CN102684389B - 带有发电机的风力涡轮机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带有发电机(3)的风力涡轮机，包括：转子(6)，其具有永磁体(8)；定子(7)，其具有安装于定子壳体结构(12)中或定子壳体结构(12)上的定子线圈(9)；至少一个发电机接触器(11)，其带有输入和输出端子组，通过所述输入端子组与定子(7)电连接；以及至少一个转换器，其通过所述输出端子与发电机(3)接触器电连接，其中至少一个发电机接触器(11)被置于定子壳体结构(12)中或定子壳体结构(12)上。

Description

带有发电机的风力涡轮机
技术领域
本发明涉及一种带有发电机的风力涡轮机，其包括：具有永磁体的转子；包括安装在定子壳体结构中或安装在定子壳体结构上的定子线圈的定子；至少一个带有输入和输出端子组、通过所述输入端子与定子电连接的发电机接触器；以及至少一个通过所述输出端子与发电机接触器电连接的转换器。
背景技术
以可变转速运行的风力涡轮机可以包括间接电网连接，其中来自发电机的具有变化频率的交流电可以被转换为具有固定频率的电网交流电。
该转换通常是通过整流器转换为直流电(AC/DC)，然后通过受控逆变器转换为固定频率的交流电(DC/AC)来实现。从而风力涡轮机的发电机与整流器连接，整流器与产生电网需要的交流电的逆变器连接。通常在逆变器中由直流电向交流电的转换可以通过使用晶闸管或晶体管来实现。该间接电网连接的一个优势是可以在允许转子速度变化的可变速度下运行风力涡轮机以适应空气动力条件。
在EP1768223A2中公开了一种使用转换器模块的风力涡轮机。该转换器模块包括将发电机从转换器模块的电子设备断开的发电机接触器。转换器模块还包括使发电机电流平滑的电感器、将来自发电机的交流电信号变换为直流电信号的发电机逆变器、抹平直流电信号变化的直流链路电容器、消除剩余功率的断路斩波器、将直流电信号变换为交流电信号的电网逆变器、以及与电容器一起用来减少作用于电网的电压信号的谐波的电感器。该转换器模块进一步包括当充电接触器闭合的时候为直流链路电容器充电的充电电阻、将电网从转换器模块的电子设备断开的电网接触器、以及在过电流的情况下将电网从转换器模块断开的断路器。
在WO2010/083903A2中公开了一种风力涡轮机，其包括将发电机从转换器模块的电子设备断开的发电机接触器。该发电机接触器被安装于转动的磁轮壳体的接收空间之内。
发明内容
因此在风力涡轮机的常规发电机中，电气系统的至少一部分在转子转动时不是无电压的。因此本发明的目的是提供一种风力涡轮机，其中接触器和转换器之间的连接可以被保持无电压。
根据本发明，在上文限定的风力涡轮机中实现了该目的，其中至少一个发电机接触器被布置于定子壳体结构中或定子壳体结构上。
本发明基于的构思在于将发电机接触器置于发电机中是有利的，因为接触器由此直接与定子绕组物理连接，并且当接触器被断开时接触器和转换器之间的连接被保持为无电压状态，无论发电机是否产生电能都是如此。甚至进一步通过将发电机接触器置于发电机固定定子壳体结构内，定子线圈和接触器之间的电缆长度被最小化。
在本发明的风力涡轮机中，优选的是将至少一个发电机接触器置于定子壳体结构中或定子壳体结构上的接收表面和/或接收空间上。由此，本发明涉及一种风力涡轮发电机的替代结构，其中发电机接触器安装于发电机总成之中而不是像从现有技术中所知的一样安装于转换器箱室之中。
在本发明的风力涡轮机中，优选的是将转子永磁体安装于围绕定子可旋转的磁轮上。应用被转子环绕的固定定子使得能够将发电机接触器置于定子壳体结构中。
为了进一步提高风力涡轮机的安全性，可以设想发电机接触器包括断路器。这种断路器被用来在发生过载或任何其它技术故障的情况下将发电机从电网断开。
根据本发明的风力涡轮机的进一步的改进，其可以包括将断路器锁定于断开位置的器件。该器件在发电机处进行工作时尤其有用。将该断路器锁定的器件避免了断路器无意地连接和切换。
进一步地，该将断路器锁定的器件可以包括摇控锁定装置，其可以在不需保持断路器的前侧易接近以锁定于断开位置的条件下安装断路器。此外，可以确保断路器可以被安装于有限的空间内。
为了提高本发明的风力涡轮机的电子元件的易接近性，可以安装断路器以使得在主电缆接线盒中易接近端子。
本发明和其基本原理可以参考下面详细地对优选实施例的描述以便于更好地理解。
附图说明
附图是本发明的风力涡轮机主要部件的示意剖视图。
具体实施方式
附图表示风力涡轮机的机舱1。被部分表示出来的风力涡轮机塔架2通过“鹅颈形”框架4与发电机3连接。毂5被连接于发电机3的上侧，转子叶片被安装于毂5上。
发电机3是直接驱动类型的，具有外部转子6和内部定子7，其中毂5直接连接于转子永磁体8。发电机3的定子7和定子线圈9通过螺栓连接10、11被连接于鹅颈形框架4。
如图中可以看到的，发电机接触器12被布置于支撑定子线圈9的定子壳体结构13上。特别指出，多个接触器12可以被置于定子壳体结构13中或定子壳体结构13上。
由于发电机接触器12安装于固定的发电机定子壳体结构13中，因此接触器12物理地直接连接于定子7的绕组，并且接触器12和转换器(未示出)之间的连接在接触器12被断开时保持无电压状态。甚至在发电机3发电时，所述电连接也是无电压的，从而最小化了意外接触带电线路的风险。
如图中可以看到的，定子线圈9和接触器12之间的距离很小，因此电缆的长度被最小化。
在风力涡轮机的一个实施例中，发电机接触器包括断路器，该断路器装备有应用一个或多个锁扣的锁定圆筒体或支架。这种器件被用于将断路器锁定于断开位置以确保下游的电路以安全的方式被绝缘，并且允许在电路上或在断路器提供的设备上进行作业。
在风力涡轮机的一个实施例中，发电机接触器断路器包括断路器的摇控锁定装置，其可以在不需保持断路器的前侧易接近以锁定于断开位置的条件下安装断路器。因此进一步确保了能够将断路器安装于有限的空间内，即在主电缆接线盒中易接近断路器后部处的端子的永磁体同步发电机中。

Claims (10)

1.一种带有发电机（3）的风力涡轮机，包括：
-转子（6），其包括永磁体（8）；
-定子（7），其包括安装于定子壳体结构（12）中或定子壳体结构（12）上的定子线圈（9）；
-至少一个发电机接触器（11），其带有输入端子组和输出端子组，通过所述输入端子组与定子（7）电连接；以及
-至少一个转换器，其通过所述输出端子组与发电机（3）接触器电连接，
其特征在于至少一个发电机接触器（11）被置于定子壳体结构（12）中或定子壳体结构（12）上。
2.如权利要求1所述的风力涡轮机，其特征在于至少一个发电机接触器（11）被置于定子壳体结构（12）中的接收表面上或定子壳体结构（12）上的接收表面上，或被置于定子壳体结构（12）的接收空间中。
3.如权利要求1所述的风力涡轮机，其特征在于转子永磁体（8）安装于绕定子（7）可旋转的磁轮上。
4.如权利要求2所述的风力涡轮机，其特征在于转子永磁体（8）安装于绕定子（7）可旋转的磁轮上。
5.如前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机，其特征在于发电机接触器（11）包括断路器。
6.如权利要求5所述的风力涡轮机，其特征在于包括将断路器锁定于断开位置的器件。
7.如权利要求5所述的风力涡轮机，其特征在于发电机接触器（11）包括断路器的摇控锁定装置。
8.如权利要求6所述的风力涡轮机，其特征在于发电机接触器（11）包括断路器的摇控锁定装置。
9.如权利要求7所述的风力涡轮机，其特征在于断路器被安装成使得所述输入端子组和输出端子组在主电缆接线盒中是易接近的。
10.如权利要求8所述的风力涡轮机，其特征在于断路器被安装成使得所述输入端子组和输出端子组在主电缆接线盒中是易接近的。
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Denomination of invention: Wind turbine with a generator

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