[实用新型]一种带直流母线的风力发电机组

说明书

所属技术领域

本实用新型属于发电领域，涉及一种风力发电机组，特别是一种带直流母线的风力发电机组。

背景技术

风能作为可再生的清洁能源，日渐成为新能源建设的重点之一。但是由于风能的主要特点是随机性与不可控性，致使风力发电机组并网运行后对主电网运行带来诸多不利影响。因此有很多发电机上不了网，或上网后“弃风”现象严重。目前风电机组主要机型有以下三种3种：

1、定速恒频异步风力机组，运行中转速基本不变。虽然其结构简单、运行可靠、价格便宜，但是机组运行在风能转换最佳状态下的几率比较小，因而发电能力比较低。另外运行中还需要从电力系统中吸收无功功率。

2、目前较多应用的机型为双馈异步风力发电机型，虽然该机型风能转换最佳状态的几率得到了提高，但这种风力发电机组需配备变速齿轮箱和变频器，增加了机组成本和运行噪声，而且齿轮箱在运行中故障率较高，特别是漏油等较为严重，从而增加了维护工作量。

交流异步发电机共同的缺点是低电压穿越能力差，脱网事故在所难免。

3、直驱式交流永磁同步发电机组，该机型去掉了变速齿轮箱避免了变速齿轮箱故障问题，但是也存在着励磁不可调，功率因数无法控制以及永磁体在高温、振动等环境下存在失磁，在过流冲击下存在不可逆退磁等缺点，导致发电机报废。其次是稀土永磁材料昂贵的价格制约着该机型成本。

发明内容

该实用新型的目的在于提供一种输出电压、电流相对平稳、功率因数高且运行可靠、成本低、效率高、结果简便、寿命长的一种带直流母线的风力发电机组，该机组直流母线上可同时连接多台直流发电机组；并能够与较远距离的风电场直流母线并联，形成一个小型直流电网，该电网可直接向直流负荷供电，或经逆变器、变压器并入交流电网。

为实现上述目的，该实用新型的技术方案是：一种带直流母线的风力发电机组，主要由风力机(1)、直流发电机(2)、二极管组(4)、直流母线(5)、飞轮蓄能电池(6)和逆变器(7)组成，其特征在于由风力机(1)的传动轴直接连接直流发电机(2)的转子轴，直流发电机(2)经二极管组(4)和飞轮蓄能电池(6)、逆变器(7)、励磁控制器(3)的电源线共同连接在直流母线(5)上；励磁控制器(3)的调节信号取自于直流发电机(2)出口二极管组(4)之前。

本实用新型的另一个特征是，所述直流母线(5)上可同时连接多台直流发电机组，并能够与较远距离的风电场直流母线并联，形成一个小型直流电网，该电网可直接向直流负荷供电，或经逆变器(7)、变压器(8)并入交流电网。

在直流母线(5)与直流发电机(2)之间经二极管组(4)隔离；二极管组(4)分别串接在直流发电机(2)线圈出口的正极和负极上。

附图说明

附图为本实用新型各部件的连接示意图，图中符号标识为：1-风力机，2-直流发电机，3-励磁控制器，4-二极管组，5-直流母线，6-飞轮蓄能电池，7-逆变器，8-变压器。

具体实施方式

下面结合附图及机组的工作原理，对本实用新型做进一步的详细描述。

如图所示，一种带直流母线的风力发电机组，包括：风力机(1)、直流发电机(2)、励磁控制器(3)、二极管组(4)、直流母线(5)、飞轮蓄能电池(6)逆变器(7)和变压器(8)。

风力机(1)直接与直流发电机(2)转子轴连接，中间无需齿轮变速机构，风力机(1)可以是垂直轴结构也可以是水平轴结构。

直流发电机(2)采用多极电励磁式，可在较低风速的情况下做功。

励磁控制器(3)是为发电机励磁线圈提供电源的装置，励磁控制器主要由DSP控制、发电机输出端口电压采样、励磁电压与电流采样等组成；当转速低时发电机输出端口电压下降，此时励磁控制器(3)将自动提高励磁输出电流，发电机输出端口电压将得到提高，当转速高时发电机输出端口电压上升，此时励磁控制器(3)将自动降低励磁输出电流，发电机输出端口电压将会随之降低，励磁控制器(3)保证在不同转速条件下提供发电机所需要的励磁电流，从而控制发电机的输出端电压基本平稳，减少因风力机转速频繁变化对发电机的输出端电压的影响。

二极管组(4)为符合发电机组最大功率电流的电力二极管组成，分别串接在直流发电机(2)线圈出口的正极和负极上，以防止风力过低甚至无风时，直流母线(5)上的电流反馈到直流发电机(2)。