无刷双馈变速恒频感应风力发电系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种无刷双馈变速恒频感应风力发电系统，包括风力机，风力机动力输出轴通过变速器与感应发电机转子轴传动联接；在转子轴上设置有磁路互相独立的转子控制绕组和转子功率绕组；在电机座内对应于所述转子控制绕组、转子功率绕组位置处分别设置有磁路互相独立的定子控制绕组和定子功率绕组；所述定子控制绕组通过变频器与输电网电连接；所述定子功率绕组直接与输电网电连接。本实用新型专利技术优点在于当风速变化时系统可以输出频率不变的工频交流电，所用变频器的容量小于发电机的容量，为整个电机容量的5%～50%，一般情况下小于发电机容量的20%，因此发电系统所用设备成本低廉，利于推广应用。由于没有电刷，日常维护工作量小。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术风力发电系统，尤其是涉及无刷双馈变速恒频感应风力发电系统。
技术介绍
利用自然界的空气流动进行发电是目前应用非常广泛的绿色能源，但是风能较为集中的区域(沙漠、海洋)一般都远离人类所生活的区域，所以风力发电在绝大多数情况下都要将电能进行远距离输送。在风力发电技术中，当风速发生变化时保持风力发电机的输出频率不变是个非常重要的问题，风力发电机的输出频率必须与电网频率一致，否则所发电力不能并网进行远距离输送。由于自然界的风速是不稳定的，因此利用风力来发电的风力发电系统必须解决在转速变化情况下保证输出电压频率稳定问题。为解决上述问题，目前所采用的方式为:1、采用全功率变速恒频技术:所使用的变频器功率必须大于发电机的功率(称为全功率变频)，一般取1.3 1.5倍发电机容量，造价十分昂贵。2、采用双馈变速恒频技术即交流励磁技术:定子绕组和转子绕组分别供电，定子绕组与工频交流电网相联接，转子绕组使用变频器供应频率可调的交流电。通过调整变频器的输出电压频率适应不同的电机转速，使工频绕组输出稳定的工频交流电。这种技术中的电机是带有电刷的双馈感应变速恒频发电机，需要进行专门设计，采用部分功率变频器，变频器的功率小于发电机的功率，由于采用部分功率变频器，一般可取发电机的25%容量，从而降低了一定的造价。但是所用电机结构复杂，带有电刷，电机造价较高，维护工作量大，可靠性低。上述两种风力发电技术虽然能够做到发电机转速变化时输出的电压频率保持不变，但都存在设备投入成本高、维护工作量大、系统可靠性低等问题。
技术实现思路
本技术目的在于提供一种无刷双馈变速恒频感应风力发电系统，达到低成本的解决发电机转速变化时保持输出的电压频率不变。为实现上述目的，本技术采取下述技术方案:本技术所述的无刷双馈变速恒频感应风力发电系统，包括风力机，所述风力机动力输出轴通过变速器与感应发电机转子轴传动联接；在所述转子轴上设置有磁路互相独立的转子控制绕组和转子功率绕组；在电机座内对应于所述转子控制绕组、转子功率绕组位置处分别设置有磁路互相独立的定子控制绕组和定子功率绕组；所述定子控制绕组通过变频器与输电网电连接；所述定子功率绕组直接与输电网电连接。所述转子轴为分体式结构通过联轴器连接或为一体式结构；所述电机座为两体结构或为一体结构。所述变频器为四象限变频器，所述四象限变频器控制输入端通过转速、频率调节器与所述变速器信号输出端电连接。本技术优点在于当风速变化时系统可以输出频率不变的工频交流电，所用变频器的容量小于发电机的容量，为整个电机容量的5% 50%,—般情况下小于发电机容量的20%，因此发电系统所用设备成本低廉，利于推广应用。由于没有电刷，日常维护工作量小。附图说明图1是本技术的结构示意图。图2是本技术所述感应发电机的机械特性图。具体实施方式如图1所示，本技术所述的无刷双馈变速恒频感应风力发电系统，包括风力机，所述风力机I动力输出轴通过变速器2与感应发电机转子轴3传动联接；在所述转子轴3上设置有磁路互相独立的转子控制绕组和转子功率绕组；转子轴3可选择一根通轴或由两根轴通过联轴器连接为一体；当转子轴3为一根通轴时，电机座为一体结构，在电机座内对应于所述转子控制绕组、转子功率绕组位置处分别设置有磁路互相独立的定子控制绕组4和定子功率绕组5。当转子轴3由两根轴通过联轴器连接为一体时，所述定子控制绕组4和定子功率绕组5分别设置在各自的电机座内，因此，所述的感应发电机可由现有感应电机系列中选择合适容量比例的两台感应电机直接共轴联接而成。定子控制绕组4通过四象限变频器6与输电网电连接，定子功率绕组5直接与输电网电连接。所述四象限变频器6控制输入端通过转速、频率调节器7与所述变速器2信号输出端电连接。图2给出了本技术所述感应发电机的机械特性，当改变定子控制绕组的供电频率时，感应发电机的合成机械特性也随之发生变化。转速、频率调节器7根据转子轴3的转速自动改变输出到四象限变频器6的信号以改变四象限变频器6的输出电压频率，从而保证了感应发电机的合成同步转速始终低于转子轴3的转速，使感应发电机处于图2的BC段，感应发电机处于发电状态，向工频电网输出频率固定的工频电流。当改变转速、频率调节器7的信号使感应发电机的合成同步转速始终高于转子轴3的转速时，如图2的AB段；转子轴3输出机械功率，人为改变转速、频率调节器7的信号就使得转子轴3的转速发生变化，此时可作为调速电动机用于需要调速的场合(例如风机和水栗等)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无刷双馈变速恒频感应风力发电系统，包括风力机（1），所述风力机（1）动力输出轴通过变速器（2）与感应发电机转子轴（3）传动联接；其特征在于：在所述转子轴（3）上设置有磁路互相独立的转子控制绕组和转子功率绕组；在电机座内对应于所述转子控制绕组、转子功率绕组位置处分别设置有磁路互相独立的定子控制绕组（4）和定子功率绕组（5）；所述定子控制绕组（4）通过变频器与输电网电连接；所述定子功率绕组（5）直接与输电网电连接。

【技术特征摘要】
1.一种无刷双馈变速恒频感应风力发电系统，包括风力机(1)，所述风力机(I)动力输出轴通过变速器(2)与感应发电机转子轴(3)传动联接；其特征在于:在所述转子轴(3)上设置有磁路互相独立的转子控制绕组和转子功率绕组；在电机座内对应于所述转子控制绕组、转子功率绕组位置处分别设置有磁路互相独立的定子控制绕组(4)和定子功率绕组(5);所述定子控制绕组(4)通过变频器与输电网电连接；所述定子功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：张泽全，
申请(专利权)人：张泽全，
类型：实用新型
国别省市：