CN107404207A - 一种风力发电机及风力发电系统 - Google Patents

一种风力发电机及风力发电系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供的风力发电机及风力发电系统，通过n对结构相同的第一绕组单元和第二绕组单元对称设置于定子铁心上；分别位于对称设置的一对绕组单元中输出相位相同的两个绕组的输出端相连，连接点与一个功率变换单元相连；当对称设置且输出相位相同的两个绕组及与两者相连的功率变换单元所组成的支路中，任一部件发生故障的时候，该故障可以被风力发电系统监控到，并且该支路将会被风力发电系统自动切出，由于n对绕组单元中每一个绕组单元均包括至少两个相互耦合的绕组，定子铁心上的对称区域内仍然存在电磁能量变换，使风力发电机能够平衡运行，可减小因故障支路切出而引起的转矩脉动，降低风力发电机的振动和噪声，提高风力发电机的可靠性。

Description

一种风力发电机及风力发电系统
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种风力发电机及风力发电系统。
背景技术
随着风力发电机组陆上的大型化、低风区化，海上机组的大型化，机组的容量逐步提高，相应的永磁直驱发电机的体积和重量也逐步增大，发电机面临着大型化制造、运输的困难。此外，海上机组的运维难度和成本非陆上机组可以比拟，因此在机组设计中必须考虑冗余和容错运行能力，使得机组不会因为某个部件的损坏而被迫停机且等待太长的维修时间。
现有技术中实现冗余和容错运行的方案中，若风力发电机某一相发生断路和短路故障，或者其某一相相应的功率变换设备发生故障，在故障支路切出时会导致气隙磁场畸变以及不平衡的径向磁拉力，进而引起较大的周期性转矩脉动，产生振动和噪声，对风力发电机的机械结构和整个机组带来安全隐患，降低了机组的可靠性。
发明内容
本发明提供一种风力发电机及风力发电系统，以解决现有技术中由于故障支路切出时容易引起较大的转矩脉动而导致的可靠性低的问题。
为实现所述目的，本申请提供的技术方案如下：
一种风力发电机，包括定子及转子，所述定子包括：定子铁心和缠绕于所述定子铁心上的n对绕组单元，每对绕组单元包含对称设置于所述定子铁心上的第一绕组单元和第二绕组单元，且所述第一绕组单元和所述第二绕组单元结构相同，n为正整数；
n对绕组单元中每一个绕组单元均包括至少两个相互耦合的绕组；
分别位于对称设置的一对绕组单元中、且输出相位相同的两个绕组的输出端相连，连接点为所述风力发电机的n个输出端中的一个。
优选的，当每个所述绕组单元包括两个相互耦合的绕组时，每个所述绕组单元中的两个绕组的输出相位相同、相差30°或者相差180°。
优选的，所述定子铁心包括n对铁心模块，每对铁心模块包含对称设置的第一铁心模块和第二铁心模块，其中：
对称设置的两个铁心模块中的第一铁心模块缠绕有所述第一绕组单元，第二铁心模块缠绕有所述第二绕组单元。
优选的，每对铁心模块中的第一铁心模块和第二铁心模块结构相同。
优选的，n对铁心模块中的每一个铁心模块结构均相同。
优选的，所述第一铁心模块和所述第二铁心模块均包括m个缠绕有子绕组的子模块，m为正整数；
所述绕组均包括m个串并联的所述子绕组。
优选的，所述子绕组为集中绕组。
一种风力发电系统，包括：控制器、n个功率变换单元、变压器单元及上述任一所述的风力发电机；其中：
所述n个功率变换单元的输入端分别与所述风力发电机的n个输出端一一对应相连；
所述n个功率变换单元的输出端与所述变压器单元的输入端相连，所述变压器单元的输出端与电网相连；
所述控制器分别与所述风力发电机、所述n个功率变换单元及所述变压器单元相连。
优选的，所述功率变换单元包括：实时监测所述绕组的绝缘故障的绝缘在线监测模块、第一开关、功率变换器及第二开关；其中：
所述绝缘在线监测模块的输入端为所述功率变换单元的输入端；
所述绝缘在线监测模块的输出端与所述第一开关的输入端相连；
所述第一开关的输出端与所述功率变换器的输入端相连；
所述功率变换器的输出端与所述第二开关的输入端相连；
所述第二开关的输出端为所述功率变换单元的输出端；
所述绝缘在线监测模块的控制端、所述第一开关的控制端、所述功率变换器的控制端及所述第二开关的控制端与所述控制器相连。
优选的，所述变压器单元包括：n个双绕组变压器、n/2个双分裂绕组变压器或者n/2个多分裂绕组变压器。
本发明提供的风力发电机，通过n对结构相同的第一绕组单元和第二绕组单元对称设置于定子铁心上；分别位于对称设置的一对绕组单元中、且输出相位相同的两个绕组的输出端相连，连接点为所述风力发电机的n个输出端中的一个，与所述风力发电系统中的一个功率变换单元的输入端相连；当对称设置且输出相位相同的两个绕组及与两者相连的功率变换单元所组成的支路中，任一部件发生故障的时候，该故障可以被风力发电系统监控到，并且该支路将会被所述风力发电系统自动切出，在不影响其他支路正常运行的同时，由于n对绕组单元中每一个绕组单元均包括至少两个相互耦合的绕组，所述定子铁心上的对称区域内仍然存在电磁能量变换，使所述风力发电机能够平衡运行，可减小因故障支路切出而引起的转矩脉动，降低所述风力发电机的振动和噪声，提高所述风力发电机的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述内的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的定子铁心的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的定子铁心的另一结构示意图；
图3是本发明另一实施例提供的定子铁心的另一结构示意图；
图4是本发明另一实施例提供的定子铁心的另一结构示意图；
图5是本发明另一实施例提供的绕组单元的结构示意图；
图6是本发明另一实施例提供的模块的结构示意图；
图7是本发明另一实施例提供的风力发电系统的结构示意图；
图8是本发明另一实施例提供的绕组单元与功率变换单元相连的结构示意图；
图9是本发明另一实施例提供的绕组单元与功率变换单元相连的另一结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
本发明提供一种风力发电机，应用于风力发电系统，以解决现有技术中可靠性低的问题。
具体的，该风力发电机包括：定子及转子；其中：
定子包括：定子铁心和缠绕于该定子铁心上的n对绕组单元，每对绕组单元包含对称设置于定子铁心上的第一绕组单元和第二绕组单元，且该第一绕组单元和第二绕组单元结构相同，n为正整数；
n对绕组单元中每一个绕组单元均包括至少两个相互耦合的绕组；
分别位于对称设置的一对绕组单元中、且输出相位相同的两个绕组的输出端相连，连接点为风力发电机的n个输出端中的一个，与风力发电系统中的一个功率变换单元的输入端相连。
其中，第一绕组单元和第二绕组单元结构相同，是指两个绕组单元缠绕在铁心模块上的具体形式相同，比如绕组的匝数、粗细及缠绕方向等；此处不做具体限定，能够使第一绕组单元和第二绕组单元的输出相位相同并且实现输出端并联的形式均在本申请的保护范围内。
本实施例的风力发电机，其具体的工作原理为：
在分别位于对称设置的一对绕组单元中、且输出相位相同的两个绕组及与两者相连的功率变换单元所组成的支路中，当其任一部件发生故障时，该故障可以被风力发电系统监控到，并且该支路将会被风力发电系统自动切出，不影响其他支路常运行，定子铁心上的对称区域内还存在其他至少一对绕组处于运行状态，从而风力发电机可降容继续运行，具备了冗余和容错运行能力，使得风力发电机不会因为某个部件的损坏而被迫停机且等待太长的维修时间。
本实施例的风力发电机，通过上述原理，在不影响风力发电机正常运行的同时，由于风力发电机为对称设置，可减小因故障支路切出而引起的转矩脉动，降低风力发电机的振动和噪声，提高风力发电机的可靠性。
在一个具体的实施例中，每个绕组单元包括两个相互耦合的绕组。
当每个绕组单元包括两个相互耦合的绕组时，每个绕组单元中的两个绕组的输出相位可以为相同、相差30°或者相差180°中的任一一种。
每一个绕组都配备有一个对称设置且输出端相连的另一绕组，若两者与相连的功率变换单元所在的支路中，任意部件发生故障，则该支路将被所述风力发电系统切出，保证定子铁心上对称区域内的两个输出相位相同的绕组同时被切出，保证风力发电机任何时刻都处于对称运行状态，可以实现风力发电机的平衡运行，减小转矩脉动值，降低风力发电机的振动和噪声，提高发电机的可靠性。
且当故障支路切出后，定子铁心上对称区域内还存在其他至少一对绕组处于运行状态，进而使得无论什么时刻，定子铁心上对称区域内都存在电磁能量变换，实现了风力发电机的多余度运行。
值得说明的是，当对称设置的两个绕组单元中，均包括三个或者更多个相互耦合的绕组时，每个绕组单元中的多个绕组的输出相位相同。并且对称设置的两个绕组单元中包括的绕组对数量越多，系统的冗余度越高。
并且，还需要说明的是，本发明实施例公开的定子铁心可以理解为一个整体，由于定子铁心上缠绕了n对绕组单元，这样，定子铁心被分成2n部分，2n部分中两两部分对称，且对称的两个部分分别缠绕对称的一对绕组单元。
具体的，若n为1，可以理解为风力发电机中，定子包含有两个绕组单元，分别为第一绕组单元和第二绕组单元，此时，说明定子铁心也被分成了两部分，第一部分1缠绕第一绕组单元，第二部分2缠绕第二绕组单元，参见图1。
另外，本发明实施例公开的定子铁心也可以是在机械结构上被划分为块，每一个绕组单元缠绕在每一块的定子铁心上，具体的：
定子铁心包括n对铁心模块，每对铁心模块包含对称设置的第一铁心模块和第二铁心模块，其中：
对称设置的两个铁心模块中的第一铁心模块缠绕第一绕组单元，第二铁心模块缠绕第二绕组单元。
这样，一个定子铁心按照要缠绕的绕组单元的数量，从机械结构上分为n对块的铁心模块，一对铁心模块对应缠绕一对绕组单元，具体的，可以理解为一对铁心模块中的第一铁心模块缠绕一对绕组单元中的第一绕组单元，第二铁心模块缠绕第二绕组单元。
具体的，在一个示例中，如图2所示，定子铁心包括一对对称设置的第一铁心模块1和第二铁心模块2；相应的，定子包括一对对称设置且结构相同的第一绕组单元和第二绕组单元。其中，第一铁心模块1上缠绕有第一绕组单元；第二铁心模块2上缠绕有第二绕组单元。
如图3所示，在另一个示例中，定子铁心包括一对对称设置的第一铁心模块1和第二铁心模块3，以及另一对对称设置的第一铁心模块2和第二铁心模块4；相应的，定子包括两对对称设置且结构相同的第一绕组单元和第二绕组单元。其中，一对对称设置且结构相同的第一绕组单元和第二绕组单元分别缠绕于第一铁心模块1和第二铁心模块3上，另外一对对称设置且结构相同的第一绕组单元和第二绕组单元分别缠绕于第一铁心模块2和第二铁心模块4上。
如图4所示，在另一个示例中，定子铁心包括第一对对称设置的第一铁心模块1和第二铁心模块4、第二对对称设置的第一铁心模块2和第二铁心模块5以及第三对对称设置的第一铁心模块3和第二铁心模块6；相应的，定子包括三对对称设置且结构相同的第一绕组单元和第二绕组单元。其中，一对对称设置且结构相同的第一绕组单元和第二绕组单元分别缠绕于第一铁心模块1和第二铁心模块4上，另外一对对称设置且结构相同的第一绕组单元和第二绕组单元分别缠绕于第一铁心模块2和第二铁心模块5上，再一对对称设置且结构相同的第一绕组单元和第二绕组单元分别缠绕于第一铁心模块3和第二铁心模块6上。
本实施例将定子铁心也从机械结构上划分为多个铁心模块，一方面可以提高生产效率，降低对生产设备的要求，另一方面当风力发电机产生故障时，可以只更换某个铁心模块，无需对整个风力发电机进行拆卸，节省了运维成本和时间。
上面的实施例中，风力发电机仅实现了电气的模块化设计，其在机械结构上可以是一体化设计(如图1所示)也可以是模块化设计(如图2至图4所示)，若风力发电机在结构上采用一体化设计，仅能实现在风力发电机运行发生故障时，将故障的对称设置且输出相位相同的绕组及相连接的功率变换单元切出，保证风力发电机及系统的其他支路正常运行。但是对于风力发电机进行维修和更换时，需要对整个风力发电机进行维修和更换。
而本实施例中的风力发电机，在采用电气模块化设计的同时，在机械结构上也采用模块化设计，当风力发电机运行发生故障时，不仅可以保证风力发电机及系统的其他支路正常运行，还可以仅仅针对故障的铁心模块进行维修和更换，更利于风力发电机的应用。
还需要说明的是，本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体(如铁心模块或者绕组单元)区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。因此，上述实施例中公开的第一铁心模块可以仅仅理解为一对铁心模块中的第一个铁心模块，第二铁心模块可以理解为一对铁心模块中的第二个铁心模块，同理，第一绕组单元和第二绕组单元亦是如此。
在本申请的另一个实施例中，为了方便风力发电机可实现现场的就地组装、更换和安装，铁心模块可以采用模块化设计，具体的：
每对铁心模块中的第一铁心模块和第二铁心模块结构相同。
每对铁心模块中的第一铁心模块和第二铁心模块结构相同，是指每个铁心模块的大小和形状均相同，比如均为同样尺寸的环形段状。此处仅为一种示例，并不一定限定于此。
定子铁心包括n对对称设置且结构相同的第一铁心模块和第二铁心模块，可以使定子铁心实现模块化设计，方便其中任一一对对称设置的铁心模块进行更换。此时的铁心模块可以分为不同的结构型号，更换时以相同结构型号的备用铁心模块进行替换即可。
优选的，n对铁心模块中的每一个铁心模块结构均相同。
若n对铁心模块中的每一个铁心模块结构均相同，则每个铁心模块的大小和形状均相同，且绕组单元缠绕在铁心模块上的具体形式也相同，较佳的，绕组可以为集中绕组；则铁心模块和备用铁心模块均可以为完全相同的模块，当发生故障的支路在被风力发电系统自动切出后，可以以任意缠绕有相同绕组单元的备用铁心模块替换发生故障的铁心模块；这种模块化设计，使得风力发电机可实现现场的就地组装、更换和安装，便于生产并节省运维成本，利于风力发电机的应用。
值得说明的是，n的取值可以视其具体的应用环境而定，此处不做具体限定。当发生故障的支路在被风力发电系统自动切出后，采用备用铁心模块进行替换而备用铁心模块上的绕组及其支路尚未投入工作时，风力发电机组可降容继续运行，铁心模块的数量越多，单个铁心模块故障对整个机组的影响越小，如2n个铁心模块中的1个铁心模块故障时，整机损失功率为1/2n。
优选的，第一铁心模块和第二铁心模块均包括m个缠绕有子绕组的子模块，m为正整数；
绕组均包括m个串并联的子绕组。
在具体的实际应用中，每个铁心模块可以由更小的子模块11、12至1n组成，如图5所示；并且，每个子模块上缠绕有子绕组，各个子绕组以串并联的方式连接，组成各个绕组。
在具体的应用中，由于风力发电机的外径过大，给生产、制造、运输及维修都带来了较大的困难，通过如图5所示的各个子模块组成相应的铁心模块，并通过各个子模块上缠绕的子绕组以任意串并联形式组成上述实施例中的绕组，可以将风力发电机进行模块化拆分，利于其生产、制造、运输及维修等各个过程。
优选的，子绕组为集中绕组，每个子绕组的结构如图6所示，单个线圈501套在定子铁心502的单个齿上，因此很容易实现模块化。
可选的，绕组为三相交流绕组。
本发明另一实施例还提供了一种风力发电系统，如图7所示，包括：控制器101、n个功率变换单元102、变压器单元103及风力发电机104；其中：
n个功率变换单元102的输入端分别与风力发电机104的n个输出端一一对应相连；
n个功率变换单元102的输出端与变压器单元103的输入端相连，变压器单元103的输出端与电网相连；
控制器101分别与风力发电机104、n个功率变换单元102及变压器单元103相连。
值得说明的是，如图7所示，两个功率变换单元102与变压器单元103中的一个变压器相连，但是并不限定于此，变压器单元103还可以为n个变压器，分别与n个功率变换单元102一一对应相连，均在本申请的保护范围内，可以视其具体应用环境而定。
在实际应用中，控制器101对风力发电机104、n个功率变换单元102及变压器单元103中各个变压器的状态进行监控，并在风力发电机104中的绕组、n个功率变换单元102或变压器单元103中的变压器发生故障时，切出相应的故障部分。
风力发电机104包括：定子及转子；其中：
定子包括：定子铁心和缠绕于定子铁心上的n对绕组单元，每对绕组单元包含对称设置于定子铁心上的第一绕组单元和第二绕组单元，且第一绕组单元和第二绕组单元结构相同，n为正整数；
n对绕组单元中每一个绕组单元均包括至少两个相互耦合的绕组；
分别位于对称设置的一对绕组单元中、且输出相位相同的两个绕组的输出端相连，连接点为风力发电机的n个输出端中的一个，与风力发电系统中的一个功率变换单元的输入端相连。
参见图8，定子铁心包括一对对称设置的第一铁心模块1和第二铁心模块2(其机械结构与图2所示内容相同)，每个铁心模块上缠绕的绕组单元内设置有两个相互耦合的绕组(绕组14和绕组15，以及绕组16和绕组17；其中绕组14和绕组16的输出相位相同，绕组15和绕组17的输出相位相同)；对应的，此时图7中功率变换单元102为两个，分别为图8中的第一功率变换单元1021和第二功率变换单元1022；绕组14和绕组16的输出端均与第一功率变换单元1021的输入端相连；绕组15和绕组17的输出端均与第二功率变换单元1022的输入端相连。
参见图9，定子铁心包括两对对称设置的第一铁心模块1和第二铁心模块3以及第一铁心模块2和第二铁心模块4(其机械结构与图3所示内容相同)；每个铁心模块上缠绕的绕组单元内设置有两个相互耦合的绕组(绕组14和绕组15，绕组18和绕组19，绕组16和绕组17以及绕组20和绕组21；其中绕组14和绕组18的输出相位相同，绕组15和绕组19的输出相位相同，绕组16和绕组20的输出相位相同，绕组17和绕组21的输出相位相同)，对应的，此时图7中功率变换单元102为四个，分别为图8中的第一功率变换单元1021、第二功率变换单元1022、第三功率变换单元1023及第四功率变换单元1024；绕组14和绕组18的输出端均与第一功率变换单元1021的输入端相连；绕组15和绕组19的输出端均与第二功率变换单元1022的输入端相连；绕组16和绕组20的输出端均与第三功率变换单元1023的输入端相连；绕组17和绕组21的输出端均与第四功率变换单元1024的输入端相连。
本实施例的风力发电系统，在实现多余度运行的同时，由于风力发电机为对称设置，可减小因故障支路切出而引起的转矩脉动，降低风力发电机的振动和噪声，提高风力发电系统的可靠性。
在一个具体的实施例中，每个绕组单元包括两个相互耦合的绕组。
当每个绕组单元包括两个相互耦合的绕组时，每个绕组单元中的两个绕组的输出相位可以为相同、相差30°或者相差180°中的任一一种。
优选的，定子铁心包括n对铁心模块，每对铁心模块包含对称设置的第一铁心模块和第二铁心模块，其中：
对称设置的两个铁心模块中的第一铁心模块缠绕两个对称设置绕组单元中的第一绕组单元，第二铁心模块缠绕有两个对称设置绕组单元中的第二绕组单元。
优选的，每对铁心模块中的第一铁心模块和第二铁心模块结构相同。
优选的，n对铁心模块中的每一个铁心模块结构均相同。
优选的，第一铁心模块和第二铁心模块均包括m个缠绕有子绕组的子模块，m为正整数；
绕组均包括m个串并联的子绕组。
优选的，子绕组为集中绕组。
具体的原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。
优选的，如图7所示，功率变换单元102包括：绝缘在线监测模块201、第一开关202、功率变换器203及第二开关204；其中：
绝缘在线监测模块201的输入端为功率变换单元102的输入端；
绝缘在线监测模块201的输出端与第一开关202的输入端相连；
第一开关202的输出端与功率变换器203的输入端相连；
功率变换器203的输出端与第二开关204的输入端相连；
第二开关204的输出端为功率变换单元102的输出端；
绝缘在线监测模块201的控制端、第一开关202的控制端、功率变换器203的控制端及第二开关204的控制端与控制器101相连。
现有技术中，一般发电机中绕组的绝缘故障是较难辨识的，而本实施例中的风力发电机，其绕组单元的故障能通过绝缘在线监测模块201实现时时监测，通过测量绕组绝缘状态判断故障源。
在具体的实际应用中，第一开关202为机侧断路器，当发生故障时，根据控制器101的控制断开风力发电机104和功率变换单元102的通路；第二开关204为网侧断路器，当发生故障时，根据控制器101的控制断开功率变换单元102与电网间的通路。
当然，功率变换单元102的具体实现形式并不一定限定于此，仅为一种示例，均在本申请的保护范围内。
优选的，变压器单元103包括：n个双绕组变压器、n/2个双分裂绕组变压器或者n/2个多分裂绕组变压器。
当某个风力发电机104、功率变换单元102及相连接的变压器单元103发生故障时，控制器101能够通过软件故障诊断算法以及绝缘在线监测模块201，辨识功率变换单元102和风力发电机104绕组故障，再进行控制策略调整，将故障的绕组和功率变换单元102切出，并使风力发电机104运行在新的机组运行曲线上。
风力发电机104定子中的每一个绕组都配备有一个对称设置且输出端相连的另一绕组，两者并联后与一个功率变换单元102和变压器单元103中相应的变压组成一个串联支路，当串联支路中的任意部件发生故障时，该串联支路将被控制器101切出(当然并不限定于此，也可由人工手动实现就地切出操作)。
在具体的实际应用中，风力发电机104定子中的对称设置的铁心模块、对称设置的铁心模块上输出相位相同的绕组、相应的功率变换单元102和变压器单元103中相应的变压器都可以采用模块化设计，当一个并联支路被控制器101切出时，模块化设计可以使风力发电系统实现现场的就地组装、更换和安装，便于生产并节省运维成本。
另外，本实施例中的功率变换单元102和变压器单元103用到的元件都为常规工业用器件，其技术相对成熟并性能稳定，也加强了系统的可靠性。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种风力发电机，包括定子及转子，其特征在于：
所述定子包括：定子铁心和缠绕于所述定子铁心上的n对绕组单元，每对绕组单元包含对称设置于所述定子铁心上的第一绕组单元和第二绕组单元，且所述第一绕组单元和所述第二绕组单元结构相同，n为正整数；
n对绕组单元中每一个绕组单元均包括至少两个相互耦合的绕组；
分别位于对称设置的一对绕组单元中、且输出相位相同的两个绕组的输出端相连，连接点为所述风力发电机的n个输出端中的一个。
2.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，当每个所述绕组单元包括两个相互耦合的绕组时，每个所述绕组单元中的两个绕组的输出相位相同、相差30°或者相差180°。
3.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，所述定子铁心包括n对铁心模块，每对铁心模块包含对称设置的第一铁心模块和第二铁心模块，其中：
对称设置的两个铁心模块中的第一铁心模块缠绕有所述第一绕组单元，第二铁心模块缠绕有所述第二绕组单元。
4.根据权利要求3所述的风力发电机，其特征在于，每对铁心模块中的第一铁心模块和第二铁心模块结构相同。
5.根据权利要求3所述的风力发电机，其特征在于，n对铁心模块中的每一个铁心模块结构均相同。
6.根据权利要求3所述的风力发电机，其特征在于，所述第一铁心模块和所述第二铁心模块均包括m个缠绕有子绕组的子模块，m为正整数；
所述绕组均包括m个串并联的所述子绕组。
7.根据权利要求6所述的风力发电机，其特征在于，所述子绕组为集中绕组。
8.一种风力发电系统，其特征在于，包括：控制器、n个功率变换单元、变压器单元及权利要求1至7任一所述的风力发电机；其中：
所述n个功率变换单元的输入端分别与所述风力发电机的n个输出端一一对应相连；
所述n个功率变换单元的输出端与所述变压器单元的输入端相连，所述变压器单元的输出端与电网相连；
所述控制器分别与所述风力发电机、所述n个功率变换单元及所述变压器单元相连。
9.根据权利要求8所述的风力发电系统，其特征在于，所述功率变换单元包括：实时监测所述绕组的绝缘故障的绝缘在线监测模块、第一开关、功率变换器及第二开关；其中：
所述绝缘在线监测模块的输入端为所述功率变换单元的输入端；
所述绝缘在线监测模块的输出端与所述第一开关的输入端相连；
所述第一开关的输出端与所述功率变换器的输入端相连；
所述功率变换器的输出端与所述第二开关的输入端相连；
所述第二开关的输出端为所述功率变换单元的输出端；
所述绝缘在线监测模块的控制端、所述第一开关的控制端、所述功率变换器的控制端及所述第二开关的控制端与所述控制器相连。
10.根据权利要求8或9所述的风力发电系统，其特征在于，所述变压器单元包括：n个双绕组变压器、n/2个双分裂绕组变压器或者n/2个多分裂绕组变压器。
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