双转子永磁同步波浪发电系统技术方案

本发明专利技术涉及一种双转子永磁同步波浪发电系统，包括双转子电机，两套波浪能转换装置，所述双转子电机包括外侧带有永磁体的内转子、内侧带有永磁体的外转子、带绕组的电机定子和控制器，内转子和外转子的输入端口各与一套波浪能转换装置相连，沿径向由内到外分别布置内转子的转子铁心及其外表面永磁体，定子，外转子的转子铁心及其内表面永磁体，定子绕组呈环状分布，缠绕在定子内外槽中，即线圈的一个边在定子铁心的外槽中，一个边在定子铁心的内槽中，所述控制器分别对内转子和外转子进行独立的控制，输出功率是内转子和外转子的总和功率，控制器根据所接收到的转速检测信号，对内转子和外转子的工作模式和输出功率进行协调控制。

Dual rotor permanent magnet synchronous wave power generation system

The invention relates to a dual-rotor permanent magnet synchronous wave power generation system, which comprises a dual-rotor motor and two sets of wave energy conversion devices. The dual-rotor motor comprises an inner rotor with a permanent magnet on the outer side, an outer rotor with a permanent magnet on the inner side, a motor stator with a winding and a controller, and the input ports of the inner rotor and the outer rotor are respectively the same as those of the outer rotor. A set of wave energy converter is connected. The rotor core and its outer surface permanent magnets are arranged along the radial direction from inside to outside. The stator, the rotor core of the outer rotor and its inner surface permanent magnets are distributed in a ring. The stator windings are wound in the inner and outer grooves of the stator, that is, one side of the coil is in the outer groove of the stator core, and one side of the coil is in the outer groove of the stator core. In the inner groove of the stator core, the controller controls the inner rotor and the outer rotor independently. The output power is the total power of the inner rotor and the outer rotor. The controller coordinates the working mode and output power of the inner rotor and the outer rotor according to the speed detection signal received by the controller.

【技术实现步骤摘要】
双转子永磁同步波浪发电系统
本专利技术属于波浪发电控制领域，具体涉及一种用于波浪发电的双转子发电系统。
技术介绍
海洋中蕴含着丰富的可再生能源，其中包括，潮汐能，波浪能，温差能，盐差能和海流能等等形式。波浪能作为海洋能源中蕴藏最为丰富的能源之一，对波浪能发电技术的开发与利用已成为研究热点。而在波浪发电场合中，波浪发电机是波浪能转换(WaveEnergyConversion,WEC)系统的重要组成部分，它的性能对波浪发电系统的稳定运行和输出功率的波动有很大影响。双转子永磁同步电机与普通永磁同步电机相比，具有多种优势，无论是从功率密度还是从效率角度，都有很大程度的提升。双转子电机是具有多端口的机电能量转换装置，将其应用在波浪发电场合可以促进多种工作模式的实现。此外，双转子永磁同步电机应用在波浪发电场合中可以避免机械齿轮箱的使用，简化了传动装置，克服了机械齿轮传动装置所固有的机械疲劳、摩擦损耗、振动噪声，可靠性低等缺点。虽然这种电机的应用具有较多的优势，国内外相关学者也在双转子电机的拓扑结构及控制方法上做出了一定的探索，但其控制方式仍然相对复杂。
技术实现思路
本专利技术针对以上问题，设计专利技术了一种基于双转子永磁同步电机的波浪发电系统，通过其控制方式提高WEC系统的运行效率，实现最大波浪能捕获，同时避免使用了复杂的机械齿轮箱机构，消除了齿轮箱给WEC系统造成的效率低、稳定性差、以及可控带宽窄等缺点。技术方案如下：一种双转子永磁同步波浪发电系统，其特征在于，包括双转子电机，两套波浪能转换装置，所述双转子电机包括外侧带有永磁体的内转子、内侧带有永磁体的外转子、带绕组的电机定子和控制器，内转子和外转子的输入端口各与一套波浪能转换装置相连，沿径向由内到外分别布置内转子的转子铁心及其外表面永磁体，定子，外转子的转子铁心及其内表面永磁体，定子绕组呈环状分布，缠绕在定子内外槽中，即线圈的一个边在定子铁心的外槽中，一个边在定子铁心的内槽中，所述控制器分别对内转子和外转子进行独立的控制，输出功率是内转子和外转子的总和功率，控制器根据所接收到的转速检测信号，对内转子和外转子的工作模式和输出功率进行协调控制。本专利技术的有益效果如下：1)该电机可通过双转子输入利用相位互补式控制实现变刚度控制和系统功率输出平滑，从而提高系统输出稳定性。2)该电机能提高最大波浪捕获效率。3)该电机具有很高的功率密度和转矩密度。4)该电机避免使用了复杂的机械齿轮箱结构，克服了机械齿轮传动装置所固有的机械疲劳、摩擦损耗、振动噪声，可靠性低等缺点。5)该电机结构简单、紧凑、体积小、重量轻，工艺简单。6)可使用价格相对低廉的铁氧体等永磁材料降低成本，但仍可保证电机具有较高的功率密度和转矩密度。附图说明图1是双转子永磁同步电机的结构示意图。图中，1为电机外转子铁心，2为外转子永磁体，3为定子绕组，4为内转子永磁体，5为电机内转子铁心，6为电机定子。图2是双转子永磁同步电机控制系统图。图中，7为内转子，8为外转子，电机内转子7输出端口接WEC1单元，外转子8输出端口接WEC2单元，定子部分6通过整流与逆变后与负载相连。具体实施方式由于永磁式双转子电机具有转矩密度高和效率高等优点，将其合理地应用在波浪发电场合已成为研究热点之一。图1中的双转子电机由外侧带有永磁体的内转子7、内侧带有永磁体的外转子8和带绕组的电机定子6组成。定子绕组呈环状分布，缠绕在定子内外槽中，即线圈的一个边在定子铁心的外槽中，一个边在定子铁心的内槽中。如图2所示，电机内转子7的输入端口与WEC1相连，外转子8的输入端口与WEC2相连，WEC1单元输出的机械功率可以通过定子绕组和内转子永磁体4之间的相互作用转换成电功率，同时WEC2单元输出的机械功率可以通过定子绕组与外转子永磁体2之间的相互作用转换成电功率，当单个WEC装置捕获到的波浪能较低时，内转子7通过WEC1输出功率，外转子2通过WEC2输出功率，两个WEC装置以阵列的形式相位互补工作，输出的电功率为两个WEC装置输出的总和，从而使系统的频率响应带更宽，增大发电机的输出转矩和效率，进而提高系统的输出稳定性。所有的电功率通过定子绕组经整流、逆变单元传递给负载，完成从波浪能到电能的转换过程。控制器分别对内转子电机和外转子电机进行独立的控制，内转子电机与外转子电机的输入端口分别与不同的WEC1、WEC2装置进行相连；当单个WEC装置捕获到的波浪能较低时，内转子通过WEC1输出电功率，外转子通过WEC2输出电功率，两个WEC装置以阵列的形式相位互补工作，输出功率为是内转子和外转子的总和功率，同时控制器能根据所接收到的转速检测信号，对内转子电机和外转子电机的工作模式和输出功率进行协调控制，使双转子电机既满足波浪发电运行要求，又工作在综合效率最高点。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双转子永磁同步波浪发电系统，其特征在于，包括双转子电机，两套波浪能转换装置，所述双转子电机包括外侧带有永磁体的内转子、内侧带有永磁体的外转子、带绕组的电机定子和控制器，内转子和外转子的输入端口各与一套波浪能转换装置相连，沿径向由内到外分别布置内转子的转子铁心及其外表面永磁体，定子，外转子的转子铁心及其内表面永磁体，定子绕组呈环状分布，缠绕在定子内外槽中，即线圈的一个边在定子铁心的外槽中，一个边在定子铁心的内槽中。所述控制器分别对内转子和外转子进行独立的控制，输出功率为内转子和外转子的总和功率，控制器根据所接收到的转速检测信号，对内转子和外转子的工作模式和输出功率进行协调控制。

【技术特征摘要】
1.一种双转子永磁同步波浪发电系统，其特征在于，包括双转子电机，两套波浪能转换装置，所述双转子电机包括外侧带有永磁体的内转子、内侧带有永磁体的外转子、带绕组的电机定子和控制器，内转子和外转子的输入端口各与一套波浪能转换装置相连，沿径向由内到外分别布置内转子的转子铁心及其外表面永磁体，定子，外转...

【专利技术属性】
技术研发人员：方红伟，宋如楠，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12