一种风力发电机及风力发电系统技术方案

本发明专利技术提供的风力发电机及风力发电系统，通过n对结构相同的第一绕组单元和第二绕组单元对称设置于定子铁心上；分别位于对称设置的一对绕组单元中输出相位相同的两个绕组的输出端相连，连接点与一个功率变换单元相连；当对称设置且输出相位相同的两个绕组及与两者相连的功率变换单元所组成的支路中，任一部件发生故障的时候，该故障可以被风力发电系统监控到，并且该支路将会被风力发电系统自动切出，由于n对绕组单元中每一个绕组单元均包括至少两个相互耦合的绕组，定子铁心上的对称区域内仍然存在电磁能量变换，使风力发电机能够平衡运行，可减小因故障支路切出而引起的转矩脉动，降低风力发电机的振动和噪声，提高风力发电机的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种风力发电机及风力发电系统
本专利技术涉及风力发电
，特别涉及一种风力发电机及风力发电系统。
技术介绍
随着风力发电机组陆上的大型化、低风区化，海上机组的大型化，机组的容量逐步提高，相应的永磁直驱发电机的体积和重量也逐步增大，发电机面临着大型化制造、运输的困难。此外，海上机组的运维难度和成本非陆上机组可以比拟，因此在机组设计中必须考虑冗余和容错运行能力，使得机组不会因为某个部件的损坏而被迫停机且等待太长的维修时间。现有技术中实现冗余和容错运行的方案中，若风力发电机某一相发生断路和短路故障，或者其某一相相应的功率变换设备发生故障，在故障支路切出时会导致气隙磁场畸变以及不平衡的径向磁拉力，进而引起较大的周期性转矩脉动，产生振动和噪声，对风力发电机的机械结构和整个机组带来安全隐患，降低了机组的可靠性。
技术实现思路
本专利技术提供一种风力发电机及风力发电系统，以解决现有技术中由于故障支路切出时容易引起较大的转矩脉动而导致的可靠性低的问题。为实现所述目的，本申请提供的技术方案如下：一种风力发电机，包括定子及转子，所述定子包括：定子铁心和缠绕于所述定子铁心上的n对绕组单元，每对绕组单元包含对称设置于所述定子铁心上的第一绕组单元和第二绕组单元，且所述第一绕组单元和所述第二绕组单元结构相同，n为正整数；n对绕组单元中每一个绕组单元均包括至少两个相互耦合的绕组；分别位于对称设置的一对绕组单元中、且输出相位相同的两个绕组的输出端相连，连接点为所述风力发电机的n个输出端中的一个。优选的，当每个所述绕组单元包括两个相互耦合的绕组时，每个所述绕组单元中的两个绕组的输出相位相同、相差30°或者相差180°。优选的，所述定子铁心包括n对铁心模块，每对铁心模块包含对称设置的第一铁心模块和第二铁心模块，其中：对称设置的两个铁心模块中的第一铁心模块缠绕有所述第一绕组单元，第二铁心模块缠绕有所述第二绕组单元。优选的，每对铁心模块中的第一铁心模块和第二铁心模块结构相同。优选的，n对铁心模块中的每一个铁心模块结构均相同。优选的，所述第一铁心模块和所述第二铁心模块均包括m个缠绕有子绕组的子模块，m为正整数；所述绕组均包括m个串并联的所述子绕组。优选的，所述子绕组为集中绕组。一种风力发电系统，包括：控制器、n个功率变换单元、变压器单元及上述任一所述的风力发电机；其中：所述n个功率变换单元的输入端分别与所述风力发电机的n个输出端一一对应相连；所述n个功率变换单元的输出端与所述变压器单元的输入端相连，所述变压器单元的输出端与电网相连；所述控制器分别与所述风力发电机、所述n个功率变换单元及所述变压器单元相连。优选的，所述功率变换单元包括：实时监测所述绕组的绝缘故障的绝缘在线监测模块、第一开关、功率变换器及第二开关；其中：所述绝缘在线监测模块的输入端为所述功率变换单元的输入端；所述绝缘在线监测模块的输出端与所述第一开关的输入端相连；所述第一开关的输出端与所述功率变换器的输入端相连；所述功率变换器的输出端与所述第二开关的输入端相连；所述第二开关的输出端为所述功率变换单元的输出端；所述绝缘在线监测模块的控制端、所述第一开关的控制端、所述功率变换器的控制端及所述第二开关的控制端与所述控制器相连。优选的，所述变压器单元包括：n个双绕组变压器、n/2个双分裂绕组变压器或者n/2个多分裂绕组变压器。本专利技术提供的风力发电机，通过n对结构相同的第一绕组单元和第二绕组单元对称设置于定子铁心上；分别位于对称设置的一对绕组单元中、且输出相位相同的两个绕组的输出端相连，连接点为所述风力发电机的n个输出端中的一个，与所述风力发电系统中的一个功率变换单元的输入端相连；当对称设置且输出相位相同的两个绕组及与两者相连的功率变换单元所组成的支路中，任一部件发生故障的时候，该故障可以被风力发电系统监控到，并且该支路将会被所述风力发电系统自动切出，在不影响其他支路正常运行的同时，由于n对绕组单元中每一个绕组单元均包括至少两个相互耦合的绕组，所述定子铁心上的对称区域内仍然存在电磁能量变换，使所述风力发电机能够平衡运行，可减小因故障支路切出而引起的转矩脉动，降低所述风力发电机的振动和噪声，提高所述风力发电机的可靠性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术内的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述内的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的定子铁心的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的定子铁心的另一结构示意图；图3是本专利技术另一实施例提供的定子铁心的另一结构示意图；图4是本专利技术另一实施例提供的定子铁心的另一结构示意图；图5是本专利技术另一实施例提供的绕组单元的结构示意图；图6是本专利技术另一实施例提供的模块的结构示意图；图7是本专利技术另一实施例提供的风力发电系统的结构示意图；图8是本专利技术另一实施例提供的绕组单元与功率变换单元相连的结构示意图；图9是本专利技术另一实施例提供的绕组单元与功率变换单元相连的另一结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。本专利技术提供一种风力发电机，应用于风力发电系统，以解决现有技术中可靠性低的问题。具体的，该风力发电机包括：定子及转子；其中：定子包括：定子铁心和缠绕于该定子铁心上的n对绕组单元，每对绕组单元包含对称设置于定子铁心上的第一绕组单元和第二绕组单元，且该第一绕组单元和第二绕组单元结构相同，n为正整数；n对绕组单元中每一个绕组单元均包括至少两个相互耦合的绕组；分别位于对称设置的一对绕组单元中、且输出相位相同的两个绕组的输出端相连，连接点为风力发电机的n个输出端中的一个，与风力发电系统中的一个功率变换单元的输入端相连。其中，第一绕组单元和第二绕组单元结构相同，是指两个绕组单元缠绕在铁心模块上的具体形式相同，比如绕组的匝数、粗细及缠绕方向等；此处不做具体限定，能够使第一绕组单元和第二绕组单元的输出相位相同并且实现输出端并联的形式均在本申请的保护范围内。本实施例的风力发电机，其具体的工作原理为：在分别位于对称设置的一对绕组单元中、且输出相位相同的两个绕组及与两者相连的功率变换单元所组成的支路中，当其任一部件发生故障时，该故障可以被风力发电系统监控到，并且该支路将会被风力发电系统自动切出，不影响其他支路常运行，定子铁心上的对称区域内还存在其他至少一对绕组处于运行状态，从而风力发电机可降容继续运行，具备了冗余和容错运行能力，使得风力发电机不会因为某个部件的损坏而被迫停机且等待太长的维修时间。本实施例的风力发电机，通过上述原理，在不影响风力发电机正常运行的同时，由于风力发电机为对称设置，可减小因故障支路切出而引起的转矩脉动，降低风力发电机的振动和噪声，提高风力发电机的可靠性。在一个具体的实施例中，每个绕组单元包括两个相互耦合的绕组。当每个绕组单元包括两个相互耦合的绕组时，每个绕组单元中的两个绕组的输出相位可以为相同、相差30°或者相差180°中的任一一种。每一个绕组都配备有一个对称设置且输出端相连的另一绕组，若两者与相连的功率变换单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力发电机，包括定子及转子，其特征在于：所述定子包括：定子铁心和缠绕于所述定子铁心上的n对绕组单元，每对绕组单元包含对称设置于所述定子铁心上的第一绕组单元和第二绕组单元，且所述第一绕组单元和所述第二绕组单元结构相同，n为正整数；n对绕组单元中每一个绕组单元均包括至少两个相互耦合的绕组；分别位于对称设置的一对绕组单元中、且输出相位相同的两个绕组的输出端相连，连接点为所述风力发电机的n个输出端中的一个。

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机，包括定子及转子，其特征在于：所述定子包括：定子铁心和缠绕于所述定子铁心上的n对绕组单元，每对绕组单元包含对称设置于所述定子铁心上的第一绕组单元和第二绕组单元，且所述第一绕组单元和所述第二绕组单元结构相同，n为正整数；n对绕组单元中每一个绕组单元均包括至少两个相互耦合的绕组；分别位于对称设置的一对绕组单元中、且输出相位相同的两个绕组的输出端相连，连接点为所述风力发电机的n个输出端中的一个。2.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，当每个所述绕组单元包括两个相互耦合的绕组时，每个所述绕组单元中的两个绕组的输出相位相同、相差30°或者相差180°。3.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，所述定子铁心包括n对铁心模块，每对铁心模块包含对称设置的第一铁心模块和第二铁心模块，其中：对称设置的两个铁心模块中的第一铁心模块缠绕有所述第一绕组单元，第二铁心模块缠绕有所述第二绕组单元。4.根据权利要求3所述的风力发电机，其特征在于，每对铁心模块中的第一铁心模块和第二铁心模块结构相同。5.根据权利要求3所述的风力发电机，其特征在于，n对铁心模块中的每一个铁心模块结构均相同。6.根据权利要求3所述的风力发电机，其特征在于，所述第一铁心模块和所述第二铁心模块均包括m个缠绕有子绕组的子模块，m为正整数；所述绕组均...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏静，高亚州，赵祥，
申请(专利权)人：新疆金风科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆,65