一种无储能设备的永磁直驱风力发电机变桨系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种无储能设备的永磁直驱风力发电机变桨系统，包括变桨驱动器、变桨电机、无储能后备电源系统，机舱柜通过接触式滑环对变桨驱动器供电，变桨驱动器连接变桨电机，变桨电机连接桨叶，无储能后备电源系统分别与风力发电机、变桨驱动器连接，无储能后备电源系统将风力发电机停机过程所产生的电能为变桨驱动器供电。本实用新型专利技术设有无储能后备电源系统，当变桨系统处于正常变桨运行状态下，变桨驱动器通过接触式滑环接收来自机舱的供电，无储能后备电源系统处于发电待机模式，当变桨系统接收紧急顺桨命令时，无储能后备电源系统切换到发电工作模式，利用风力发电机停机过程所产生的电能为变桨驱动器供电，完成桨叶的紧急顺桨动作。

A permanent magnet direct drive wind turbine pitch system without energy storage equipment

【技术实现步骤摘要】
一种无储能设备的永磁直驱风力发电机变桨系统
本技术涉及风电领域，特别涉及一种无储能设备的永磁直驱风力发电机变桨系统。
技术介绍
变桨系统是风力发电机组的重要组成部分，是风力发电机组的主刹车系统，主要是通过对叶片桨距角的控制来实现输出功率的调节。基于变桨系统对风机安全运行的重要性，现有变桨系统通常都配有后备电源，当电网供电中断时，变桨系统可自动切换到后备电源供电，并顺桨停机，确保风机的安全运行。目前通常采用铅酸蓄电池或是超级电容等储能设备作为后备电源，铅酸蓄电池虽然技术成熟，但其低温性能较差，使用寿命较短，充电速度慢，会增加风机维护成本，降低风电机组经济效益；超级电容虽然具有免维护和优良的环境适用性，但其价格相对较高，而近年风力发电机组尤其是海上风电发展均朝大容量发展，此种技术发展趋势下将需要更大的后备电源能量来满足大载荷叶片的紧急顺桨，使用超级电容的后备电源系统将需要并联更多的超级电容以满足能量需求，势必造成成本的大幅度升高。目前风力发电机所发电都是用于并网，风机停机过程中的电能未达到并网条件则无法被利用，由于风机所发的电频率很低、波动较大，变桨系统无法直接使用，且如何将风力发电机停机过程中所发的电传输到变桨系统也是需解决的难点问题。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本技术提供一种结构简单、安装和维护方便、可靠性高的无储能设备的永磁直驱风力发电机变桨系统。本技术解决上述问题的技术方案是：一种无储能设备的永磁直驱风力发电机变桨系统，包括变桨驱动器、变桨电机、无储能后备电源系统，三个变桨驱动器分别连接三个变桨电机，变桨电机连接桨叶，所述无储能后备电源系统分别与风力发电机、变桨驱动器连接，无储能后备电源系统将风力发电机停机过程所产生的电能为变桨驱动器供电。上述无储能设备的永磁直驱风力发电机变桨系统，所述无储能后备电源系统包括功率模块、非接触式电能传输装置、整流模块和投切模块，所述功率模块的输入端与风力发电机电连接，功率模块的输出端与非接触式电能传输装置的输入端连接，非接触式电能传输装置的输出端依次经整流模块、投切模块后连接三个变桨驱动器，对三个变桨驱动器供电；所述功率模块将风力发电机所发出电源转化为可供变桨系统使用的电能，所述非接触式电能传输装置通过非接触式传输的方式将电能从机舱传输到轮毂内，所述整流模块将非接触式电能传输装置传过来的的交流电转换为可供变桨驱动器使用的直流电，所述投切模块将传输过来的一路直流电转换为三路独立的电源，实现三个变桨驱动器的独立供电。上述无储能设备的永磁直驱风力发电机变桨系统，所述功率模块和非接触式电能传输装置安装在机舱内。上述无储能设备的永磁直驱风力发电机变桨系统，所述非接触式电能传输装置采用非接触电磁耦合的方式实现旋转场合的电能传输。上述无储能设备的永磁直驱风力发电机变桨系统，当变桨系统处于正常变桨运行状态下，所述变桨驱动器通过接触式滑环接收来自机舱的供电，所述无储能后备电源系统处于发电待机模式，当变桨系统接收紧急顺桨命令时，所述无储能后备电源系统切换到发电工作模式，利用风力发电机停机过程所产生的电能为变桨驱动器供电，完成桨叶的紧急顺桨动作。本技术的有益效果在于：1、本技术设有无储能后备电源系统，当变桨系统处于正常变桨运行状态下，所述变桨驱动器通过接触式滑环接收来自机舱的供电，所述无储能后备电源系统处于发电待机模式，当变桨系统接收紧急顺桨命令时，所述无储能后备电源系统切换到发电工作模式，利用风力发电机停机过程所产生的电能为变桨驱动器供电，完成桨叶的紧急顺桨动作。2、本技术取消了储能设备，使整个变桨系统功能不受储能介质的寿命影响和储能容量的影响，能够降低变桨系统的故障率，延长变桨系统的使用寿命。3、本技术无须额外设置后备电源系统充电电路和控制放电电路，能够减少整个变桨系统在轮毂内所需空间，更便于安装和维护。4、本技术所需的组成部件价格成本相对较低，具有成本低、可靠性高的特点，且能充分利用发电机停机过程中的电能，提高整机的发电效率。附图说明图1为本技术的整体结构框图。图2为图1中功率模块框图。图3为图1中非接触式电能传输装置结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步的说明。如图1所示，一种无储能设备的永磁直驱风力发电机变桨系统，包括变桨驱动器1、变桨电机2、无储能后备电源系统3，三个变桨驱动器1分别连接三个变桨电机2，变桨电机2连接桨叶4，所述无储能后备电源系统3分别与风力发电机5、变桨驱动器1连接，无储能后备电源系统3将风力发电机5停机过程所产生的电能为变桨驱动器1供电。所述无储能后备电源系统3包括功率模块31、非接触式电能传输装置32、整流模块33和投切模块34，功率模块31和非接触式电能传输装置32安装在机舱内；所述功率模块31的输入端与风力发电机5电连接，功率模块31的输出端与非接触式电能传输装置32的输入端连接，非接触式电能传输装置32的输出端依次经整流模块33、投切模块34后连接三个变桨驱动器1，对三个变桨驱动器1供电；所述功率模块31将风力发电机5所发出电源转化为可供变桨系统使用的电能；所述非接触式电能传输装置32通过非接触式传输的方式将电能从机舱传输到轮毂内；所述整流模块33将非接触式电能传输装置32传过来的的交流电转换为可供变桨驱动器1使用的直流电；所述投切模块34可采用投切开关，将传输过来的一路直流电转换为三路独立的电源，实现三个变桨驱动器1的独立供电。如图2所示，功率模块31包括整流单元311、buck单元312和逆变单元313，所述整流单元311与风力发电机连接，输入三相690V，风力发电机所发电波动较大，变桨系统无法直接使用，需经过所述buck单元312进行平缓电压，所述buck单元312与整流单元311连接，所述buck单元312中设置IGBT和二极管，能够通过控制来平缓发电机所发电的电压波动，通过所述逆变单元313将平缓的电能传给非接触式电能传输装置32。如图3所示，非接触式电能传输装置32包括轴承座321、定子部件323、转子部件322及支撑缸体324，所述支撑缸体324为中间空心的结构，所述轴承座321、定子部件323和转子部件322均安装在支撑缸体324上，所述定子部件323和转子部件322之间为非接触式结构，通过非接触电磁耦合的方式实现旋转场合的电能传输。所述转子部件322整体为中间空心的圆盘结构，转子部件322包括磁芯Ⅰ3221、线圈Ⅰ3222及外壳Ⅰ3223，所述磁芯Ⅰ3221为环形结构，磁芯Ⅰ3221完全嵌装于外壳Ⅰ3223中并用环氧树脂灌封，外壳Ⅰ3223安装在轴承座1上并可随轴承座1转动，通过轴承座1对转子部件进行轴向固定，所述线圈Ⅰ3222完全凹嵌于磁芯Ⅰ3221中。所述定子部件323整体为中间空心的圆盘结构，定子部件323包括磁芯Ⅱ3231、线圈Ⅱ3232及外壳Ⅱ3233，所述磁芯Ⅱ3231为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无储能设备的永磁直驱风力发电机变桨系统，其特征在于：变桨驱动器、变桨电机、无储能后备电源系统，三个变桨驱动器分别连接三个变桨电机，变桨电机连接桨叶，所述无储能后备电源系统分别与风力发电机、变桨驱动器连接，无储能后备电源系统将风力发电机停机过程所产生的电能为变桨驱动器供电。/n

【技术特征摘要】
1.一种无储能设备的永磁直驱风力发电机变桨系统，其特征在于：变桨驱动器、变桨电机、无储能后备电源系统，三个变桨驱动器分别连接三个变桨电机，变桨电机连接桨叶，所述无储能后备电源系统分别与风力发电机、变桨驱动器连接，无储能后备电源系统将风力发电机停机过程所产生的电能为变桨驱动器供电。


2.根据权利要求1所述的无储能设备的永磁直驱风力发电机变桨系统，其特征在于：所述无储能后备电源系统包括功率模块、非接触式电能传输装置、整流模块和投切模块，所述功率模块的输入端与风力发电机电连接，功率模块的输出端与非接触式电能传输装置的输入端连接，非接触式电能传输装置的输出端依次经整流模块、投切模块后连接三个变桨驱动器，对三个变桨驱动器供电；所述功率模块将风力发电机所发出电源转化为可供变桨系统使用的电能，所述非接触式电能传输装置通过非接触式传输的方式将电能从机舱传输到轮毂内，所述整流模块将非接触式电能传输装置传过...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘璐萍，赵耀，陈浩，孟凡冬，
申请(专利权)人：湖南世优电气股份有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南;43