一种大容量永磁风力发电机定子绕组结构制造技术

本实用新型专利技术涉及永磁风力发电机领域，特别涉及一种大容量永磁风力发电机定子绕组结构，包括定子绕组，所述定子绕组平均分成四套结构相同且时间上无相位差的三相绕组，四套所述三相绕组互相错开18

【技术实现步骤摘要】
一种大容量永磁风力发电机定子绕组结构


[0001]本技术涉及永磁风力发电机领域，特别涉及一种大容量永磁风力发电机定子绕组结构。

技术介绍

[0002]定子绕组是发电机的重要组成部分，是由多个线圈或线圈组绕制、连接而成，镶嵌在定子铁芯上，其主要作用是切割磁力线而产生感应电动势、输出电流。考虑额定电流小、结构简单、工艺性好等因素，传统电机通常采用三相单绕组设计。低压小容量永磁风力发电机通常采用三相双绕组结构设计，解决了低压小容量变流系统元器件电流限制的问题。
[0003]在碳达峰和碳中和的目标及背景下，全球海上风电行业高速发展，国内外逐渐涌现单机容量15MW及以上风电机组，由于高压功率模块器件耐受电压和成本的限制，变流器功率模块的输出电压受到限制，导致大容量永磁发电机额定输出电流高，某型号发电机额定电流甚至超过10000A。永磁发电机需配备全功率变流器，如果仍采用三相双绕组结构设计，低压大容量变流系统将同样造成线路电流过大，给变流器带来体积庞大、设计制造困难、安装空间受限等诸多挑战。与此同时，仍存在两个绕组同时损坏，发电机就不能正常运行或者因性能恶化而不能长期运行的风险。
[0004]目前低压小容量永磁风力发电机系统通常采用三相双绕组结构设计，能有效解决低压小容量变流系统元器件电流限制的问题。此外，相比于传统的三相电机在性能与可靠性等方面有明显优势，因而被大量运用。
[0005]有鉴于此，本技术提供一种大容量永磁风力发电机定子绕组结构。

技术实现思路

[0006]本技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种大容量永磁风力发电机定子绕组结构。
[0007]为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：
[0008]一种大容量永磁风力发电机定子绕组结构，包括定子绕组，所述定子绕组平均分成四套结构相同且时间上无相位差的三相绕组，四套所述三相绕组互相错开18
°
机械角度均匀分布在定子圆周上，四套所述三相绕组的频率、幅值、相位均相同，工作时四套所述三相绕组产生的旋转磁场方向相同；四套所述三相绕组的中性点之间不连接。
[0009]进一步，四套所述三相绕不呈现整体集中对称结构。
[0010]进一步，四套所述三相绕分别连接一组三相变流器单元，四组所述三相变流器单元电参数相同。
[0011]由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：
[0012]本技术大容量永磁风力发电机定子分布绕组结构采用四套绕组均摊电流和功率，大大降低变流器功率开关器件的电流、功率等级，从而减小变流器设计制造难度系数、减小单个变流器的体积和成本，减小对安装空间的要求。
[0013]本技术定子分布绕组结构具有容错能力，可靠性高的鲜明特点。即使四套绕组中的任意三套绕组同时出现故障的极端状况下，也可进行开关隔离操作切出故障绕组，余下的一套绕组仍然能正常运行，发电机能够降功率运行发电，最大限度减少因绕组故障而造成的发电量损失，最大程度的保障发电机和变流器的安全可靠运行。
附图说明
[0014]下面结合附图对本技术作进一步说明：
[0015]图1为本技术的一种大容量永磁风力发电机定子绕组结构的示意图。
[0016]图2为本技术定子绕组分布在定子圆周上的结构示意图。
具体实施方式
[0017]为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限制本技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本技术的概念。
[0018]参看图1，本实施例所述的一种大容量永磁风力发电机定子绕组结构，包括定子绕组A，所述定子绕组A平均分成四套结构相同且时间上无相位差的三相绕组，四套所述三相绕分别是第一套三相绕组1、第二套三相绕组2、第三套三相绕组3、第四套三相绕组4。第一套三相绕组1包含绕组U1、绕组V1、绕组W1以及该三相连接中性点O1。第二套三相绕组2包含绕组U2、绕组V2、绕组W2以及该三相连接中性点O2。第三套三相绕组3包含绕组U3、绕组V3、绕组W3以及该三相连接中性点O3。第四套三相绕组4包含绕组U4、绕组V4、绕组W4以及该三相连接中性点O4。该四套三相绕组在空间上错开18
°
机械角度均匀分布在定子B圆周上，该四套三相绕组不呈现整体集中对称结构；该四套三相绕组的电参数在时间上的频率、幅值、相位均相同，工作时产生的旋转磁场方向相同，四套三相绕组互相等效；该四套三相绕组的中性点O1、O2、O3、O4之间不连接、相互独立，四个中性点均不接地；每套三相绕组分别连接一个三相变流器单元，四组三相变流器单元电参数亦完全相同。
[0019]本技术大容量永磁风力发电机定子分布绕组结构采用四套绕组均摊电流和功率，大大降低变流器功率开关器件的电流、功率等级，从而减小变流器设计制造难度系数、减小单个变流器的体积和成本，减小对安装空间的要求。
[0020]本技术定子分布绕组结构具有容错能力，可靠性高的鲜明特点。即使四套绕组中的任意三套绕组同时出现故障的极端状况下，也可进行开关隔离操作切出故障绕组，余下的一套绕组仍然能正常运行，发电机能够降功率运行发电，最大限度减少因绕组故障而造成的发电量损失，最大程度的保障发电机和变流器的安全可靠运行。
[0021]以上仅为本技术的具体实施例，但本技术的技术特征并不局限于此。任何以本技术为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本技术的保护范围之中。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大容量永磁风力发电机定子绕组结构，包括定子绕组，其特征在于：所述定子绕组平均分成四套结构相同且时间上无相位差的三相绕组，四套所述三相绕组互相错开18
°
机械角度均匀分布在定子圆周上，四套所述三相绕组的频率、幅值、相位均相同，工作时四套所述三相绕组产生的旋转磁场方向相同；四套...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘吉军，孙杨，许国东，孙勇，温俊伟，林鸿辉，项峰，王杭烽，
申请(专利权)人：浙江运达风电股份有限公司，
类型：新型
国别省市：