[发明专利]一种共轴对转风力发电机最大功率跟踪控制方法及发电机

说明书

本申请公开了一种共轴对转风力发电机最大功率跟踪控制方法及发电机，该发电机包括：左侧盘式转子铁心和左侧永磁体组成的左盘式转子；右侧盘式转子铁心和右侧永磁体组成的右盘式转子，其中，左侧盘式转子铁心与右侧盘式转子铁心在结构完全对称，左盘式转子和右盘式转子在结构上完成对称；定子绕组在盘式无槽定子铁心内侧和外侧交叉环绕形式；其中，所述定子绕组总的反电势是由盘式无槽定子铁心两侧绕组的反电势串联叠加而成。通过本申请解决了现有技术中共轴对转风力发电机内外双转结构不对称所导致的问题，从而易于实现对共轴对转风力发电机的控制。

技术领域

本申请涉及到发电领域，具体而言，涉及一种共轴对转风力发电机最大功率跟踪控制方法及发电机。

背景技术

风能是一种清洁环保的可再生能源，然而现有风力发电系统普遍存在工作风速范围较窄、风能利用率较低等问题。即使在正常工作时，其风能利用系数一般也在0.3左右，超过半数的风能未能得到充分的收集与转化。因此如何拓宽风力发电系统的工作风速范围、提高风能利用率已经成为当前风力发电技术的研究重点。

共轴双旋翼反转式螺旋桨分通过轴承与双转子对转发电机连接，在风力作用下驱动发电机双转子逆向旋转。双转子反转运行降低了电机最低建压转速、扩宽了工作风速范围、实现了在较低风速下的运行；后风力机可二次利用风能，提高了发电系统的风能利用率。因此，共轴对转风力发电机受到了越来越多的关注。

发明人发现，共轴对转风力发电机通常包含单定子-单转子和单定子-双转子两种结构类型。单定子单转子对转电机一般是通过将传统意义上的定子改造成转子再与传统转子实现逆向旋转，此时定子电枢也在旋转，绕组出线必须引入滑环，系统可靠性较低，而单定子双转子对转电机省去了电刷与滑环直接通过两个相互独立的转子实现对转运行，但是其内外双转结构不对称给电机的设计、冷却带来困难，同时输出转矩不平衡、控制难度大。

发明内容

本申请实施例提供了一种共轴对转风力发电机最大功率跟踪控制方法及发电机，以至少解决现有技术中共轴对转风力发电机内外双转结构不对称所导致的问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种共轴对转风力发电机，包括：左侧盘式转子铁心和左侧永磁体组成的左盘式转子；右侧盘式转子铁心和右侧永磁体组成的右盘式转子，其中，左侧盘式转子铁心与右侧盘式转子铁心在结构完全对称，左盘式转子和右盘式转子在结构上完成对称；定子绕组在盘式无槽定子铁心内侧和外侧交叉环绕形式；其中，所述定子绕组总的反电势是由盘式无槽定子铁心两侧绕组的反电势串联叠加而成。

进一步地，所述定子绕组总的反电势输出大小依赖于与所述左盘式转子和所述右盘式转子之间的位置角差。

进一步地，当两个转子不存在位置角差时，所述定子绕组总的反电势最大，其中，所述两个转子为：所述左盘式转子和所述右盘式转子；当两个转子不存在位置角差时且0°＜位置角差＜90°时，所述定子绕组总的反电势会随着两个盘式转子位置角差的增大而减小；当两个盘式转子位置角差＝90°时，所述定子绕组总的输出反电势减小达到最小值。

根据本申请的另一个方面，还提供了一种上述的共轴对转风力发电机最大功率跟踪控制方法，包括：获取所述共轴对转风力发电机的转速信号；将所述共轴对转风力发电机的转速的作为外环的反馈控制量；将共轴对转风力发电机定子绕组输出总的电压作为内环的反馈控制量；根据所述外环的反馈控制量和所述内环的反馈控制量进行双闭环控制，以控制共轴对转风力发电机的两个转子的位置角差，其中，控制所述两个转子的位置角差用于使得所述共轴对转风力发电机在不同风速时都运行在最佳位置角差状态下。

进一步地，根据所述转速信号和所述共轴对转风力发电机的转速获取所述共轴对转风力发电机输出电压的参考值；获取所述共轴对转风力发电机的实测电压值；根据所述输出电压的参考值和所述实测电压值控制共轴对转风力发电机的两个转子的位置角差。