[发明专利]多相永磁高压风力发电机及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，多相永磁高压风力发电机及其系统。

背景技术

在全球风电产业迅猛发展的背景下，风力发电机的单机容量不断增长，由于传统的风力发电机输出端电压690V，在向大容量风力发电机发展时，由于电机定子电流过大，发热量大易导致电机烧毁，降低了电机的使用寿命；其次，由于电压较低线损大，不论是陆上风电还是海上风电系统都需要额外配置变压器，同时变流器工作在大电流下，发热严重，冷却系统复杂，不利于其长期运行。

发明内容

目前，风力发电机存在成本高，输出电压较低、电流大、损耗高等问题。

为了解决以上问题，一种多相永磁高压风力发电机，包括定子和转子，定子由定子轭、定子齿、铜线和绝缘组成，转子由转轴、永磁体、减重孔和转子铁心组成，所述定子分瓣，每瓣为一个单元电机，定子绕组为多相绕组结构。

进一步，作为一种优选方案，所述定子绕组设计成十五相。

进一步，定子绕组由五套三相绕组组成，每套绕组的接法与普通三相电机的接法一样，即各绕组在空间上彼此相差120°电角度，各套绕组在空间上彼此相差12°电角度。

进一步，作为一种优选方案，所述定子绕组设计成十八相。

进一步，作为一种优选方案，定子绕组由六套三相绕组组成，每套绕组的接法与普通三相电机的接法一样，即各绕组在空间上彼此相差120°电角度，各套绕组在空间上彼此相差10°电角度。

进一步，作为一种优选方案，每套绕组三个出线端接整流逆变系统。

进一步，作为一种优选方案，所述定子轭、定子齿由硅钢片叠成，采用矩形槽。

进一步，作为一种优选方案，所述转子铁心由硅钢片叠成。

进一步，作为一种优选方案，所述永磁体放置在转子表面或嵌入转子，永磁体采用径向充磁方式极性交错的排列在转子表面。

本发明还公开了一种多相永磁高压风力发电机系统，包括风机、如权利要求1至8之一的多相发电机、PWM整流器和级联式并网逆变器，风机和多相发电机相连，每相发电机和PWM整流器相连实现单元稳压，然后通过H桥单元级联式并网逆变器实现与6kV-10kV高压电网并网发电。

由于该发电机输出6000-10000伏线电压，对于现有的整流系统承受不了如此高压，因此设计成多相电机，由于电机相数增加，每一相输出电压将会降低，每相电流将会减小，以此适应整流逆变系统，降低对功率开关器件容量的要求。发电机经整流逆变装置后输出三相线电压为6000-10000伏的交流电，直接送入电网，省去了并网用的升压变压器。对于大容量的永磁风力发电机可将定子分瓣，每瓣为一个单元电机，每个单元电机可单独拆卸，便于维修。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中：

图1风力发电机定、转子三维结构示意图；

图2为风力发电机定子径向截面结构示意图；

图3为风力发电机转子径向截面结构示意图；

图4为多相高压风力发电机定子分瓣示意图；

图5为高压、多相风力发电系统的结构框图；

图6为十八相高压风力发电系统的控制框图；

图7为十五相高压风力发电系统的控制框图。

具体实施方式

以下参照图1-7对本发明的实施例进行说明。

为使上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

如图1～3所示，本发明提供了一种多相永磁高压风力发电机，包括定子100和转子200，定子100由定子轭1、定子齿2、铜线3和绝缘4组成，转子200由转轴5、永磁体6、减重孔7和转子铁心8组成，所述定子100分瓣，每瓣为一个单元电机101，定子100绕组为多相绕组结构。

该风力发动机设计成多相电机，使风力发电系统稳定性提高，同时降低了对电力电子器件容量的要求。

实施例2

如图6所示，一种多相永磁高压风力发电机，所述定子绕组设计成十八相，定子绕组由六套三相绕组组成，每套绕组的接法与普通三相电机的接法一样，即各绕组在空间上彼此相差120°电角度，各套绕组在空间上彼此相差10°电角度。

实施例3