转子铁芯、装在此铁芯槽中的励磁机转子绕组组成，励磁机转子在励磁机定子内侧环绕励磁机定子旋转，励磁机定子铁芯与励磁机转子铁芯之间设有励磁机气隙，励磁机定子绕组相连有励磁装置；励磁装置安装于机舱圆筒形空间内；

励磁机定子铁芯和发电机定子铁芯轴向串联安装在电机外壳内侧，电机外壳分别与电机左端盖和电机右端盖连接，两端盖通过电机左轴承和电机右轴承支撑两转子环绕定子旋转；

励磁机转子铁芯和发电机转子铁芯轴向串联安装在电机输出轴外侧。

前述的绕线型内转子无刷双馈发电机，其中，发电机转子绕组和励磁机转子绕组为绕线式波绕组结构、星形接线方式，励磁机转子绕组通过转子绕组连接线与发电机转子绕组反相序连接。

前述的绕线型内转子无刷双馈发电机，其中，安装风机叶片的轮毂设有通用的变桨距机构，变桨距机构在机组集控装置的控制下，通过改变叶片的桨距角，实现风轮转速的调节，轮毂安装板用以将轮毂与电机输出轴连接。