一种分频输电系统用内置永磁式双馈风力发电机技术方案

本发明专利技术公开了一种分频输电系统用内置永磁式双馈风力发电机，包括定子及转子，定子套接于转子上，定子与转子之间具有气隙；所述转子包括转子铁心，所述转子铁心内设置有安置腔，各安置腔内均设置有转子永磁体，所述转子铁心的外壁上设置有若干转子槽；所述定子包括定子铁心及定子电枢绕组，定子铁心的内侧设置有若干定子齿；所述定子电枢绕组包括50/3赫兹绕组及50Hz绕组，其中，50/3赫兹绕组按照三相对称的绕组结构缠绕于定子齿上，50Hz绕组按照三相对称的绕组结构缠绕于定子齿上，该发电机能够分别发出50/3赫兹和50赫兹的电能，且具有经济性高、运行可靠性高以及性能优越的特点。运行可靠性高以及性能优越的特点。运行可靠性高以及性能优越的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种分频输电系统用内置永磁式双馈风力发电机


[0001]本专利技术属于新能源及电力工程
，涉及一种分频输电系统用内置永磁式双馈风力发电机。

技术介绍

[0002]当今世界能源危机不断加剧，环境污染问题也越发受到重视，很多国家都将新能源纳入国家能源优先发展目标。海上风能拥有资源丰富、开发占地少、对环境影响小等特点，具备良好的开发前景。近年来，随着海上风电技术的不断发展，海上风机的离岸距离也越来越远，传统的电能传输技术已不再是最佳选择。西安交通大学王锡凡院士提出的分频输电系统，通过降低输电频率来减少输电电抗，可成倍提高系统传输容量，同时大大提高高压交流输电的传输距离，对于需要远距离输电的海上风力发电具有十分重要的意义。
[0003]风力发电机作为风能和电能的转换单元，是分频输电系统中的核心组件之一。目前已有学者针对适用于分频输电系统的发电机类型进行了研究，结果表明传统低速直驱永磁发电机可以用于分频输电系统。不过传统直驱永磁发电机在接入电网时，为了输出频率稳定的50/3赫兹交流电，需要使用全功率的逆变器进行整流逆变，这对大功率海上风力发电机而言，所需要的逆变器容量和成本是非常巨大的。此外，传统直驱永磁风力发电机用于分频输电系统时，只能发出50/3赫兹的电能，而发电厂的用电系统则需要50赫兹的电能，为满足厂用电系统的需求，通常还需要增加额外的变频装置，这使得分频输电系统的成本进一步增大。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种分频输电系统用内置永磁式双馈风力发电机，该发电机能够分别发出50/3赫兹和50赫兹的电能，且具有经济性高、运行可靠性高以及性能优越的特点。
[0005]为达到上述目的，本专利技术公开了一种分频输电系统用内置永磁式双馈风力发电机包括定子及转子，定子套接于转子上，定子与转子之间具有气隙；
[0006]所述转子包括转子铁心，所述转子铁心内设置有安置腔，各安置腔内均设置有转子永磁体，所述转子铁心的外壁上设置有若干转子槽；
[0007]所述定子包括定子铁心及定子电枢绕组，定子铁心的内侧设置有若干定子齿；
[0008]所述定子电枢绕组包括50/3赫兹绕组及50Hz绕组，其中，50/3赫兹绕组按照三相对称的绕组结构缠绕于定子齿上，50Hz绕组按照三相对称的绕组结构缠绕于定子齿上。
[0009]转子永磁体的极对数与50/3赫兹绕组的极对数相同。
[0010]相邻定子齿之间形成定子槽，50/3赫兹绕组及50Hz绕组均位于所述定子槽内。
[0011]通过所述转子槽调节气隙磁阻的分布，以产生3p对极的磁场谐波分量，通过调节转子槽的大小及形状，以调节气隙中3p对极的磁场谐波的含量，其中，p为整数。
[0012]在工作时，50/3赫兹绕组产生磁极对数为p对极的基波磁场。
[0013]50/3赫兹绕组与气隙中p对极的磁场相互作用，以发出频率为50/3赫兹的交流电。
[0014]在工作时，50Hz绕组产生磁极对数为3p对极的基波磁场。
[0015]50Hz绕组与气隙中p对极及3p对极的磁场相互作用，以发出频率为50赫兹的交流电。
[0016]本专利技术具有以下有益效果：
[0017]本专利技术所述的分频输电系统用内置永磁式双馈风力发电机在具体操作时，定子与转子之间具有气隙，所述转子铁心内设置有安置腔，各安置腔内均设置有转子永磁体，所述转子铁心的外壁上设置有若干转子槽，同时50/3赫兹绕组按照三相对称的绕组结构缠绕于定子齿上，50Hz绕组按照三相对称的绕组结构缠绕于定子齿上，50/3赫兹绕组能够发出50/3赫兹的电能，50Hz绕组能够发出50赫兹的电能，其中，50/3Hz的电能可以直接输送至分频输电电网，从而省掉中间的变频装置，使分频输电系统的经济性及可靠性得到提高；50Hz的电能可以经过变频装置与分频输电电网相连接，同时直接与发电厂的厂用电系统相连接，从而省掉风力发电机与发电厂之间的变频装置，使整个系统的经济性及运行可靠性得到进一步提高；同时，本专利技术只需对50Hz绕组进行控制，就能够实现对风力发电机运行状态的调整和控制，因此控制系统可以得到简化，整个系统的经济性和可靠性进一步得到提高。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的整体结构示意图；
[0019]图2为本专利技术中转子2的结构示意图；
[0020]图3为本专利技术中定子1的结构示意图；
[0021]图4为本专利技术的空载气隙磁密径向分量谐波含量图；
[0022]图5为本专利技术中50/3赫兹绕组6
‑
1的反电势图；
[0023]图6为本专利技术中50Hz绕组6
‑
2的反电势图。
[0024]其中，1为定子、2为转子、3为转子永磁体、4为转子铁心、5为定子铁心、6为定子电枢绕组、6
‑
1为50/3赫兹绕组、6
‑
2为50Hz绕组、7为转子槽。
具体实施方式
[0025]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本专利技术公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本专利技术公开的概念。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0026]在附图中示出了根据本专利技术公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
[0027]参考图1，本专利技术所述的分频输电系统用内置永磁式双馈风力发电机包括定子1及
转子2，定子1套接于转子2上，定子1与转子2之间具有气隙。
[0028]所述转子2包括转子铁心4，所述转子铁心4内设置有若干安置腔，各安置腔内均设置有若干转子永磁体3。
[0029]所述定子1包括定子铁心5及定子电枢绕组6，定子铁心5的内侧设置有若干定子齿，相邻定子齿之间形成定子槽。
[0030]参考图1及图3，所述定子电枢绕组6包括50/3赫兹绕组6
‑
1及50Hz绕组6
‑
2，其中，50/3赫兹绕组6
‑
1按照三相对称的绕组结构缠绕于定子齿上，在工作时，50/3赫兹绕组6
‑
1产生磁极对数为p对极的基波磁场；50Hz绕组6
‑
2按照三相对称的绕组结构缠绕于定子齿上，在工作时，50Hz绕组6
‑
2产生磁极对数为3p对极的基波磁场，其中，p为正整数，需要说明的是，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分频输电系统用内置永磁式双馈风力发电机，其特征在于，包括定子(1)及转子(2)，定子(1)套接于转子(2)上，定子(1)与转子(2)之间具有气隙；所述转子(2)包括转子铁心(4)，所述转子铁心(4)内设置有安置腔，各安置腔内均设置有转子永磁体(3)，所述转子铁心(4)的外壁上设置有若干转子槽(7)；所述定子(1)包括定子铁心(5)及定子电枢绕组(6)，定子铁心(5)的内侧设置有若干定子齿；所述定子电枢绕组(6)包括50/3赫兹绕组(6
‑
1)及50Hz绕组(6
‑
2)，其中，50/3赫兹绕组(6
‑
1)按照三相对称的绕组结构缠绕于定子齿上，50Hz绕组(6
‑
2)按照三相对称的绕组结构缠绕于定子齿上。2.根据权利要求1所述的分频输电系统用内置永磁式双馈风力发电机，其特征在于，转子永磁体(3)的极对数与50/3赫兹绕组(6
‑
1)的极对数相同。3.根据权利要求2所述的分频输电系统用内置永磁式双馈风力发电机，其特征在于，相邻定子齿之间形成定子槽，50/3赫兹绕组(6
‑
1)及...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾少锋，袁志东，刘禹良，梁得亮，王曙鸿，王秀丽，王锡凡，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：