一种变速恒频风力发电系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110017250A(43)申请公布日2019.07.16(21)申请号201910253433.0(22)申请日2019.03.29(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人谢康福李大伟曲荣海任翔(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人曹葆青李智(51)Int.Cl.F03D9/25(2016.01)F03D7/04(2006.01)H02K16/02(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图5页(54)发明名称一种变速恒频风力发电系统(57)摘要本发明公开了一种变速恒频风力发电系统，其特征在于，包括风能捕获模块、发电模块和变流器；所述风能捕获模块与发电模块的第二机械端口连接；所述发电模块的第一电端口连接变流器的一端，第二电端口自短路；第一机械端口不带负载；所述变流器的另一端连接电网；所述发电模块用于在无电刷磨损的情况下将风能转化为恒频输出的电能；所述变流器用于将发电模块产生的电能转换为电网所需的电能。发电模块可等效为两电机，第一电机对风速变化自适应；第二电机完成转矩变化的自平衡；因此，本发明发电模块为无刷双机电端口电机不仅实现了变速恒频的发电，同时有效地避免了增速齿轮箱和电刷带来的机械磨损。CN110017250ACN110017250A权利要求书1/1页1.一种变速恒频风力发电系统，其特征在于，包括风能捕获模块、发电模块和变流器；所述风能捕获模块与发电模块的第二机械端口连接；所述发电模块的第一电端口连接变流器的一端，第二电端口自短路；第一机械端口不带负载；所述变流器的另一端连接电网；所述风能捕获模块用于捕获风能；所述发电模块用于在无电刷磨损下将风能转化为恒定频率的电能；所述变流器用于将发电模块产生的电能转换为电网所需的电能。2.如权利要求1所述的变速恒频风力发电系统，其特征在于，所述风能捕获模块为风机叶片。3.如权利要求2所述的变速恒频风力发电系统，其特征在于，所述发电模块为无刷双机电端口电机，电机的中间转子不带负载，内转子与风机叶片连接；电机定子的第一绕组通过变流器接入电网，第二绕组自短路。4.如权利要求3所述的变速恒频风力发电系统，其特征在于，所述无刷双机电端口电机包括定子、中间转子和内转子，三者同轴套设；其中，定子包括第一导磁铁心和定子绕组，所述定子导磁铁心为齿槽结构，槽内设置有定子绕组；所述中间转子包括第二导磁铁心和第二磁钢，所述中间转子的第二导磁铁心与第二磁钢周向交替分布；所述内转子表面设置有周向分布的第一磁钢。5.如权利要求3所述的变速恒频风力发电系统，其特征在于，所述无刷双机电端口电机包括定子、中间转子和内转子，三者同轴套设；其中，定子包括定子导磁铁心、磁钢和定子绕组；所述定子导磁铁心为齿槽结构，槽口放置海尔贝克磁钢阵列，槽内设置有定子绕组；内转子表面设置有周向分布的磁钢；中间转子导磁铁心周向分布。6.如权利要求3所述的变速恒频风力发电系统，其特征在于，所述无刷双机电端口电机包括定子、中间转子和内转子，三者同轴套设；其中，定子包括定子导磁铁心、磁钢和定子绕组；所述定子导磁铁心为齿槽结构，槽口放置海尔贝克磁钢阵列，槽内设置有定子绕组；内转子表面设置有周向分布的磁钢；中间转子为不均匀分布的导磁铁心。7.如权利要求3所述的变速恒频风力发电系统，其特征在于，所述无刷双机电端口电机包括定子、中间转子和内转子，三者同轴套设；其中，定子包括定子导磁铁心和定子绕组；所述定子导磁铁心为齿槽结构，槽内设置有定子绕组；内转子表面布置有周向分布宽度不等的磁钢；中间转子为均匀分布的导磁铁心。8.如权利要求3所述的变速恒频风力发电系统，其特征在于，所述无刷双机电端口电机包括定子、中间转子和内转子，三者同轴套设；其中，定子包括定子导磁铁心和定子绕组；所述定子导磁铁心为齿槽结构，槽内设置有定子绕组；内转子表面设置有周向分布的磁钢；中间转子为不均匀分布的导磁铁心。9.如权利要求1～8中任一所述的变速恒频风力发电系统，其特征在于，所述变流器包括两个三相逆变电路。2CN110017250A说明书1/5页一种变速恒频风力发电系统技术领域[0001]本发明属于风力发电技术领域，更具体地，涉及一种变速恒频风力发电系统。背景技术[0002]风能是一种清洁能源，风力发电的可再生能源发电技术是解决全球能源的最佳选择。由于风是一种不可人为控制的能源，变速运行的风力发电机组可捕获最大风能并减少传动轴承受的载荷，而并网风力发电机的频率又需和电网一致保持恒定，即风力发电机组的变速恒频发电。目前实现变速恒频发电主要有以下两种发电系统：双馈感应发电系统和永磁直驱发电系统。双馈感应发电系统采用双馈感应发电机，风力机通过增速齿轮