[发明专利]套叠双转子风电励磁方法及其控制系统及发电机

摘要

一种套叠双转子风电励磁方法及其控制系统及发电机，其中，在发电机的副传动轴上配置由该副传动轴传动的相对定子旋转的永磁内转子；在发电机的主传动轴上配置由该主传动轴传动的相对定子旋转的环形转子；环形转子又呈环抱永磁内转子并可绕永磁内转子旋转的构造配置；环形转子的环形转子内侧绕组的极对数与永磁内转子极对数一致设置为Pe对极；环形转子外侧绕组的极对数与定子绕组极对数一致设置为Pg对极，所述环形转子外侧绕组与内侧绕组通过环形转子绕组间连接线反相序连接；主、副风轮上设置可将转速的信号传送到机组集控装置的主风轮转速测量装置、副风轮转速测量装置；偏航控制器与机组集控装置以控制主风轮下风向旋转的方式联结。

主权项

1.一种套叠式双转子发电机变速恒频励磁控制方法，其特征在于，1).在发电机的副传动轴(12)上配置由该副传动轴传动的相对定子(16)旋转的永磁内转子(17)；在发电机的主传动轴(13)上配置由该主传动轴传动的相对定子旋转的环形转子(14)；该环形转子又呈环抱永磁内转子并可绕永磁内转子旋转的构造配置；所述环形转子的环形转子内侧绕组(142)的极对数与永磁内转子极对数一致设置为(Pe)对极；环形转子外侧绕组(143)的极对数与定子绕组极对数一致设置为(Pg)对极，所述环形转子外侧绕组与内侧绕组通过环形转子绕组间连接线(123)反相序连接；2).在发电机的主传动轴上配置在风力作用下相对具有(Pg)极对数的定子以Nzr速度旋转的主风轮，且主风轮转速满足下述关系式：$\mathrm{Nzr}=\frac{60\times (\mathrm{fg}-\mathrm{fe})}{\mathrm{Pg}+\mathrm{Pe}}$ 其中：Nzr表示主风轮转速；Pg表示环形转子外侧绕组极对数；Pe表永磁内转子的极对数；fg表示定子频率；fe表示永磁内转子折算频率；3).在发电机的副传动轴12端部配置的副风轮带动永磁内转子以Ne速度相对主风轮反向旋转，且永磁内转子折算频率满足下述关系式：$\mathrm{fe}=\frac{\mathrm{Ne}\times \mathrm{Pe}}{60}$ 其中：Ne表示副风轮相对定子转速；4).在副传动轴上配置以Nzre转速相对旋转的、具有Pe极对数的永磁内转子，该永磁内转子相对环形转子旋转的转速满足下述关系式：Nzre＝Nzr+Ne 其中：Nzre表示永磁内转子相对环形转子旋转的转速；5).当主风轮低于额定转速时，机组集控装置进行主风轮叶尖速比控制：经由风速检测装置联结的端口(D1)测得的风速和通过转速测量装置(G)测得的主风轮转速传输给机组集控装置(5)，经与机组集控装置预设的主风轮叶尖速比数值比对，计算出桨距角的调节数值，再与主风轮桨距角测量装置(G38)采集的桨距角值比对，由机组集控装置对主风轮变桨距调节机构(38)发出变桨指令；由机组集控装置按照$\mathrm{Nzr}=\frac{60\times (\mathrm{fg}-\mathrm{fe})}{\mathrm{Pg}+\mathrm{Pe}}$ 关系式对主、副风轮变速控制；6).当主风轮达到额定转速时，机组集控装置对发电机进行功率控制：经由输出电流检测装置(G3)测得的发电机的输出电流和经由输出电压测量装置(G4)测得的发电机的输出电压传输给机组集控装置(5)，经由该机组集控装置运算出的发电机输出功率值与预设的额定功率数值比对；符合预设值时，机组集控装置将采集到的由风速检测装置联结的端口(D1)测得的风速和通过转速测量装置(G)测得的主风轮额定转速，计算出该风速下主风轮额定转速的桨距角的调节数值，再与主风轮桨距角测量装置(G38)采集的桨距角值比对，由机组集控装置对主风轮变桨距调节机构(38)发出变桨指令；7).当主风轮以低于或符合额定转速运行时，机组集控装置通过副风轮对发电机进行频率控制：机组集控装置(5)采集电网频率检测装置(G2)频率数值与主、副风轮设定转速下计算得到的发电机输出电压频率数值比对，计算出该风速下副风轮桨距角的调节数值，再与副风轮桨距角测量装置(G28)采集的桨距角值比对，由机组集控装置(5)对副风轮变桨距调节机构(28)发出变桨指令，使副风轮按机组集控装置预设的规律相对主风轮反向旋转，并形成使发电机定子电压频率始终为50Hz的变化转速；8).当主风轮转速达到额定转速的1.2-1.5倍时，同时副风轮转速达到最低转速0速时，制动器(15)启动。