[发明专利]低风速大功率磁悬浮垂直轴风电机组及其控制方法

摘要

本发明低风速大功率磁悬浮垂直轴风电机组及其控制方法，属于风电领域。该风电机组包括永磁直驱型风力发电机、磁悬浮盘式电机、风轮、气隙传感器、上端轴承、下端轴承、外壳、塔架、变流器系统、接触器和储能设备等。变流器系统包括机侧变流器、网侧变流器、悬浮变流器。风速小于额定风速时，悬浮变流器实施悬浮控制，使风电机组的旋转体上升至并保持在悬浮平衡点，机侧变流器对永磁直驱发电机实施MPPT控制，网侧变流器实现并网。风速大于额定风速小于切出风速时，悬浮变流器实施旋转阻尼控制，机侧变流器对永磁直驱发电机实施恒功率控制。本发明结构巧妙、控制简便，风能利用率高，可实现低风速启动及大功率输出，尤其适合于弱风型风电场。

主权项

1.低风速大功率磁悬浮垂直轴风电机组，其特征在于，包括：永磁直驱型风力发电机、磁悬浮盘式电机、风轮、气隙传感器、上端轴承、下端轴承、外壳、塔架、变流器系统、接触器和储能设备；所述永磁直驱型风力发电机包括定子和转子；所述定子套装在所述塔架的外圆周上，并与所述塔架固定，所述定子包括定子铁芯和定子绕组，所述定子绕组为三相绕组；所述转子为外转子，套在所述定子外侧，所述转子包括转子铁芯和永磁体，所述永磁体与所述转子铁芯的表面固定，所述转子铁芯与所述外壳的内侧面固定；所述磁悬浮盘式电机位于所述永磁直驱型风力发电机的下方，包括盘式定子、盘式转子和螺纹圆盘；所述盘式定子由盘式定子铁芯和盘式定子绕组组成，所述盘式定子绕组为三相绕组，所述盘式定子铁芯与所述螺纹圆盘固定，所述螺纹圆盘与所述塔架固定，所述气隙传感器贴装在所述盘式定子铁芯表面；所述盘式转子为永磁体转子，与所述外壳的底部固定；所述风轮包括第一风轮和第二风轮；所述第一风轮包括横向支架和第一叶片，所述横向支架的一端与所述第一叶片固定，另一端与所述外壳的侧面固定；所述第二风轮包括纵向支架和第二叶片，所述纵向支架的一端与所述第二叶片固定，另一端与所述外壳的顶部固定；所述上端轴承位于所述外壳的顶部中央内侧，套装在所述塔架的外圆周上，且与所述塔架的顶端固定；所述下端轴承位于所述外壳的底部中央内侧，套装在所述塔架的外圆周上，与所述塔架固定；所述变流器系统包括机侧变流器、网侧变流器、悬浮变流器；所述机侧变流器的一端与所述永磁直驱型风力发电机的定子连接，另一端分别与所述网侧变流器和所述接触器连接；所述网侧变流器的另一端通过变压器与电网连接；所述悬浮变流器的一端与所述磁悬浮盘式电机的盘式定子连接，另一端分别与所述储能设备和所述接触器的另一端连接；所述永磁直驱型风力发电机的转子、所述磁悬浮盘式电机的盘式转子、所述风轮以及所述外壳统称为旋转体。