專利名稱:一種新型風力發(fā)電機組結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實用新型屬于發(fā)電設(shè)備領(lǐng)域,特指一種新型風力發(fā)電機組結(jié)構(gòu)。
技術(shù)背景能源已成為制約各國能源發(fā)展的瓶頸,從能源發(fā)展戰(zhàn)略來看,人類必須尋求一條可持續(xù)發(fā)展的能源道路,可持續(xù)能源發(fā)展的目的是發(fā)展,關(guān)鍵是可持續(xù)性。而且隨著經(jīng)濟的發(fā)展,生活水平的提高,人們越來越重視所生存、居住環(huán)境的改善,環(huán)境保護意識不斷增強, 迫切需要一些清潔、無污染、可再生的新能源。在目前眾多可再生能源與新能源技術(shù)開發(fā)中,發(fā)展最成熟、最具規(guī)?;_發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展前景、最具競爭力、潛力最大的就是風力發(fā)電。風力發(fā)電系統(tǒng)工作時最重要的一點須保證隨風速、風向變化的變頻變壓電功率轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)同頻率同電壓的電功率,并且在電網(wǎng)電壓瞬時掉落的情況下保持與電網(wǎng)的連接。長期以來,我國國內(nèi)的風力發(fā)電機組一直采用雙饋異步發(fā)電機+變流器或者永磁同步發(fā)電機+全功率變流器這兩種傳統(tǒng)方式,這兩種傳統(tǒng)方式都存在著不足之處。如圖1所示的雙饋異步發(fā)電機+變流器方式,其葉片al旋轉(zhuǎn),將機械動能通過主軸傳遞給齒輪箱a2,齒輪箱a2拖動雙饋異步發(fā)電機a3,雙饋異步發(fā)電機a3連接,吸收或者發(fā)出電功率;由于雙饋異步發(fā)電機a3組要對轉(zhuǎn)子勵磁,因此需要滑環(huán)和碳刷結(jié)構(gòu),這無疑增加了機組的維護點;另外在低電壓穿越方面,由于雙饋異步發(fā)電機組的變流器a4的容量僅為發(fā)電機容量的一小部分,因此在電網(wǎng)a5電壓瞬時掉落情況下的低電壓穿越能力非常有限。因此此種風力發(fā)電機組的運行可靠性差,需要經(jīng)常維護,不是很適合于在環(huán)境比較惡劣的風力發(fā)電系統(tǒng)中運行。如圖2所示的永磁同步發(fā)電機+全功率變流器方式,采用多極低速永磁同步發(fā)電機bl直接與主軸相接,利用全功率變流器1^2向電網(wǎng)b3饋電。此方案雖然省去了齒輪箱, 但是發(fā)電機體積十分龐大笨重,成本很高。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點,提供一種體積小、免維護、具有良好的低電壓穿越能力的風力發(fā)電機組結(jié)構(gòu)。為實現(xiàn)上述目的,本實用新型提供的技術(shù)方案為一種新型風力發(fā)電機組結(jié)構(gòu),包括有葉片、發(fā)電機、齒輪箱和變流器,葉片轉(zhuǎn)軸與齒輪箱主軸連接,齒輪箱主軸與發(fā)電機轉(zhuǎn)子連接,變流器通過電纜連接在發(fā)電機和電網(wǎng)之間,所述的發(fā)電機為無刷籠型異步發(fā)電機, 變流器為全功率變流器,全功率變流器的電機側(cè)變流器與無刷籠型異步發(fā)電機的定子繞組連接,電網(wǎng)側(cè)變流器與電網(wǎng)連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實用新型具有以下的有益效果(1)本風力發(fā)電機組采用的籠型異步發(fā)電機結(jié)構(gòu)簡單,省去了滑環(huán)和碳刷結(jié)構(gòu),體積小且免維護;(2)本風力發(fā)電機組采用交-直-交全功率變流器與籠型異步發(fā)電機定子繞組連接,通過給發(fā)電機勵磁實現(xiàn)變速恒頻,還可以調(diào)節(jié)功率因數(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)將隨風速、風向變化而變化的變頻變壓電功率轉(zhuǎn)化為電網(wǎng)同頻率同電壓的電功率,因此非常適合應用到變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)中;(3)同時本風力發(fā)電機組的籠型異步發(fā)電機通過交-直-交全功率變流器接到電網(wǎng)上,可減少電網(wǎng)諧波污染,且可根據(jù)電網(wǎng)需求得到相應的感性或容性無功靈活輸出,這對電網(wǎng)非常有利;另外在電網(wǎng)電壓掉落時,變流器繼續(xù)與電網(wǎng)連接,繼續(xù)給籠型異步發(fā)電機提供轉(zhuǎn)矩,防止機組飛車,給電網(wǎng)發(fā)出無功,支撐電網(wǎng)電壓,防止電網(wǎng)電壓進一步跌落導致電網(wǎng)崩潰,實現(xiàn)低電壓穿越,具有良好的電網(wǎng)適應性。
圖1是現(xiàn)有的雙饋異步發(fā)電機+變流器方式的風力發(fā)電機組的結(jié)構(gòu)示意圖;圖2是現(xiàn)有的永磁同步發(fā)電機+全功率變流器方式的風力發(fā)電機組的結(jié)構(gòu)示意圖;圖3是本實用新型風力發(fā)電機組的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖詳細闡述本實用新型本風力發(fā)電機組結(jié)構(gòu)如圖3所示,它包括了葉片1、齒輪箱2、無刷籠型異步發(fā)電機 3 (IG/SG)和交-直-交全功率變流器4 ;葉片1轉(zhuǎn)軸與齒輪箱2主軸駁接;齒輪箱2連接無刷籠型異步發(fā)電機,并驅(qū)動該無刷籠型異步發(fā)電機3轉(zhuǎn)動;無刷籠型異步發(fā)電機3的定子繞組連接交-直-交全功率變流器4。使用時,將本風力發(fā)電機組的無刷籠型異步發(fā)電機3 通過交-直-交全功率變流器4接到電網(wǎng)5上。工作時,葉片1迎風轉(zhuǎn)動,帶動齒輪箱2轉(zhuǎn)動,齒輪箱2經(jīng)過變速后驅(qū)動無刷籠型異步發(fā)電機3的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動,相對于定子繞組,就會從轉(zhuǎn)子上獲得交變的磁場,使定子繞組產(chǎn)生交變電流,該電壓、電流幅值和頻率都變化的交變電流先經(jīng)全功率變流器4的電機側(cè)變流器41轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?,然后再?jīng)網(wǎng)側(cè)變流器42將該直流電流變換成滿足并網(wǎng)要求的交流電,并饋入電網(wǎng)。在發(fā)電的過程中,可以通過給無刷籠型異步發(fā)電機3勵磁實現(xiàn)變速恒頻,還可以調(diào)節(jié)功率因數(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)將隨風速、風向變化而變化的變頻變壓電功率轉(zhuǎn)化為電網(wǎng)同頻率同電壓的電功率。以上所述,僅是本實用新型的較佳實施例而已,并非對本實用新型作任何形式上的限制。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員,在不脫離本實用新型技術(shù)方案范圍情況下,都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本實用新型技術(shù)方案作出許多可能的變動和修飾,或修改為等同變化的等效實施例。故凡是未脫離本實用新型技術(shù)方案的內(nèi)容,依據(jù)本實用新型之形狀、構(gòu)造及原理所作的等效變化,均應涵蓋于本實用新型的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1. 一種新型風力發(fā)電機組結(jié)構(gòu),包括有葉片、發(fā)電機、齒輪箱和變流器,葉片轉(zhuǎn)軸與齒輪箱主軸連接,齒輪箱主軸與發(fā)電機轉(zhuǎn)子連接,變流器通過電纜連接在發(fā)電機和電網(wǎng)之間,其特征在于所述的發(fā)電機為無刷異步發(fā)電機,變流器為全功率變流器,全功率變流器的電機側(cè)變流器與無刷異步發(fā)電機的定子繞組連接,電網(wǎng)側(cè)變流器與電網(wǎng)連接。
專利摘要本實用新型公開一種體積小、免維護、具有良好的低電壓穿越能力的新型風力發(fā)電機組結(jié)構(gòu),包括有葉片、發(fā)電機、齒輪箱和變流器,葉片轉(zhuǎn)軸與齒輪箱主軸連接,齒輪箱主軸與發(fā)電機轉(zhuǎn)子連接,變流器通過電纜連接在發(fā)電機和電網(wǎng)之間,所述的發(fā)電機為無刷籠型異步發(fā)電機,變流器為全功率變流器,全功率變流器的電機側(cè)變流器與無刷籠型異步發(fā)電機的定子繞組連接,電網(wǎng)側(cè)變流器與電網(wǎng)連接。
文檔編號H02J3/38GK202326023SQ20112047177
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者余勝, 畢洋基, 黃國平 申請人:廣東東興風盈風電設(shè)備制造有限公司