專利名稱：套疊式雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)勵(lì)磁方法及其發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)，特別是具有套疊式雙轉(zhuǎn)子勵(lì)磁構(gòu)造的變速恒頻發(fā)電機(jī)及其勵(lì)磁控制方式。
背景技術(shù)：
習(xí)知技術(shù)如中國(guó)專利CN200510022771.1公開了一種風(fēng)力發(fā)電的變速恒頻方法，其特點(diǎn)是，首先將風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速通過增速齒輪箱增速，然后將變速產(chǎn)生的輸入功率輸入差動(dòng)永磁電機(jī)的輸入軸，由差動(dòng)永磁電機(jī)的差速機(jī)構(gòu)進(jìn)行功率分流或合流產(chǎn)生功率流進(jìn)入差動(dòng)永磁電機(jī)的定子繞組經(jīng)饋線對(duì)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)恒速恒頻發(fā)電，以提高發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率。
又如中國(guó)專利CN200410009701.8公開了一種采用雙饋感應(yīng)電機(jī)作為發(fā)電機(jī)的變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及其并網(wǎng)控制方法。包括雙饋感應(yīng)電機(jī)，勵(lì)磁變換器，DSP單元，電量采集單元、速度、位置測(cè)量單元以及驅(qū)動(dòng)單元。它對(duì)勵(lì)磁變換器進(jìn)行控制，利用勵(lì)磁變換器控制雙饋發(fā)電機(jī)定子產(chǎn)生電壓，對(duì)電機(jī)電壓相位、幅值和頻率同時(shí)控制，無需單獨(dú)進(jìn)行電網(wǎng)電壓與電機(jī)定子電壓同步；在電機(jī)速度范圍在0～0.5s時(shí)，驅(qū)動(dòng)單元開始驅(qū)動(dòng)勵(lì)磁變換器，這樣，電機(jī)并網(wǎng)的轉(zhuǎn)速速度范圍很寬，并網(wǎng)控制對(duì)速度要求不嚴(yán)格，同時(shí)，控制過程采用電流開環(huán)控制，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，減輕了系統(tǒng)處理器的負(fù)擔(dān)，使得電流控制變得簡(jiǎn)易行，使得雙饋電機(jī)易于并網(wǎng)。
中國(guó)專利申請(qǐng)99127259.5公開了一種高效率利用風(fēng)能方法及全轉(zhuǎn)子雙風(fēng)輪風(fēng)力發(fā)電機(jī)和教具玩具全轉(zhuǎn)子雙風(fēng)輪風(fēng)力發(fā)電機(jī)。當(dāng)風(fēng)吹動(dòng)第一個(gè)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，透過風(fēng)輪后面的風(fēng)和風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的空氣流推動(dòng)第二個(gè)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)，風(fēng)輪帶動(dòng)軸桿向右旋轉(zhuǎn)，風(fēng)輪帶動(dòng)軸管向左旋轉(zhuǎn)做機(jī)械功的方法。全轉(zhuǎn)子雙風(fēng)輪風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪帶動(dòng)軸桿上的磁極轉(zhuǎn)子在軸承的支承下向右旋轉(zhuǎn)，風(fēng)輪帶動(dòng)軸管上的發(fā)電轉(zhuǎn)子在軸承的支承下向左旋轉(zhuǎn)，線圈切割磁力線發(fā)出電流。
習(xí)知風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通過齒輪箱將風(fēng)輪在風(fēng)力作用下所產(chǎn)生的動(dòng)力傳遞給發(fā)電機(jī)并使其得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)速；通常風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速很低，遠(yuǎn)達(dá)不到高速發(fā)電機(jī)所要求的發(fā)電轉(zhuǎn)速，必須通過齒輪箱齒輪副的增速作用來實(shí)現(xiàn)；而風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組的工況環(huán)境一般很差，齒輪箱頻發(fā)故障是常有的事。
習(xí)知技術(shù)制造的產(chǎn)品可靠性差，維護(hù)成本高，機(jī)組效率低。業(yè)界希望利用無刷雙饋電機(jī)技術(shù)的無刷結(jié)構(gòu)和較寬的變速恒頻運(yùn)行范圍，結(jié)合安裝于雙轉(zhuǎn)子傳動(dòng)軸上相互反向旋轉(zhuǎn)的雙鳳輪高效利用風(fēng)能的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，去掉齒輪箱和復(fù)雜的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組的變速恒頻運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題在于，克服襲用技術(shù)存在的上述缺陷，而提供一種套疊式雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)勵(lì)磁方法及其發(fā)電機(jī)。
本案目的之一是提供一種套疊式雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)勵(lì)磁方法；本案目的之二是提供一種套疊式雙轉(zhuǎn)子變速恒頻發(fā)電機(jī)。
本發(fā)明解決套疊式雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)勵(lì)磁方法技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，依據(jù)本發(fā)明提供的一種套疊式雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)勵(lì)磁方法，其中，1).在發(fā)電機(jī)的副傳動(dòng)軸上配置由該副傳動(dòng)軸傳動(dòng)的相對(duì)定子旋轉(zhuǎn)的永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子；在發(fā)電機(jī)的主傳動(dòng)軸上配置由該主傳動(dòng)軸傳動(dòng)的相對(duì)定子旋轉(zhuǎn)的環(huán)形轉(zhuǎn)子；該環(huán)形轉(zhuǎn)子又呈環(huán)抱永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子并可繞永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的構(gòu)造配置；所述環(huán)形轉(zhuǎn)子的環(huán)形轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)繞組的極對(duì)數(shù)與永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)一致設(shè)置為Pe對(duì)極；環(huán)形轉(zhuǎn)子外側(cè)繞組的極對(duì)數(shù)與定子繞組極對(duì)數(shù)一致設(shè)置為Pg對(duì)極，所述環(huán)形轉(zhuǎn)子外側(cè)繞組與內(nèi)側(cè)繞組通過環(huán)形轉(zhuǎn)子繞組間連接線反相序連接；2).在發(fā)電機(jī)的主傳動(dòng)軸上配置在風(fēng)力作用下相對(duì)具有Pg極對(duì)數(shù)的定子以Nzr速度旋轉(zhuǎn)的主風(fēng)輪，且主風(fēng)輪轉(zhuǎn)速滿足下述關(guān)系式
Nzr=60×(fg-fe)Pg+Pe]]>其中Nzr表示主風(fēng)輪轉(zhuǎn)速；Pg表示環(huán)形轉(zhuǎn)子外側(cè)繞組極對(duì)數(shù)；Pe表永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)；fg表示定子頻率；fe表示永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子折算頻率；3).在發(fā)電機(jī)的副傳動(dòng)軸端部配置的副風(fēng)輪帶動(dòng)永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子以Ne速度相對(duì)主風(fēng)輪反向旋轉(zhuǎn)，且永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子折算頻率滿足下述關(guān)系式fe=Ne×Pe60]]>其中Ne表示副風(fēng)輪相對(duì)定子轉(zhuǎn)速；4).在副傳動(dòng)軸上配置以Nzre轉(zhuǎn)速相對(duì)旋轉(zhuǎn)的、具有Pe極對(duì)數(shù)的永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子，該永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子相對(duì)環(huán)形轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速滿足下述關(guān)系式Nzre＝Nzr+Ne其中Nzre表示永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子相對(duì)環(huán)形轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速；5).當(dāng)主風(fēng)輪低于額定轉(zhuǎn)速時(shí)，機(jī)組集控裝置進(jìn)行主風(fēng)輪葉尖速比控制經(jīng)由風(fēng)速檢測(cè)裝置聯(lián)結(jié)的端口測(cè)得的風(fēng)速和通過轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置測(cè)得的主風(fēng)輪轉(zhuǎn)速傳輸給機(jī)組集控裝置，經(jīng)與機(jī)組集控裝置預(yù)設(shè)的主風(fēng)輪葉尖速比數(shù)值比對(duì)，計(jì)算出槳距角的調(diào)節(jié)數(shù)值，再與主風(fēng)輪槳距角測(cè)量裝置采集的槳距角值比對(duì)，由機(jī)組集控裝置對(duì)主風(fēng)輪變槳距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)發(fā)出變槳指令；由機(jī)組集控裝置按照Nzr=60×(fg-fe)Pg+Pe]]>關(guān)系式對(duì)主、副風(fēng)輪變速控制；6).當(dāng)主風(fēng)輪達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，機(jī)組集控裝置對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行功率控制經(jīng)由輸出電流檢測(cè)裝置測(cè)得的發(fā)電機(jī)的輸出電流和經(jīng)由輸出電壓測(cè)量裝置測(cè)得的發(fā)電機(jī)的輸出電壓傳輸給機(jī)組集控裝置，經(jīng)由該機(jī)組集控裝置運(yùn)算出的發(fā)電機(jī)輸出功率值與預(yù)設(shè)的額定功率數(shù)值比對(duì)；符合預(yù)設(shè)值時(shí)，機(jī)組集控裝置將采集到的由風(fēng)速檢測(cè)裝置聯(lián)結(jié)的端口測(cè)得的風(fēng)速和通過轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置測(cè)得的主風(fēng)輪額定轉(zhuǎn)速，計(jì)算出該風(fēng)速下主風(fēng)輪額定轉(zhuǎn)速的槳距角的調(diào)節(jié)數(shù)值，再與主風(fēng)輪槳距角測(cè)量裝置采集的槳距角值比對(duì)，由機(jī)組集控裝置對(duì)主風(fēng)輪變槳距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)發(fā)出變槳指令；7).當(dāng)主風(fēng)輪以低于或符合額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，機(jī)組集控裝置通過副風(fēng)輪對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行頻率控制機(jī)組集控裝置采集電網(wǎng)頻率檢測(cè)裝置頻率數(shù)值與主、副風(fēng)輪設(shè)定轉(zhuǎn)速下計(jì)算得到的發(fā)電機(jī)輸出電壓頻率數(shù)值比對(duì)，計(jì)算出該風(fēng)速下副風(fēng)輪槳距角的調(diào)節(jié)數(shù)值，再與副風(fēng)輪槳距角測(cè)量裝置采集的槳距角值比對(duì)，由機(jī)組集控裝置對(duì)副風(fēng)輪變槳距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)發(fā)出變槳指令，使副風(fēng)輪按機(jī)組集控裝置預(yù)設(shè)的規(guī)律相對(duì)主風(fēng)輪反向旋轉(zhuǎn)，并形成使發(fā)電機(jī)定子電壓頻率始終為50Hz的變化轉(zhuǎn)速；8).當(dāng)主風(fēng)輪轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的1.2-1.5倍時(shí)，同時(shí)副風(fēng)輪轉(zhuǎn)速達(dá)到最低轉(zhuǎn)速0速時(shí)，制動(dòng)器啟動(dòng)。
本案解決套疊式雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)勵(lì)磁方法技術(shù)問題還可以依以下技術(shù)措施來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)前述的套疊式雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)勵(lì)磁方法，其中，所述環(huán)形轉(zhuǎn)子外側(cè)繞組極對(duì)數(shù)Pg設(shè)置為大于環(huán)形轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)繞組極對(duì)數(shù)Pe；前述的套疊式雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)勵(lì)磁方法，其中，所述當(dāng)發(fā)電機(jī)達(dá)到額定輸出功率時(shí)，機(jī)組功率因數(shù)控制在cosθ＝1左右運(yùn)行；當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出有功功率較小時(shí)，機(jī)組輸出cosθ＜1的感性無功功率；當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速低于額定最低轉(zhuǎn)速或發(fā)電機(jī)輸出功率高于最大輸出功率時(shí)，從電網(wǎng)上解列發(fā)電機(jī)，通過并網(wǎng)控制裝置等配置完成軟解列。
前述套疊式雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)勵(lì)磁方法，其中，所述環(huán)形轉(zhuǎn)子外側(cè)繞組極對(duì)數(shù)是環(huán)形轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)繞組極對(duì)數(shù)的3倍；裝配在主傳動(dòng)軸上的主風(fēng)輪與裝配在副傳動(dòng)軸的副風(fēng)輪借由葉片槳距角的相對(duì)反方向調(diào)節(jié)呈相對(duì)反向旋轉(zhuǎn)配置。
本發(fā)明解決套疊式雙轉(zhuǎn)子變速恒頻發(fā)電機(jī)技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，依據(jù)本發(fā)明提供的一種套疊式雙轉(zhuǎn)子變速恒頻發(fā)電機(jī)，包括發(fā)電機(jī)主體，其中，發(fā)電機(jī)的永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子通過副傳動(dòng)軸傳動(dòng)、呈相對(duì)定子旋轉(zhuǎn)的構(gòu)造裝置在發(fā)電機(jī)主體機(jī)殼內(nèi)；發(fā)電機(jī)的環(huán)形轉(zhuǎn)子通過主傳動(dòng)軸傳動(dòng)，該環(huán)形轉(zhuǎn)子呈環(huán)抱并可繞永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的構(gòu)造裝置，且該環(huán)形轉(zhuǎn)子呈相對(duì)定子旋轉(zhuǎn)的構(gòu)造配置；發(fā)電機(jī)定子與環(huán)形轉(zhuǎn)子匹配設(shè)置；所述的環(huán)形轉(zhuǎn)子由環(huán)抱永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子的環(huán)形轉(zhuǎn)子鐵心和與環(huán)形轉(zhuǎn)子鐵心匹配結(jié)合的環(huán)形轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)繞組、環(huán)形轉(zhuǎn)子外側(cè)繞組組成，將借由副風(fēng)輪傳動(dòng)的副傳動(dòng)軸與借由主風(fēng)輪傳動(dòng)的主傳動(dòng)軸成可相互轉(zhuǎn)動(dòng)的聯(lián)結(jié)方式同軸安裝、由副傳動(dòng)軸將副風(fēng)輪的動(dòng)力傳遞給永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子。
本案解決套疊式雙轉(zhuǎn)子變速恒頻發(fā)電機(jī)技術(shù)問題還可以依以下技術(shù)措施來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)前述的套疊式雙轉(zhuǎn)子變速恒頻發(fā)電機(jī)，其中，副風(fēng)輪相對(duì)主風(fēng)輪呈反向?qū)︼L(fēng)旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)構(gòu)造裝置在副傳動(dòng)軸的軸身端部，該副風(fēng)輪按F2方向呈上風(fēng)向?qū)︼L(fēng)旋轉(zhuǎn)安裝；該主風(fēng)輪呈下風(fēng)向旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)構(gòu)造裝配在主傳動(dòng)軸上，該主傳動(dòng)軸的另一端伸入機(jī)殼通過環(huán)形轉(zhuǎn)子支撐單元與環(huán)形轉(zhuǎn)子呈動(dòng)力傳動(dòng)構(gòu)造配置；該主風(fēng)輪呈下風(fēng)向?qū)︼L(fēng)旋轉(zhuǎn)安裝。
前述的套疊式雙轉(zhuǎn)子變速恒頻發(fā)電機(jī)，其中，所述的環(huán)形轉(zhuǎn)子借由其兩端分別設(shè)置的環(huán)形轉(zhuǎn)子支撐單元環(huán)抱前述永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子裝置在主傳動(dòng)軸上；前述的套疊式雙轉(zhuǎn)子變速恒頻發(fā)電機(jī)，其中，所述副傳動(dòng)軸借由配置在發(fā)電機(jī)第一端蓋部的第一軸承支撐，伸出機(jī)殼裝置副風(fēng)輪；所述主傳動(dòng)軸的一端借由配置在發(fā)電機(jī)第二端蓋部的第二軸承支撐伸出機(jī)殼與主風(fēng)輪裝配。
前述的套疊式雙轉(zhuǎn)子變速恒頻發(fā)電機(jī)，其中，所述的環(huán)形轉(zhuǎn)子支撐單元與傳動(dòng)軸結(jié)合的部位設(shè)置使環(huán)形轉(zhuǎn)子隨主傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)的軸承件。
前述的套疊式雙轉(zhuǎn)子變速恒頻發(fā)電機(jī)，其中，所述的主、副傳動(dòng)軸均具有預(yù)設(shè)直徑的中空通孔；用于副風(fēng)輪剎車的制動(dòng)器設(shè)置在發(fā)電機(jī)端蓋與副風(fēng)輪輪轂之間。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有顯著的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明在優(yōu)異的結(jié)構(gòu)配置下，至少有如下的優(yōu)點(diǎn)本案采用雙風(fēng)輪機(jī)構(gòu)的發(fā)電機(jī)，其中較大直徑的主風(fēng)輪為發(fā)電用，較小直徑的副風(fēng)輪為調(diào)節(jié)勵(lì)磁頻率兼發(fā)電用，二者在同一個(gè)軸線上、相互反方向旋轉(zhuǎn)，偏航控制器負(fù)責(zé)控制主風(fēng)輪下風(fēng)向?qū)︼L(fēng)旋轉(zhuǎn)，主力發(fā)電；副風(fēng)輪上風(fēng)向?qū)︼L(fēng)反向旋轉(zhuǎn)，輔助發(fā)電，大大提高效能；本案雙風(fēng)輪結(jié)構(gòu)設(shè)置及偏航機(jī)構(gòu)的配置，使機(jī)組偏航控制變的更簡(jiǎn)單、可靠；本案采用無刷雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子雙轉(zhuǎn)子套疊結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組變速恒頻勵(lì)磁運(yùn)行，相當(dāng)同容量單轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)極對(duì)數(shù)至少減少1/3，從而縮短發(fā)電機(jī)直徑，方便運(yùn)輸、降低機(jī)組重量；本案機(jī)組可實(shí)現(xiàn)變速恒頻運(yùn)行、變槳距調(diào)節(jié)，額定風(fēng)速以下本案雙風(fēng)輪發(fā)電機(jī)組較單風(fēng)輪變速恒頻機(jī)組風(fēng)能利用率有較大提高，無齒輪箱、可實(shí)現(xiàn)直驅(qū)，無滑環(huán)故障之擔(dān)心，不需大容量變流裝置，機(jī)組可靠性大大提高；本發(fā)明對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)有顯著的貢獻(xiàn)和進(jìn)步，確實(shí)是具有新穎性、創(chuàng)造性、實(shí)用型的好技術(shù)。
本發(fā)明的具體實(shí)施方式
由以下實(shí)施例及其附圖詳細(xì)給出。


圖1是本發(fā)明套疊式雙轉(zhuǎn)子變速恒頻發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明勵(lì)磁繞組接線結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明變速恒頻勵(lì)磁控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明變速恒頻勵(lì)磁控制系統(tǒng)工作原理框圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提供的具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
如圖1-4所示，一種套疊式雙轉(zhuǎn)子變速恒頻發(fā)電機(jī)，包括固裝在底座10上的發(fā)電機(jī)主體1，發(fā)電機(jī)定子16固裝于發(fā)電機(jī)主體機(jī)殼11內(nèi)，其中，永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子17通過副傳動(dòng)12軸傳動(dòng)、呈相對(duì)定子16旋轉(zhuǎn)的構(gòu)造裝置在發(fā)電機(jī)主體機(jī)殼內(nèi)；環(huán)形轉(zhuǎn)子14通過主傳動(dòng)軸13傳動(dòng)，該環(huán)形轉(zhuǎn)子呈環(huán)抱并可繞永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的構(gòu)造裝置，且該環(huán)形轉(zhuǎn)子14呈相對(duì)定子16旋轉(zhuǎn)的構(gòu)造配置；該環(huán)形轉(zhuǎn)子14借由環(huán)形轉(zhuǎn)子支撐單元140環(huán)抱前述永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子17裝置在主傳動(dòng)軸13上；發(fā)電機(jī)定子16與環(huán)形轉(zhuǎn)子14匹配設(shè)置，向外輸出電能的定子繞組161裝在固裝于電機(jī)殼內(nèi)的定子鐵芯162上；所述的環(huán)形轉(zhuǎn)子14由環(huán)抱永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子的環(huán)形轉(zhuǎn)子鐵心141和與環(huán)形轉(zhuǎn)子鐵心匹配結(jié)合的環(huán)形轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)繞組142、環(huán)形轉(zhuǎn)子外側(cè)繞組143組成，所述的環(huán)形轉(zhuǎn)子的兩端分別設(shè)置環(huán)形轉(zhuǎn)子支撐單元140，該環(huán)形轉(zhuǎn)子支撐單元與傳動(dòng)軸結(jié)合的部位設(shè)置軸承件1401，以使環(huán)形轉(zhuǎn)子隨主傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)；由此環(huán)形轉(zhuǎn)子作為無刷雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子與由副傳動(dòng)軸傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)的永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子形成發(fā)電機(jī)的套疊式雙重轉(zhuǎn)子構(gòu)造；從而可實(shí)現(xiàn)機(jī)組變速恒頻運(yùn)行，相當(dāng)同容量單轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)極對(duì)數(shù)至少減少1/3，因而可大大縮短發(fā)電機(jī)直徑，方便設(shè)備運(yùn)輸、降低電機(jī)重量；副風(fēng)輪2通過其輪轂21按習(xí)知技術(shù)呈上風(fēng)向相對(duì)主風(fēng)輪反向旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)構(gòu)造裝配在副傳動(dòng)軸的伸出端121；用于副風(fēng)輪剎車的制動(dòng)器15設(shè)置在發(fā)電機(jī)端蓋與副風(fēng)輪輪轂之間；所述的副傳動(dòng)軸借由配置在發(fā)電機(jī)第一端蓋111部的第一軸承115支撐，伸出機(jī)殼11裝置副風(fēng)輪，副風(fēng)輪2相對(duì)主風(fēng)輪呈反向?qū)︼L(fēng)旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)構(gòu)造裝置在副傳動(dòng)軸12的軸身端部，該副風(fēng)輪通過其輪轂21以習(xí)知技術(shù)按F2方向呈上風(fēng)向?qū)︼L(fēng)旋轉(zhuǎn)安裝；通過習(xí)知技術(shù)，將借由副風(fēng)輪傳動(dòng)的副傳動(dòng)軸12與借由主風(fēng)輪傳動(dòng)的主傳動(dòng)軸13成可相互轉(zhuǎn)動(dòng)的聯(lián)結(jié)方式同軸安裝、由副傳動(dòng)軸將副風(fēng)輪的動(dòng)力傳遞給永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子；所述的主、副傳動(dòng)軸均具有預(yù)設(shè)直徑的中空通孔120、130，以使大型發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)軸在滿足技術(shù)要求條件下更輕質(zhì)，從而降低機(jī)體重量；所述的主傳動(dòng)軸的一端借由配置在發(fā)電機(jī)第二端蓋112部的第二軸承116支撐伸出機(jī)殼與主風(fēng)輪裝配，該主風(fēng)輪3通過其輪轂31呈下風(fēng)向旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)構(gòu)造裝配在主傳動(dòng)軸13上，該主傳動(dòng)軸的另一端伸入機(jī)殼通過環(huán)形轉(zhuǎn)子支撐單元140按習(xí)知技術(shù)與環(huán)形轉(zhuǎn)子呈動(dòng)力傳動(dòng)構(gòu)造配置；該主風(fēng)輪通過其輪轂31以習(xí)知技術(shù)按F3方向呈下風(fēng)向?qū)︼L(fēng)旋轉(zhuǎn)安裝；一種套疊式雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)變速恒頻勵(lì)磁控制系統(tǒng)，包括前述發(fā)電機(jī)M，其中，發(fā)電機(jī)的主風(fēng)輪3配置在主傳動(dòng)軸上，在風(fēng)力作用下相對(duì)具有Pg極對(duì)數(shù)的定子16以Nzr速度旋轉(zhuǎn)，且主風(fēng)輪轉(zhuǎn)速滿足下述關(guān)系式Nzr=60×(fg-fe)Pg+Pe]]>其中Nzr表示主風(fēng)輪轉(zhuǎn)速；Pg表示定子繞組極對(duì)數(shù)；Pe表示永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)；fg表示定子頻率；fe表示永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子折算頻率；所述環(huán)形轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)繞組極對(duì)數(shù)與永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)一致設(shè)置為Pe對(duì)極；所述環(huán)形轉(zhuǎn)子外側(cè)繞組極對(duì)數(shù)與定子繞組極對(duì)數(shù)一致設(shè)置為Pg對(duì)極；所述的環(huán)形轉(zhuǎn)子外側(cè)繞組與內(nèi)側(cè)繞組通過環(huán)形轉(zhuǎn)子繞組間連接線123反相序連接；所述環(huán)形轉(zhuǎn)子外側(cè)繞組極對(duì)數(shù)Pg設(shè)置為大于環(huán)形轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)繞組極對(duì)數(shù)Pe，所述環(huán)形轉(zhuǎn)子外側(cè)繞組極對(duì)數(shù)可以是3倍的環(huán)形轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)繞組極對(duì)數(shù)；發(fā)電機(jī)的的副風(fēng)輪2配置在副傳動(dòng)軸上，該副風(fēng)輪帶動(dòng)永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子以Ne速度相對(duì)主風(fēng)輪反向旋轉(zhuǎn)，且永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子折算頻率滿足下述關(guān)系式fe=Ne×Pe60]]>其中Ne表示副風(fēng)輪相對(duì)定子轉(zhuǎn)速；在副傳動(dòng)軸上配置以Nzre轉(zhuǎn)速相對(duì)旋轉(zhuǎn)的、具有Pe極對(duì)數(shù)的永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子，永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子相對(duì)環(huán)形轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速滿足下述關(guān)系式Nzre＝Nzr+Ne其中Nzre表示永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子相對(duì)環(huán)形轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速；前述的主、副風(fēng)輪上設(shè)置可將轉(zhuǎn)速的信號(hào)傳送到機(jī)組集控裝置5的主風(fēng)輪轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置G、副風(fēng)輪轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置G1，經(jīng)由風(fēng)速檢測(cè)裝置聯(lián)結(jié)的端口D1測(cè)得的風(fēng)速和通過轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置測(cè)得的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，傳輸給機(jī)組集控裝置5；機(jī)組集控裝置與偏航控制器6聯(lián)結(jié)，控制主風(fēng)輪下風(fēng)向?qū)︼L(fēng)旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)，偏航控制器6可安裝于底座下的機(jī)艙內(nèi)部101；所述的主風(fēng)輪與副風(fēng)輪的輪轂部分別配置調(diào)節(jié)槳距角的主風(fēng)輪變槳距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)38、副風(fēng)輪變槳距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)28，該主風(fēng)輪、副風(fēng)輪變槳距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與機(jī)組集控裝置5電氣聯(lián)結(jié)，由機(jī)組集控裝置5對(duì)主風(fēng)輪變槳距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)38發(fā)出變槳指令；所述的主風(fēng)輪與副風(fēng)輪內(nèi)分別配置副風(fēng)輪槳距角測(cè)量裝置G28、主風(fēng)輪槳距角測(cè)量裝置G38；
所述主、副風(fēng)輪變槳距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)構(gòu)造相同，它由以伺服電機(jī)M38、M28驅(qū)動(dòng)的變槳伺服機(jī)構(gòu)381、281與變槳控制裝置382、282組成，所述機(jī)組集控裝置5通過變槳控制裝置382、282與以伺服電機(jī)M38、M28驅(qū)動(dòng)的變槳伺服機(jī)構(gòu)381、281聯(lián)結(jié)；該變槳伺服機(jī)構(gòu)在機(jī)組集控裝置5的控制下根據(jù)檢測(cè)到的槳距角變化進(jìn)行主風(fēng)輪和副風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)主風(fēng)輪下風(fēng)向?qū)︼L(fēng)旋轉(zhuǎn)，而副風(fēng)輪上風(fēng)向?qū)︼L(fēng)反向旋轉(zhuǎn)；制動(dòng)器15設(shè)置在發(fā)電機(jī)端蓋與副風(fēng)輪輪轂之間；在發(fā)電機(jī)的電壓輸出端依次連接并網(wǎng)控制裝置7、和升壓變壓器8，再與外電網(wǎng)W聯(lián)接；在并網(wǎng)控制裝置、和升壓變壓器之間依次配置與機(jī)組集控裝置5聯(lián)結(jié)的輸出電壓測(cè)量裝置G4、與機(jī)組集控裝置聯(lián)結(jié)的輸出電流檢測(cè)裝置G3、及與機(jī)組集控裝置聯(lián)結(jié)的電網(wǎng)頻率檢測(cè)裝置G2；在發(fā)電機(jī)M與并網(wǎng)控制裝置之間配置與機(jī)組集控裝置聯(lián)結(jié)的空載檢測(cè)裝置G5；機(jī)組集控裝置還具有與風(fēng)速檢測(cè)裝置(未圖示)聯(lián)結(jié)的端口D1、與風(fēng)向檢測(cè)裝置(未圖示)聯(lián)結(jié)得端口D2、與上位機(jī)傳輸數(shù)據(jù)的端口D3；所述主、副風(fēng)輪葉片按已知技術(shù)方式裝置在風(fēng)輪輪轂上，所述主風(fēng)輪葉片掃風(fēng)面積大于副風(fēng)輪的葉片掃風(fēng)面積2-5倍，尤以主風(fēng)輪葉片掃風(fēng)面積是副風(fēng)輪的葉片掃風(fēng)面積的3倍左右較佳，所述的掃風(fēng)面積是風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)形成的面積；經(jīng)由輸出電流檢測(cè)裝置G3測(cè)得的發(fā)電機(jī)的輸出電流和經(jīng)由輸出電壓測(cè)量裝置G4測(cè)得的發(fā)電機(jī)的輸出電壓傳輸給機(jī)組集控裝置5，經(jīng)由機(jī)組集控裝置5運(yùn)算出的發(fā)電機(jī)輸出功率值與預(yù)設(shè)的額定功率數(shù)值比對(duì)；在設(shè)定條件下，機(jī)組集控裝置5將由風(fēng)速檢測(cè)裝置的聯(lián)結(jié)端口D1測(cè)得的風(fēng)速和通過轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置G測(cè)得的主風(fēng)輪額定轉(zhuǎn)速，采集計(jì)算得出該風(fēng)速下主風(fēng)輪額定轉(zhuǎn)速的槳距角的調(diào)節(jié)數(shù)值，再與主風(fēng)輪槳距角測(cè)量裝置G38采集的槳距角值比對(duì)，由機(jī)組集控裝置5對(duì)主風(fēng)輪變槳距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)38發(fā)出變槳指令；由此可以實(shí)現(xiàn)主風(fēng)輪在恒定功率下運(yùn)行，防止發(fā)電機(jī)過載；當(dāng)套疊永磁變速恒頻勵(lì)磁雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行、主風(fēng)輪轉(zhuǎn)速在預(yù)設(shè)的額定轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之間時(shí)，副風(fēng)輪在機(jī)組集控裝置5調(diào)節(jié)下按預(yù)設(shè)條件相對(duì)主風(fēng)輪反向旋轉(zhuǎn)、通過這種轉(zhuǎn)速變化使發(fā)電機(jī)定子電壓頻率始終為50Hz；副風(fēng)輪轉(zhuǎn)速最低可到零，副風(fēng)輪轉(zhuǎn)速為0速時(shí)制動(dòng)器15工作，綜上，雙風(fēng)輪機(jī)構(gòu)的發(fā)電機(jī)，其中較大直徑的主風(fēng)輪為發(fā)電用，較小直徑的副風(fēng)輪為調(diào)節(jié)勵(lì)磁頻率兼發(fā)電用，二者在同一個(gè)軸線上、相互反方向旋轉(zhuǎn)，偏航控制器負(fù)責(zé)控制主風(fēng)輪下風(fēng)向?qū)︼L(fēng)旋轉(zhuǎn)，主力發(fā)電；副風(fēng)輪上風(fēng)向?qū)︼L(fēng)反向旋轉(zhuǎn)，輔助發(fā)電，大大提高效能。
所述發(fā)電機(jī)的電壓輸出端并網(wǎng)控制裝置等配置可對(duì)發(fā)電機(jī)輸出電壓加以限制、同期后軟并網(wǎng)、停機(jī)時(shí)軟解裂，可有效的減少并網(wǎng)無功電流的沖擊，確保機(jī)組安全運(yùn)行；當(dāng)發(fā)電機(jī)達(dá)到額定輸出功率時(shí)，機(jī)組功率因數(shù)控制在cosθ＝1左右運(yùn)行；當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出有功功率較小時(shí)，機(jī)組輸出cosθ＜1的感性無功功率；當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速低于額定最低轉(zhuǎn)速或發(fā)電機(jī)輸出功率高于最大輸出功率時(shí)，從電網(wǎng)上解列發(fā)電機(jī)，通過并網(wǎng)控制裝置等配置完成軟解列。
一種套疊式雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)勵(lì)磁方法在主傳動(dòng)軸上配置在風(fēng)力作用下相對(duì)具有Pg極對(duì)數(shù)的定子以Nzr速度旋轉(zhuǎn)的主風(fēng)輪，且主風(fēng)輪轉(zhuǎn)速滿足下述關(guān)系式Nzr=60×(fg-fe)Pg+Pe]]>其中Nzr表示主風(fēng)輪轉(zhuǎn)速；Pg表示環(huán)形轉(zhuǎn)子外側(cè)繞組極對(duì)數(shù)；Pe表示永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)；fg表示定子頻率；fe表示永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子折算頻率；2.在副傳動(dòng)軸12端部配置的副風(fēng)輪帶動(dòng)永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子以Ne速度相對(duì)主風(fēng)輪反向旋轉(zhuǎn)，且永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子折算頻率滿足下述關(guān)系式fe=Ne×Pe60]]>其中Ne表示副風(fēng)輪相對(duì)定子轉(zhuǎn)速3.在副傳動(dòng)軸上配置以Nzre轉(zhuǎn)速相對(duì)旋轉(zhuǎn)的、具有Pe極對(duì)數(shù)的永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子，永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子相對(duì)勵(lì)磁內(nèi)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速滿足下述關(guān)系式Nzre＝Nzr+Ne其中Nzre表示永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子相對(duì)環(huán)形轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速；4.所述環(huán)形轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)繞組極對(duì)數(shù)與永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)一致設(shè)置為Pe對(duì)極；所述環(huán)形轉(zhuǎn)子外側(cè)繞組極對(duì)數(shù)與定子繞組極對(duì)數(shù)一致設(shè)置為Pg對(duì)極；所述環(huán)形轉(zhuǎn)子外側(cè)繞組與內(nèi)側(cè)繞組通過環(huán)形轉(zhuǎn)子繞組間連接線123反相序連接；5.經(jīng)由風(fēng)速檢測(cè)裝置聯(lián)結(jié)的端口D1測(cè)得的風(fēng)速和通過轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置G測(cè)得的主風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，傳輸給機(jī)組集控裝置5，當(dāng)主風(fēng)輪低于額定轉(zhuǎn)速時(shí)機(jī)組集控裝置進(jìn)行主風(fēng)輪葉尖速比數(shù)值比對(duì)，經(jīng)與機(jī)組集控裝置預(yù)設(shè)的主風(fēng)輪葉尖速比數(shù)值比對(duì)，計(jì)算出槳距角的調(diào)節(jié)數(shù)值，再與主風(fēng)輪槳距角測(cè)量裝置G38采集的槳距角值比對(duì)，由機(jī)組集控裝置5對(duì)主風(fēng)輪變槳距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)38發(fā)出變槳指令；由此可以實(shí)現(xiàn)主風(fēng)輪在額定轉(zhuǎn)速以下以其最佳葉尖速比運(yùn)行，達(dá)到充分利用風(fēng)能的目的；當(dāng)主風(fēng)輪達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，經(jīng)由輸出電流檢測(cè)裝置G3測(cè)得的發(fā)電機(jī)的輸出電流和經(jīng)由輸出電壓測(cè)量裝置G4測(cè)得的發(fā)電機(jī)的輸出電壓傳輸給機(jī)組集控裝置5，經(jīng)由該機(jī)組集控裝置運(yùn)算出的發(fā)電機(jī)輸出功率值與預(yù)設(shè)的額定功率數(shù)值比對(duì)；符合預(yù)設(shè)值時(shí)，機(jī)組集控裝置5將采集到的由風(fēng)速檢測(cè)裝置聯(lián)結(jié)的端口D1測(cè)得的風(fēng)速和通過轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置G測(cè)得的主風(fēng)輪額定轉(zhuǎn)速，計(jì)算出該風(fēng)速下主風(fēng)輪額定轉(zhuǎn)速的槳距角的調(diào)節(jié)數(shù)值，再與主風(fēng)輪槳距角測(cè)量裝置G38采集的槳距角值比對(duì)，由機(jī)組集控裝置5對(duì)主風(fēng)輪變槳距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)38發(fā)出變槳指令；由此可以實(shí)現(xiàn)主風(fēng)輪在恒定功率下運(yùn)行，防止發(fā)電機(jī)過載；6.經(jīng)由風(fēng)速檢測(cè)裝置聯(lián)結(jié)的端口D1測(cè)得的風(fēng)速，和通過副風(fēng)輪轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置G1測(cè)得的副風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，傳輸給機(jī)組集控裝置5；由機(jī)組集控裝置5按照Nzr=60×(fg-fe)Pg+Pe]]>關(guān)系式進(jìn)行變速控制，使發(fā)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速及以下始終保持50Hz恒頻運(yùn)行；當(dāng)主風(fēng)輪低于額定轉(zhuǎn)速時(shí)，機(jī)組集控裝置采集電網(wǎng)頻率檢測(cè)裝置G2的頻率數(shù)值與該主風(fēng)輪轉(zhuǎn)速下副風(fēng)輪轉(zhuǎn)速計(jì)算得到的發(fā)電機(jī)輸出電壓頻率數(shù)值比對(duì)，計(jì)算出副風(fēng)輪該轉(zhuǎn)速下槳距角的調(diào)節(jié)數(shù)值，再與副風(fēng)輪槳距角測(cè)量裝置G28采集的槳距角值比對(duì)，由機(jī)組集控裝置對(duì)副風(fēng)輪變槳距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)28發(fā)出變槳指令，使發(fā)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速以下保持50Hz恒頻運(yùn)行；當(dāng)主風(fēng)輪達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，經(jīng)由風(fēng)速檢測(cè)裝置聯(lián)結(jié)的端口D1自測(cè)得的風(fēng)速和通過轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置G測(cè)得的副風(fēng)輪額定轉(zhuǎn)速，傳輸給機(jī)組集控裝置5，當(dāng)主風(fēng)輪達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，機(jī)組集控裝置5采集電網(wǎng)頻率檢測(cè)裝置G2頻率數(shù)值與副風(fēng)輪額定轉(zhuǎn)速下計(jì)算得到的發(fā)電機(jī)輸出電壓頻率數(shù)值比對(duì)，計(jì)算出該風(fēng)速下副風(fēng)輪槳距角的調(diào)節(jié)數(shù)值，再與副風(fēng)輪槳距角測(cè)量裝置G28采集的槳距角值比對(duì)，由機(jī)組集控裝置5對(duì)副風(fēng)輪變槳距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)28發(fā)出變槳指令；使發(fā)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速時(shí)保持50Hz恒頻運(yùn)行；以發(fā)電機(jī)輸出電壓頻率為調(diào)節(jié)目標(biāo)，通過調(diào)節(jié)副風(fēng)輪槳距角控制副風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速來限定定子頻率fg為50Hz，永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子靜止fe視為0；7.所述環(huán)形轉(zhuǎn)子外側(cè)繞組極對(duì)數(shù)Pg設(shè)置為大于環(huán)形轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)繞組極對(duì)數(shù)Pe，所述環(huán)形轉(zhuǎn)子外側(cè)繞組極對(duì)數(shù)可以是3倍的環(huán)形轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)繞組極對(duì)數(shù)；從而，工作時(shí)套疊的兩轉(zhuǎn)子繞組具有相同的電流頻率、相互反方向的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組勵(lì)磁磁場(chǎng)相對(duì)套疊轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度Nzre與主風(fēng)輪軸機(jī)械旋轉(zhuǎn)的速度Nzr疊加、配合，始終形成同步勵(lì)磁磁場(chǎng)，該同步磁場(chǎng)在具有Pg對(duì)極的定子繞組中產(chǎn)生50Hz電勢(shì)，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組的變速恒頻勵(lì)磁運(yùn)行。
8.裝配在傳動(dòng)軸13上的主風(fēng)輪與裝配在副傳動(dòng)軸的副風(fēng)輪2借由葉片槳距角的相對(duì)反方向調(diào)節(jié)呈相對(duì)反向旋轉(zhuǎn)配置。
9.當(dāng)主風(fēng)輪轉(zhuǎn)速在預(yù)設(shè)的額定轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之間時(shí)，副風(fēng)輪在機(jī)組集控裝置5調(diào)節(jié)下按預(yù)設(shè)規(guī)律反向旋轉(zhuǎn)、形成使發(fā)電機(jī)定子電壓頻率始終為50Hz的變化轉(zhuǎn)速；當(dāng)主風(fēng)輪轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的1.2-1.5倍時(shí)，同時(shí)副風(fēng)輪轉(zhuǎn)速達(dá)到最低轉(zhuǎn)速0速時(shí)，制動(dòng)器15啟動(dòng)；既此，主風(fēng)輪轉(zhuǎn)速達(dá)到額定最低轉(zhuǎn)速時(shí)，副風(fēng)輪反向轉(zhuǎn)速達(dá)到最高，機(jī)組可實(shí)現(xiàn)變速恒頻運(yùn)行。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種套疊式雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)勵(lì)磁方法，其特征在于，1).在發(fā)電機(jī)的副傳動(dòng)軸(12)上配置由該副傳動(dòng)軸傳動(dòng)的相對(duì)定子(16)旋轉(zhuǎn)的永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子(17)；在發(fā)電機(jī)的主傳動(dòng)軸(13)上配置由該主傳動(dòng)軸傳動(dòng)的相對(duì)定子旋轉(zhuǎn)的環(huán)形轉(zhuǎn)子(14)；該環(huán)形轉(zhuǎn)子又呈環(huán)抱永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子并可繞永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的構(gòu)造配置；所述環(huán)形轉(zhuǎn)子的環(huán)形轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)繞組(142)的極對(duì)數(shù)與永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)一致設(shè)置為(Pe)對(duì)極；環(huán)形轉(zhuǎn)子外側(cè)繞組(143)的極對(duì)數(shù)與定子繞組極對(duì)數(shù)一致設(shè)置為(Pg)對(duì)極，所述環(huán)形轉(zhuǎn)子外側(cè)繞組與內(nèi)側(cè)繞組通過環(huán)形轉(zhuǎn)子繞組間連接線(123)反相序連接；2).在發(fā)電機(jī)的主傳動(dòng)軸上配置在風(fēng)力作用下相對(duì)具有(Pg)極對(duì)數(shù)的定子以Nzr速度旋轉(zhuǎn)的主風(fēng)輪，且主風(fēng)輪轉(zhuǎn)速滿足下述關(guān)系式Nzr=60×(fg-fe)Pg+Pe]]>其中Nzr表示主風(fēng)輪轉(zhuǎn)速；Pg表示環(huán)形轉(zhuǎn)子外側(cè)繞組極對(duì)數(shù)；Pe表永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)；fg表示定子頻率；fe表示永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子折算頻率；3).在發(fā)電機(jī)的副傳動(dòng)軸12端部配置的副風(fēng)輪帶動(dòng)永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子以Ne速度相對(duì)主風(fēng)輪反向旋轉(zhuǎn)，且永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子折算頻率滿足下述關(guān)系式fe=Ne×Pe60]]>其中Ne表示副風(fēng)輪相對(duì)定子轉(zhuǎn)速；4).在副傳動(dòng)軸上配置以Nzre轉(zhuǎn)速相對(duì)旋轉(zhuǎn)的、具有Pe極對(duì)數(shù)的永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子，該永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子相對(duì)環(huán)形轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速滿足下述關(guān)系式Nzre＝Nzr+Ne其中Nzre表示永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子相對(duì)環(huán)形轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速；5).當(dāng)主風(fēng)輪低于額定轉(zhuǎn)速時(shí)，機(jī)組集控裝置進(jìn)行主風(fēng)輪葉尖速比控制經(jīng)由風(fēng)速檢測(cè)裝置聯(lián)結(jié)的端口(D1)測(cè)得的風(fēng)速和通過轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置(G)測(cè)得的主風(fēng)輪轉(zhuǎn)速傳輸給機(jī)組集控裝置(5)，經(jīng)與機(jī)組集控裝置預(yù)設(shè)的主風(fēng)輪葉尖速比數(shù)值比對(duì)，計(jì)算出槳距角的調(diào)節(jié)數(shù)值，再與主風(fēng)輪槳距角測(cè)量裝置(G38)采集的槳距角值比對(duì)，由機(jī)組集控裝置對(duì)主風(fēng)輪變槳距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(38)發(fā)出變槳指令；由機(jī)組集控裝置按照Nzr=60×(fg-fe)Pg+Pe]]>關(guān)系式對(duì)主、副風(fēng)輪變速控制；6).當(dāng)主風(fēng)輪達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，機(jī)組集控裝置對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行功率控制經(jīng)由輸出電流檢測(cè)裝置(G3)測(cè)得的發(fā)電機(jī)的輸出電流和經(jīng)由輸出電壓測(cè)量裝置(G4)測(cè)得的發(fā)電機(jī)的輸出電壓傳輸給機(jī)組集控裝置(5)，經(jīng)由該機(jī)組集控裝置運(yùn)算出的發(fā)電機(jī)輸出功率值與預(yù)設(shè)的額定功率數(shù)值比對(duì)；符合預(yù)設(shè)值時(shí)，機(jī)組集控裝置將采集到的由風(fēng)速檢測(cè)裝置聯(lián)結(jié)的端口(D1)測(cè)得的風(fēng)速和通過轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置(G)測(cè)得的主風(fēng)輪額定轉(zhuǎn)速，計(jì)算出該風(fēng)速下主風(fēng)輪額定轉(zhuǎn)速的槳距角的調(diào)節(jié)數(shù)值，再與主風(fēng)輪槳距角測(cè)量裝置(G38)采集的槳距角值比對(duì)，由機(jī)組集控裝置對(duì)主風(fēng)輪變槳距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(38)發(fā)出變槳指令；7).當(dāng)主風(fēng)輪以低于或符合額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，機(jī)組集控裝置通過副風(fēng)輪對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行頻率控制機(jī)組集控裝置(5)采集電網(wǎng)頻率檢測(cè)裝置(G2)頻率數(shù)值與主、副風(fēng)輪設(shè)定轉(zhuǎn)速下計(jì)算得到的發(fā)電機(jī)輸出電壓頻率數(shù)值比對(duì)，計(jì)算出該風(fēng)速下副風(fēng)輪槳距角的調(diào)節(jié)數(shù)值，再與副風(fēng)輪槳距角測(cè)量裝置(G28)采集的槳距角值比對(duì)，由機(jī)組集控裝置(5)對(duì)副風(fēng)輪變槳距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(28)發(fā)出變槳指令，使副風(fēng)輪按機(jī)組集控裝置預(yù)設(shè)的規(guī)律相對(duì)主風(fēng)輪反向旋轉(zhuǎn)，并形成使發(fā)電機(jī)定子電壓頻率始終為50Hz的變化轉(zhuǎn)速；8).當(dāng)主風(fēng)輪轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的1.2-1.5倍時(shí)，同時(shí)副風(fēng)輪轉(zhuǎn)速達(dá)到最低轉(zhuǎn)速0速時(shí)，制動(dòng)器(15)啟動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的套疊式雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)勵(lì)磁方法，其特征在于，所述環(huán)形轉(zhuǎn)子外側(cè)繞組極對(duì)數(shù)(Pg)設(shè)置為大于環(huán)形轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)繞組極對(duì)數(shù)(Pe)；
3.如權(quán)利要求1或2所述的套疊式雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)勵(lì)磁方法，其特征在于，所述當(dāng)發(fā)電機(jī)達(dá)到額定輸出功率時(shí)，機(jī)組功率因數(shù)控制在cosθ＝1左右運(yùn)行；當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出有功功率較小時(shí)，機(jī)組輸出cosθ＜1的感性無功功率；當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速低于額定最低轉(zhuǎn)速或發(fā)電機(jī)輸出功率高于最大輸出功率時(shí)，從電網(wǎng)上解列發(fā)電機(jī)，通過并網(wǎng)控制裝置等配置完成軟解列。
4.如權(quán)利要求3所述的套疊式雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)勵(lì)磁方法，其特征在于，所述環(huán)形轉(zhuǎn)子外側(cè)繞組極對(duì)數(shù)是環(huán)形轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)繞組極對(duì)數(shù)的3倍；裝配在主傳動(dòng)軸上的主風(fēng)輪與裝配在副傳動(dòng)軸的副風(fēng)輪借由葉片槳距角的相對(duì)反方向調(diào)節(jié)呈相對(duì)反向旋轉(zhuǎn)配置。
5.一種套疊式雙轉(zhuǎn)子變速恒頻發(fā)電機(jī)，包括發(fā)電機(jī)主體(1)，其特征在于，發(fā)電機(jī)的永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子(17)通過副傳動(dòng)(12)軸傳動(dòng)、呈相對(duì)定子(16)旋轉(zhuǎn)的構(gòu)造裝置在發(fā)電機(jī)主體機(jī)殼內(nèi)；發(fā)電機(jī)的環(huán)形轉(zhuǎn)子(14)通過主傳動(dòng)軸(13)傳動(dòng)，該環(huán)形轉(zhuǎn)子呈環(huán)抱并可繞永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的構(gòu)造裝置，且該環(huán)形轉(zhuǎn)子呈相對(duì)定子旋轉(zhuǎn)的構(gòu)造配置；發(fā)電機(jī)定子與環(huán)形轉(zhuǎn)子匹配設(shè)置；所述的環(huán)形轉(zhuǎn)子(14)由環(huán)抱永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子的環(huán)形轉(zhuǎn)子鐵心(141)和與環(huán)形轉(zhuǎn)子鐵心匹配結(jié)合的環(huán)形轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)繞組(142)、環(huán)形轉(zhuǎn)子外側(cè)繞組(143)組成，將借由副風(fēng)輪傳動(dòng)的副傳動(dòng)軸(12)與借由主風(fēng)輪傳動(dòng)的主傳動(dòng)軸(13)成可相互轉(zhuǎn)動(dòng)的聯(lián)結(jié)方式同軸安裝、由副傳動(dòng)軸將副風(fēng)輪的動(dòng)力傳遞給永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子。
6.如權(quán)利要求5所述的套疊式雙轉(zhuǎn)子變速恒頻發(fā)電機(jī)，其特征在于，副風(fēng)輪相對(duì)主風(fēng)輪呈反向?qū)︼L(fēng)旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)構(gòu)造裝置在副傳動(dòng)軸的軸身端部，該副風(fēng)輪按F2方向呈上風(fēng)向?qū)︼L(fēng)旋轉(zhuǎn)安裝；該主風(fēng)輪(3)呈下風(fēng)向旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)構(gòu)造裝配在主傳動(dòng)軸(13)上，該主傳動(dòng)軸的另一端伸入機(jī)殼通過環(huán)形轉(zhuǎn)子支撐單元(140)與環(huán)形轉(zhuǎn)子呈動(dòng)力傳動(dòng)構(gòu)造配置；該主風(fēng)輪呈下風(fēng)向?qū)︼L(fēng)旋轉(zhuǎn)安裝。
7.如權(quán)利要求6所述的套疊式雙轉(zhuǎn)子變速恒頻發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述的環(huán)形轉(zhuǎn)子(14)借由其兩端分別設(shè)置的環(huán)形轉(zhuǎn)子支撐單元(140)環(huán)抱前述永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子(17)裝置在主傳動(dòng)軸(13)上；
8.如權(quán)利要求7所述的套疊式雙轉(zhuǎn)子變速恒頻發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述的副傳動(dòng)軸借由配置在發(fā)電機(jī)第一端蓋(111)部的第一軸承(115)支撐，伸出機(jī)殼(11)裝置副風(fēng)輪；所述的主傳動(dòng)軸的一端借由配置在發(fā)電機(jī)第二端蓋(112)部的第二軸承(116)支撐伸出機(jī)殼與主風(fēng)輪裝配。
9.如權(quán)利要求8所述的套疊式雙轉(zhuǎn)子變速恒頻發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述的環(huán)形轉(zhuǎn)子支撐單元與傳動(dòng)軸結(jié)合的部位設(shè)置使環(huán)形轉(zhuǎn)子隨主傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)的軸承件(1401)。
10.如權(quán)利要求9所述的套疊式雙轉(zhuǎn)子變速恒頻發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述的主、副傳動(dòng)軸均具有預(yù)設(shè)直徑的中空通孔(120、130)；用于副風(fēng)輪剎車的制動(dòng)器(15)設(shè)置在發(fā)電機(jī)端蓋與副風(fēng)輪輪轂之間。
全文摘要
一種套疊式雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)勵(lì)磁方法及其發(fā)電機(jī)，其中，發(fā)電機(jī)的副傳動(dòng)軸上配置由該副傳動(dòng)軸傳動(dòng)的相對(duì)定子旋轉(zhuǎn)的永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子；發(fā)電機(jī)的主傳動(dòng)軸上配置由該主傳動(dòng)軸傳動(dòng)的相對(duì)定子旋轉(zhuǎn)的環(huán)形轉(zhuǎn)子；環(huán)形轉(zhuǎn)子又呈環(huán)抱永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子并可繞永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的構(gòu)造配置；主、副風(fēng)輪上設(shè)置可將轉(zhuǎn)速的信號(hào)傳送到機(jī)組集控裝置的主風(fēng)輪轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置、副風(fēng)輪轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置；偏航控制器與機(jī)組集控裝置以控制主風(fēng)輪下風(fēng)向旋轉(zhuǎn)的方式聯(lián)結(jié)。本案雙風(fēng)輪機(jī)構(gòu)中較大直徑的主風(fēng)輪為發(fā)電用，較小直徑的副風(fēng)輪為調(diào)節(jié)勵(lì)磁頻率兼發(fā)電用，偏航控制器負(fù)責(zé)控制主風(fēng)輪下風(fēng)向?qū)︼L(fēng)旋轉(zhuǎn)，主力發(fā)電；副風(fēng)輪上風(fēng)向?qū)︼L(fēng)反向旋轉(zhuǎn)，輔助發(fā)電，大大提高效能。
文檔編號(hào)H02J3/38GK1976206SQ200610130170
公開日2007年6月6日 申請(qǐng)日期2006年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月14日
發(fā)明者王華君 申請(qǐng)人:天津市新源電氣科技有限公司