[发明专利]基于极对数和传动比调节的双馈型风电机组优化

摘要

本发明涉及应用于交流和直流电网中的双馈型风电机组优化设计方法，属于风力发电技术领域。该方法采用调节齿轮箱传动比和发电机极对数的方法对包括齿轮箱、变流器和双馈发电机(DFIG)的双馈型风电机组进行优化设计；首先以优化后和优化前齿轮箱传动比的比值λ作为参数，构建优化前后齿轮箱、变流器和双馈型发电机的成本；从而求优化后双馈型风电机组减少成本ΔCs；最后求取风电机组优化设计参数：根据ΔCs公式，绘制ΔCs‑λ曲线，求得ΔCs的最大值和λ的最优值，由此获得优化后齿轮箱传动比和DFIG的极对数。本发明可有效降低齿轮箱传动比和系统成本。

主权项

1.本发明一种采用调节齿轮箱传动比和发电机极对数的双馈型风电机组优化设计方法，对采用一种基于直流双馈型风力发电系统拓扑结构和一种交流传统双馈型风力发电系统拓扑结构的双馈型风电机组进行优化设计，所述直流双馈型风力发电系统包括风力机、齿轮箱、双馈型风力发电机、直流变流器、直流母线，所述直流变流器包括定子侧变流器和转子侧变流器，所述交流传统双馈型发电系统拓扑结构包括风力机、齿轮箱、双馈型风力发电机、传统变流器、交流母线，所述直流变流器和传统变流器统称为变流器系统，所述双馈型风电机组包括所述齿轮箱、所述双馈型风力发电机和所述变流器系统，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，计算优化后所述双馈型风电机组的总成本减少量ΔCs：式中，ΔCd、ΔCg分别为优化后所述双馈型风力发电机的减少成本和所述齿轮箱的增加成本；Cd,N、Cg,N分别为优化前所述双馈型风力发电机和所述齿轮箱的成本；k1、k2、k3分别为所述齿轮箱成本曲线的拟合系数，通过采用曲线拟合方法对工业应用中不同传动比的齿轮箱进行成本曲线拟合求得拟合系数；λ为优化后齿轮箱的传动比M与优化前齿轮箱的传动比N之比，可表示为优化后发电机的极对数为式中，np,N、np,M分别为优化前、优化后的极对数步骤2，求所述双馈型风电机组的优化设计参数，具体包括以下步骤：1)以λ为横坐标、双馈型风电机组的减少成本ΔCs为纵坐标，根据式(1)绘制曲线，求得优化后所述双馈型风电机组减少成本的最大值ΔCsmax，以及与之对应的最优齿轮箱传动比之比λopt；2)将λ＝λopt代入式(2)，求得优化后所述齿轮箱的传动比M＝λoptN；3)将λ＝λopt代入式(3)，求得优化后所述双馈型风力发电机的极对数npM＝npN/λopt。