[发明专利]直驱同步风力发电机系统及其集电方法

权利要求书

1.一种直驱同步风力发电机系统，其特征在于，包括：

风力发电机组包括风机叶轮、传动装置和直驱同步电机，所述直驱同步电机的输出通过集电线路并联到集电母线；所述集电母线与所述直驱同步电机的输出为同频的低频电能；根据预设规则和所述风力发电机组的额定功率确定所述直驱同步电机的额定电压与所述直驱同步电机之间极限距离的对应关系；

断路器和并网控制单元控制所述直驱同步电机并入所述集电母线；

设于集电装置的升压升频设备用于将接收自所述集电母线的低频电能转换为工频电能，并控制并入所述集电母线的各所述风力发电机组的功率、频率和电压。

2.根据权利要求1所述的直驱同步风力发电机系统，其特征在于，所述升压升频装置包括大型变流器和升压变压器。

3.根据权利要求1所述的直驱同步风力发电机系统，其特征在于，所述升压升频装置包括倍频变压器。

4.根据权利要求1所述的直驱同步风力发电机系统，其特征在于，当所述风力发电机组为MW以上级机组时，所述直驱同步电机为3千伏至10千伏的高压发电机。

5.根据权利要求1所述的直驱同步风力发电机系统，其特征在于，包括：

在所述风力发电机组和所述集电母线处设置有同期合闸装置和断路器。

6.根据权利要求1所述的直驱同步风力发电机系统，其特征在于，最优的所述直驱同步电机组采用永磁发电机。

7.根据权利要求1所述的直驱同步风力发电机系统，其特征在于，当所述直驱同步风力发电机系统构成的风电场的外输线路为直流时，还包括高压整流装置。

8.根据权利要求1所述的直驱同步风力发电机系统，其特征在于，所述根据预设规则和所述风力发电机组的额定功率确定所述直驱同步电机的额定电压与所述直驱同步电机之间极限距离的对应关系，包括：

当所述直驱同步电机的额定电压为已知时，根据公式(1)计算所述风力发电机组之间的电气阻抗；

X_Σ＝0.94*U²/P_max 公式(1)；

其中，X_Σ是两台直驱同步电机之间的线路阻抗；U为直驱同步电机的额定电压；P_max为直驱同步电机的最大功率；

根据两台风力发电机组之间的线路阻抗和所使用的线缆，计算两台风力发电机组之间的极限距离。

9.根据权利要求1所述的直驱同步风力发电机系统，其特征在于，所述根据预设规则和所述风力发电机组的额定功率确定所述直驱同步电机的额定电压与所述直驱同步电机之间极限距离的对应关系，包括：

当两台所述直驱同步电机之间的距离为已知时，根据已知距离计算所述风力发电机组之间的电气阻抗；

根据公式(1)计算所述直驱同步电机所需的最低额定电压；

X_Σ＝0.94*U²/P_max 公式(1)；

其中，X_Σ是两台直驱同步电机之间的线路阻抗；U为直驱同步电机的额定电压；P_max为直驱同步电机的最大功率。

10.根据权利要求9所述的直驱同步风力发电机系统，其特征在于，包括：

并联接于同一所述集电母线的各所述风力发电机组的发电机型号和功率配置相同。