[发明专利]双转子变速变频风力发电励磁方法及其控制系统

摘要

一种双转子变速变频风力发电励磁方法及其控制系统，涉及风力发电机的励磁控制系统及其励磁控制方式，其中，在风电机主传动轴上配置相对具有Pg极对数的定子以Nzr速度旋转的主风轮，在副传动轴上配置带动永磁外转子以Ne速度相对主风轮反向对风旋转的副风轮；本案采用无刷双馈电机转子和旋转永磁外转子双转子结构，实现机组变速变频运行，相当同容量单转子发电机极对数减少一半，从而大大缩短发电机直径空间，方便设备运输、降低机组重量；本案双风轮结构设置及偏航机构的配置，使机组偏航控制变的更简单、可靠；本案机组可实现变速变频运行、变桨距调节，额定风速以下本案双风轮发电机组较单风轮变速变频机组风能利用率有所提高。

主权项

1.一种双转子变速变频风力发电励磁方法，其特征在于，1).在风电机主传动轴上配置相对具有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表示定子绕组极对数；Pe表示永磁外转子的极对数；fg表示定子频率；fe表示永磁外转子折算频率；2).在副传动轴上配置带动永磁外转子以Ne速度相对主风轮反向对风旋转的副风轮，且副风轮相对定子的转速与永磁外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；3).在副传动轴上配置以Nzre转速相对主风轮反向对风旋转的、具有Pe极对数的永磁外转子，永磁外转子相对励磁机内转子旋转的转速满足下述关系式：Nzre＝Nzr+Ne其中：Nzre表示永磁外转子相对励磁机内转子旋转的转速；4).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测得的风速和通过转速测量装置测得的主风轮转速，传输给机组集控装置，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、副风轮进行变速控制；当副风轮低于额定转速时，机组集控装置进行副风轮叶尖速比控制，经由风速检测装置联结的端口测得的风速和通过副风轮转速测量装置测得的副风轮转速，传输给机组集控装置；经与机组集控装置预设的副风轮叶尖速比数值比对，计算出桨距角的调节数值，再与副风轮桨距角测量装置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发出变桨指令；5).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测得的发电机的输出电流和经由输出电压测量装置测得的发电机的输出电压传输给机组集控装置，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测得的风速和通过转速测量装置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发出变桨指令；当副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测得的发电机的输出电流和经由输出电压测量装置测得的发电机的输出电压传输给机组集控装置，经由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测得的风速和通过转速测量装置测得的副风轮额定转速，计算出该风速下副风轮额定转速的桨距角的调节数值，再与副风轮桨距角测量装置采集的桨距角值比对，由机组集控装置对副风轮变桨距调节机构发出变桨指令。