CN104659817A - 一种高压内双馈风力发电系统 - Google Patents
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Abstract
一种高压内双馈风力发电系统，包括一叶片，叶片通过传动轴与一变速箱相连，变速箱的输出轴与发电机的转子相连，在发电机的定子上设有一定子槽，在定子槽内设有一定子主绕组，在定子槽内设有一与定子主绕组无电气连接的定子辅助绕组，定子主绕组通过一并网开关与电网相连，定子辅助绕组与网侧变流器相连，在发电机的转子上设有一转子绕组。本发明采用上述方案，在电机的定子槽内设置一套定子辅助绕组，其与定子槽内的定子主绕组无电气连接，利用定子辅助绕组所产生的电压为网侧变流器提供交流输入，进而通过转子侧变流器供给电机转子励磁电流，不再需要在网侧变流器前增加变压器，大大降低了制造成本。
Description
技术领域：
本发明涉及一种高压内双馈风力发电系统。
背景技术：
风能作为一种清洁的可再生能源，成为我国十分重要的电能来源，目前，内双馈风力发电机大都采用690V输出电压，电能容量较小，发电效率低，不能满足当前的需要，因此单机容量大型化已经成为国际风电市场发展的必然趋势。但是，当内双馈风力发电机的单机容量增大后，如果仍然采用690V的输出电压，就意味着输出电流大大增加，低压大电流的输出情况容易对电缆、断路器开关等电器设备造成损坏。
为了避免出现低压大电流的输出情况则需要提高发电机的输出电压，当内双馈发电机的输出电压提高后，就需要将内双馈风力发电机中的网侧变流器前增加降压变压器以适应网侧变流器对电压的需要，降压变压器的使用大大增加了制造的成本；同时，网侧变流器所产生的谐波也会通过降压变压器传到电网，对电网造成污染。
发明内容：
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种高压内双馈风力发电系统，结构设计合理，在电机的定子槽内设置一套定子辅助绕组，其与定子槽内的定子主绕组无电气连接，利用定子辅助绕组所产生的电压为网侧变流器提供交流输入，进而通过转子侧变流器供给电机转子励磁电流，不再需要在网侧变流器前增加变压器，大大降低了制造成本；网侧变流器不再与电网连接，不会将其所产生的谐波传到电网，避免了对电网造成污染，解决了现有技术中存在的问题。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种高压内双馈风力发电系统，包括一叶片，叶片通过传动轴与一变速箱相连，变速箱的输出轴与发电机的转子相连，在发电机的定子上设有一定子槽，在定子槽内设有一定子主绕组，在定子槽内设有一与定子主绕组无电气连接的定子辅助绕组，定子主绕组通过一并网开关与电网相连，定子辅助绕组与网侧变流器相连，在发电机的转子上设有一转子绕组，转子绕组与一转子侧变流器相连，在网侧变流器和转子侧变流器之间连接有一电容，在电容上并联有一励磁启动装置，励磁启动装置与电网相连。
所述励磁启动装置包括一充电电源，充电电源的电压输出端分别与电容的两端相连，一双向充电器连接在充电电源与网侧变流器之间，充电电源通过一断路器与电网相连，在充电电源与断路器之间设有一充电变压器。
所述定子辅助绕组安放在定子槽的底部，所述定子主绕组安放在定子槽的外部。
本发明采用上述方案，在电机的定子槽内设置一套定子辅助绕组，其与定子槽内的定子主绕组无电气连接，利用定子辅助绕组所产生的电压为网侧变流器提供交流输入，进而通过转子侧变流器供给电机转子励磁电流，不再需要在网侧变流器前增加变压器，大大降低了制造成本；网侧变流器不再与电网连接，不会将其所产生的谐波传到电网，避免了对电网造成污染。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的定子和转子结构示意图。
图中，1、叶片，2、传动轴，3、变速箱，4、转子，5、定子主绕组，6、定子辅助绕组，7、并网开关，8、网侧变流器，9、转子绕组，10、转子侧变流器，11、电容，12、充电电源，13、定子，14、励磁启动装置，15、双向充电器，16、断路器，17、充电变压器，18、电网。
具体实施方式：
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。
如图1-2所示，一种高压内双馈风力发电系统，包括一叶片1，叶片1通过传动轴2与一变速箱3相连，变速箱3的输出轴与发电机的转子4相连，在发电机的定子13上设有一定子槽，在定子槽内设有一定子主绕组5，在定子槽内设有一与定子主绕组5无电气连接的定子辅助绕组6，定子主绕组5通过一并网开关7与电网18相连，定子辅助绕组6与网侧变流器8相连，在发电机的转子4上设有一转子绕组9，转子绕组9与一转子侧变流器10相连，在网侧变流器8和转子侧变流器10之间连接有一电容11，在电容11上并联有一励磁启动装置14，励磁启动装置14与电网18相连，所述励磁启动装置14在发电机的初始状态为发电机提供励磁电流。
所述励磁启动装置14包括一充电电源12，充电电源12的电压输出端分别与电容11的两端相连，一双向充电器15连接在充电电源12与网侧变流器8之间，充电电源12通过一断路器16与电网18相连，在充电电源12与断路器16之间设有一充电变压器17。
所述定子辅助绕组6安放在定子槽的底部，所述定子主绕组5安放在定子槽的外部。且定子辅助绕组6与定子主绕组5线圈绕向相同，开型方向相反，定子辅助绕组6和定子主绕组5分别从铁心的两端出线。将定子辅助绕组6安放于定子槽底部，与安放在定子槽外部相比，一定程度上能增大定子辅助绕组6的漏感，在设计网侧变流器8时可减小输出电抗器的容量。将定子主绕组5安放在定子槽的外部，与安放在定子槽底部相比，可有效减小定子主绕组5的漏感，明显提高定子主绕组5对地耐压强度，有效减薄主绝缘厚度。
设置在定子槽内的定子主绕组5和定子辅助绕组6相当于组成一台变压器，当定子主绕组5中有电压输出时，通过电磁感应在定子辅助绕组6内即能感应出与定子主绕组5中相同频率相同相位的电压，并为网侧变流器8提供电压，通过调节定子主绕组5和定子辅助绕组6的匝数比，使得定子辅助绕组6的输出电压为690V即可保证变流器的正常工作，同时保证了定子主绕组5能够输出10KV或更高的电压。
工作时，并网开关7处于初始断开状态，当发电机的叶片1在风力的作用下进行旋转时，通过传动轴2带动变速箱3内的齿轮转动，进而带动发电机的转子4转动。对于普通的双馈风力发电机，只要当风速达到切入风速后，电网能够为发电机提供励磁电流，因此即可直接实现并网，但对于高压内双馈风力发电机来说，转子绕组9并不是通过变流器与电网18相连，而是与定子辅助绕组6相连，因此转子绕组9并没有励磁电流，而需要通过充电电源12来实现励磁。
当叶片1转动达到设定值后，断路器16合闸，双向充电器15工作，充电电源12输出直流电压，通过转子侧变流器10为转子绕组9提供励磁电流，随着叶片的转动，定子主绕组5的电压不断上升，当输出电压达到额定输出值时，完成初始励磁。
此时，启动网侧变流器8，定子辅助绕组6将其感应出的电流通过网侧变流器8和转子侧变流器10持续不断的提供给转子绕组9，当定子主绕组5侧电压的幅值、频率和相位都与电网18相同时，闭合并网开关7，发电机与电网18之间即可实现无冲击并网。
实现并网后，即由定子主绕组5通过变流器提供励磁电压，同时通过双向充电器15向充电电源12充电，此时，断路器16分闸，充电电源12不再需要通过转子侧变流器10向转子绕组9供电。
采用本发明的高压内双馈风力发电系统，在电机的定子槽内设置一套定子辅助绕组6，其与定子槽内的定子主绕组5无电气连接，利用定子辅助绕组6所产生的电压为网侧变流器8提供交流输入，进而通过转子侧变流器10供给电机转子4励磁电流，不再需要在网侧变流器8前增加变压器，大大降低了制造成本；网侧变流器8不再与电网连接，不会将其所产生的谐波传到电网18，避免了对电网造成污染。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。
Claims (3)
1.一种高压内双馈风力发电系统，包括一叶片，叶片通过传动轴与一变速箱相连，变速箱的输出轴与发电机的转子相连，其特征在于：在发电机的定子上设有一定子槽，在定子槽内设有一定子主绕组，在定子槽内设有一与定子主绕组无电气连接的定子辅助绕组，定子主绕组通过一并网开关与电网相连，定子辅助绕组与网侧变流器相连，在发电机的转子上设有一转子绕组，转子绕组与一转子侧变流器相连，在网侧变流器和转子侧变流器之间连接有一电容，在电容上并联有一励磁启动装置，励磁启动装置与电网相连。
2.根据权利要求1所述的一种高压内双馈风力发电系统，所述励磁启动装置包括一充电电源，充电电源的电压输出端分别与电容的两端相连，一双向充电器连接在充电电源与网侧变流器之间，充电电源通过一断路器与电网相连，在充电电源与断路器之间设有一充电变压器。
3.根据权利要求1所述的一种高压内双馈风力发电系统，其特征在于：所述定子辅助绕组安放在定子槽的底部，所述定子主绕组安放在定子槽的外部。
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