[实用新型]低风速大功率磁悬浮垂直轴风电机组

说明书

本实用新型低风速大功率磁悬浮垂直轴风电机组，属于风电领域。该风电机组包括永磁直驱型风力发电机、磁悬浮盘式电机、风轮、气隙传感器、上端轴承、下端轴承、外壳、塔架、变流器系统、接触器和储能设备等。永磁直驱型风力发电机包括三相定子和永磁转子；磁悬浮盘式电机包括三相盘式定子、永磁盘式转子；变流器系统包括机侧变流器、网侧变流器、悬浮变流器。悬浮变流器实施悬浮控制和旋转阻尼控制，机侧变流器对永磁直驱型风力发电机实施控制，网侧变流器实现并网。本实用新型结构巧妙、控制简便，风能利用率高，可实现低风速启动及大功率输出，尤其适合于弱风型风电场。

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电机组，尤其是一种低风速大功率磁悬浮垂直轴风电机组，属于风电领域。

背景技术

目前大功率风力发电机以水平轴风力发电机为主流产品。但水平轴风力发电机存在需要偏航对风、启动阻力矩大(启动风速2.5～5m/s)、控制复杂困难、安装不便、成本高等固有缺陷，影响其健康发展，尤其难以满足弱风型风电场的低风速启动要求。

垂直轴风力发电机因无需偏航装置，具有启动风速低、安装简便等优势，已在中小功率等级风力发电机中得以应用。而磁悬浮垂直轴风力发电机因为无机械摩擦，大大降低了启动阻力矩，因而可进一步降低起动风速，是未来风电发展的重点方向。

但现有磁悬浮垂直轴风力发电机几乎均采用磁悬浮轴承(包括主被动磁悬浮轴承和混合式磁悬浮轴承等)实现悬浮，结构复杂，控制难度大，采风面积小，限制了风能的利用，使得发电功率小、成本高，因而急需研发适应弱风型风电场发展需要的大功率低风速垂直轴风力发电机组。

发明内容

本实用新型的主要目的在于：针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种结构巧妙、控制简单、风能利用率高、功率大的低风速大功率磁悬浮垂直轴风电机组。

为了达到以上目的，本实用新型低风速大功率磁悬浮垂直轴风电机组，包括：永磁直驱型风力发电机、磁悬浮盘式电机、风轮、气隙传感器、上端轴承、下端轴承、外壳、塔架、变流器系统、接触器和储能设备。

所述永磁直驱型风力发电机包括定子和转子；所述定子套装在所述塔架的外圆周上，并与所述塔架固定，所述定子包括定子铁芯和定子绕组，所述定子绕组为三相绕组；所述转子为外转子，套在所述定子外侧，所述转子包括转子铁芯和永磁体，所述永磁体与所述转子铁芯的表面固定，所述转子铁芯与所述外壳的内侧面固定。

所述磁悬浮盘式电机位于所述永磁直驱型风力发电机的下方，包括盘式定子、盘式转子和螺纹圆盘；所述盘式定子由盘式定子铁芯和盘式定子绕组组成，所述盘式定子绕组为三相绕组，所述盘式定子铁芯与所述螺纹圆盘固定，所述螺纹圆盘与所述塔架固定，所述气隙传感器贴装在所述盘式定子铁芯表面；所述盘式转子为永磁体转子，与所述外壳的底部固定。

所述风轮包括第一风轮和第二风轮；所述第一风轮包括横向支架和第一叶片，所述横向支架的一端与所述第一叶片固定，另一端与所述外壳的侧面固定；所述第二风轮包括纵向支架和第二叶片，所述纵向支架的一端与所述第二叶片固定，另一端与所述外壳的顶部固定。

所述上端轴承位于所述外壳的顶部中央内侧，套装在所述塔架的外圆周上，且与所述塔架的顶端固定；所述下端轴承位于所述外壳的底部中央内侧，套装在所述塔架的外圆周上，与所述塔架固定。

所述变流器系统包括机侧变流器、网侧变流器、悬浮变流器；所述机侧变流器的一端与所述永磁直驱型风力发电机的定子连接，另一端分别与所述网侧变流器和所述接触器连接；所述网侧变流器的另一端通过变压器与电网连接；所述悬浮变流器的一端与所述磁悬浮盘式电机的盘式定子连接，另一端分别与所述储能设备和所述接触器的另一端连接。

本实用新型的有益效果是：