[实用新型]柔性直流输电用双馈型磁悬浮垂直轴风力发电系统

摘要

本实用新型公开了一种柔性直流输电用双馈型磁悬浮垂直轴风力发电系统，采用永磁同步发电机和1/3额定功率的盘式电机，共同形成风电系统双馈电结构，盘式电机为功率调控单元和悬浮机构，灵活调控风机旋转体悬浮和摩擦阻尼，永磁同步发电机主功率输出非控机制，将机侧变流器由全控桥调整为非可控整流器，降低垂直轴发电系统成本；采用四点气隙跟踪控制以及综合考虑同步性能的交叉耦合控制器，协同完成风机多自由度悬浮，采用转子磁链定向将盘式电机定子电流解耦，采用双闭环串级控制，实施风机优化转速和额定转速的渐进跟踪；采用四点阻尼调控摩擦转矩，结合盘式电机的最大转矩补偿控制，严格控制永磁发电机额定功率输出。

主权项

1.一种柔性直流输电用双馈型磁悬浮垂直轴风力发电系统，其特征在于，包括风机旋转体、永磁发电机、磁悬浮盘式电机、主功率变流器、捕获变流器、阻尼变流器、升压变流器以及送端站变流器、气隙传感器以及编码器等组成，协同完成风机四点悬浮、风能最大捕获、永磁发电机额定功率控制、风机阻尼调控以及直流馈电入电网；所述风机旋转体由风机桨叶、永磁发电机转子、阻尼绕组以及机壳构成，旋转捕获风能，驱动永磁发电机转子永磁体旋转发电；所述永磁发电机为风电转化主发电机，其定子输出经主功率变流器、升压变流器以及送端站变流器与柔性直流母线相联，将风机旋转体捕获能量，转化成电能馈入直流输电线路；所述主功率变流器为三相非可控整流器，其与永磁发电机定子相连，将定子输出的变频变压交流电整流，所述升压变流器为BOOST变流器，提升三倍的非可控整流器输出电压，所述送端站变流器为BOOST变流器，高压输出侧与柔性直流输电线路相联，维持升压变流器输出电压恒定；所述磁悬浮盘式电机为风能调控辅助发电装置，包括阻尼绕组和转矩绕组，所述阻尼绕组为圆盘形结构，按等分原则分成四组，每组绕组分别与阻尼变流器相联，独立控制各阻尼绕组电流，在阻尼绕组和转矩绕组之间产生不同电磁吸力，调控风机旋转体和塔架之间的悬浮气隙和摩擦转矩；所述转矩绕组的额定功率设置为永磁发电机额定功率的三分之一，并经捕获变流器和非可控整流器直流输出耦合，转矩绕组在阻尼绕组励磁电流作用下，产生电磁转矩，调控永磁发电机风能最大捕获和额定功率控制；所述气隙传感器为四个，分别均匀安装在转矩绕组下侧，测量转矩绕组和四个对称分布阻尼绕组之间气隙；所述阻尼变流器为四个H桥变流器，分别对应四个阻尼绕组，其一端与阻尼绕组相联，另一端与非可控整流器输出端相联，根据四个气隙传感器测量信息，调节绕组电流，四点悬浮风机旋转体；所述编码器安装在塔架上端，旋转轴和风机旋转体弹性联结，测量旋转体转速和旋转角度，为转矩绕组的捕获变流器控制，反馈转速和解耦所需旋转角度。/n