[实用新型]混合型风力发电机组

说明书

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，尤指一种新型的混合型风力发电机组。

背景技术

现有的风力发电机组技术按照发电机转速可调与否，可分为两大类：定速和变速技术方案。

1、兆瓦级以下的风力发电机组大多采用定速技术方案。

定速技术方案的风力发电机组主要包括：叶片、轮毂、齿轮箱和异步发电机。其中异步发电机可采用变极对数形式的双速异步发电机，以拓宽一些转速范围。

由于没有调速装置变频器，采用定速技术方案的风力发电机组，其发电机转速变化范围较小，低风速时风能利用系数较低。

2、兆瓦级以上的风力发电机组，大多采用变速技术方案。相对于定速风力发电机组，在低风速时风能利用系数有不同程度的提高。

采用变速技术的主流风力发电技术方案主要为以下两种：

第一种技术方案，常称为双馈型技术方案，主要包括：叶片、轮毂、齿轮箱、双馈发电机和变频器。

第二种技术方案，常称为直驱型技术方案，主要包括：叶片、轮毂、永磁同步发电机或外励磁同步发电机和变频器。

其中双馈型技术方案的主要优势是：成本低，易实现，综合性价比好。

出于降低变频器容量、成本和发电效率考虑，双馈型技术方案中双馈发电机的转速范围一般只有同步转速的正负30％，从而导致低风速时风能利用系数降低。

直驱型技术方案的主要优势是：省去了齿轮箱；相对于双馈型技术方案而言，转速范围稍宽，低风速时风能利用系数有一定程度提高；由于采用低速发电机，直驱型风力发电机组的整机价格相对于双馈型风力发电机组的整机价格显著上升。

出于降低变频器成本的考虑，直驱型技术方案的机侧变频器可采取二极管整流加升压电路(boost circuit)，因此同步发电机转速不能太低，从而导致低风速时风能利用系数降低。

以上技术方案及其若干种变形的共同特点为：

1、采用单一发电机发电。

2、在可接受的成本范围内，很难调节发电机在极低转速下的运行，低风速时风能利用系数都会明显降低。

3、由于转速范围的限制，风力发电机组只能保持某一风速段下风能利用系数恒定最佳，为增大低风速下风力发电机组的发电量，一般设定该风速段的最高风速值比额定风速低些，因此实际风力发电机组中，较低风速和接近额定风速时，风能利用系数都比较低。

4、低速时由于发电量较小，传动链(含齿轮箱、发电机和变频器)的效率显著降低。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种混合型风力发电机组，利用该风力发电机组在低风速直至额定风速时，能实现风能利用系数保持恒定最佳，传动链保持高效率且具有一定的冗余功能。

本实用新型中的混合型风力发电机组包括

轮毂；

安装在所述轮毂上能随风转动的叶片；

双馈发电机，所述双馈发电机的转子电连接有变频器，所述双馈发电机的定子与电网直接电连接；

小功率发电机，所述小功率发电机的定子电连接有变频器；

所述两个变频器与所述双馈发电机、小功率发电机连接的相反一端分别独立与所述电网电连接；

所述双馈发电机与所述小功率发电机的转子同轴连接后经齿轮箱与所述轮毂连接。

所述两个变频器均包括有与所述双馈发电机、小功率发电机电连接的机侧变频器及与所述电网电连接的网侧变频器。

所述小功率发电机连接的所述变频器包括有与所述小功率发电机电连接的二极管整流器及与所述电网电连接的网侧变频器。

所述两个变频器的所述网侧变频器为共直流母线连接。

所述两个变频器包含有同一套网侧变频器。

所述双馈发电机与所述小功率发电机安装在一个机壳内。

所述小功率发电机为永磁同步发电机或鼠笼异步发电机。

采用上述技术方案所获得的有益效果是：

1、低风速直至额定风速时，叶片保持最佳叶尖速比，风能利用系数保持恒定最佳；

2、低风速时，虽然发电量较小，但通过切换至小功率发电机和对应的小变频器，传动链效率仍保持较高。

3、本技术方案还具有一定的冗余功能：当一台发电机及其相适应的变频器损坏时，通过投入另一台发电机及其相适应的变频器运行，仍能保持风力发电机组处于发电状态。

4、相对于直驱型技术方案成本低。

5、容易实现低电压穿越功能。

附图说明

图1是混合型风力发电机组的组成示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型中的具体实施例作进一步详细说明。