CN201789398U - 一种高压永磁无刷直流变速恒压风力发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高压永磁无刷直流变速恒压风力发电机，其特征在于：它包括高压多相永磁同步发电机和多相可控全波整流器；所述高压多相永磁同步发电机包括定子和转子，所述定子包括安装在机座上的电枢铁芯，所述电枢铁芯上成形有多道深槽，所述深槽内安装有多相电枢绕组，多相电枢绕组的输出端通过引线连接所述多相可控全波整流器；所述转子包括转子铁芯，所述转子铁芯上设置有若干N、S极性相间的永磁体，所述机座两端分别安装前端盖和后端盖，所述前、后端盖上通过轴承连接一伸出所述机座的转轴。本实用新型能使系统的损耗降低，能提高风力发电机机组的系统效率，使年发电量大大提高。本实用新型可以广泛应用于海上风电场中。

Description

一种高压永磁无刷直流变速恒压风力发电机

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电机设备，特别是关于一种高压永磁无刷直流变速恒压风力发电机。

背景技术

近几年来，海上风电场技术发展迅猛，由于海上风电场具有风速高、风力稳定、各种干扰少和发电量大等特点，因此是未来风电发展的大趋势。但是，开发海上风电场也存在以下一些问题：1、建造和安装成本高。2、电网接入集成成本高。3、由于对机组的运行及维护相对比较困难，因此直接导致机组利用率下降，影响发电量。目前，海上风电场采用的基于电压源换流器(VSC)技术的直流输电工程，被称为柔性直流输电。柔性直流输电特别适用于风电场与交流主网的接入系统。这种技术极其灵活，非常便于扩展，且能够独立地用于控制发电机的无功功率和输出的有功功率等。即使在发电和负荷变化极快的情况下，也能给交流电网增加很大的稳定裕度，还可以消除湍流风和塌影引起的电压闪变。根据风速情况调节风力发电机的转速，可实现风能的最大捕获，提高风力发电机的使用效率。

海上大型风电场联网方式一般采用两种方法：一种是多台风机并联后连接到一个换流器再并网；另一种是分散风机控制直接并网。带分散风机控制同时直流输电并网的方式，每台风力发电机有自己的换流器，通过并联多台风机，提高传输容量，并且可以分别控制单台风机工作在其理想的状态，与第一种方式相比，其可靠性大幅提高，不会因为单一换流器故障导致全部风机不能输送电能到电网。而海上柔性直流输电方式所采用的风力发电机一般为中低压交流风力发电机，风力发电机发出的交流电经升压变压器后，经整流装置变换为高压直流电输出，并接到直流母线上，实现并网。但是这种技术结构复杂、成本高，而且会使效率降低。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种效率较高、体积小、重量轻、工作可靠、可高速工作的高压永磁无刷直流变速恒压风力发电机。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种高压永磁无刷直流变速恒压风力发电机，其特征在于：它包括高压多相永磁同步发电机和多相可控全波整流器；所述高压多相永磁同步发电机包括定子和转子，所述定子包括安装在机座上的电枢铁芯，所述电枢铁芯上成形有多道深槽，所述深槽内安装有多相电枢绕组，多相电枢绕组的输出端通过引线连接所述多相可控全波整流器；所述转子包括转子铁芯，所述转子铁芯上设置有若干N、S极性相间的永磁体，所述机座两端分别安装前端盖和后端盖，所述前、后端盖上通过轴承连接一伸出所述机座的转轴。

所述定子与所述转子之间形成有一工作气隙。

所述若干块N、S极性相间的永磁体采用稀土钕铁硼和铁氧体其中之一的材料制成。

所述若干块N、S极性相间的永磁体安装在所述转子铁芯的内、外表面。

所述若干块N、S极性相间的永磁体安装在所述转子铁芯的多道内外成形槽内。

所述多相电枢绕组由圆形的电缆绕制而成。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型由于采用高压多相永磁同步发电机，省去了升压变压器，免除了变压器运行时的损耗，高压多相永磁同步发电机的转子上没有励磁损耗及滑环上的摩擦损耗，使系统的损耗降低，因此提高了风力发电机机组的系统效率，年发电量大大提高。2、本实用新型由于与传统的发电机相比，采用电缆线圈可减少线圈匝间及相间绝缘击穿的可能性，因此提高了系统运行的可靠性。3、本实用新型由于采用高压多相永磁同步发电机与多相可控全波整流器组成的高压永磁无刷直流变速恒压风力发电机，因此实现了风力发电机与电网连接的方便性和可靠性。4、本实用新型由于将海上风电场中每台风力发电机输出的高压直流电，直接并接到直流母线上，实现了并网，再经逆变器转换为交流电，输送到主电网，因此提高了主电网的电能质量，相对于双馈风力发电机组，具有更好的低电压穿越能力。本实用新型可以广泛应用于海上风电场中。

附图说明

图1是本实用新型的高压多相永磁同步发电机结构示意图；

图2是本实用新型应用于风力发电机组上的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。

如图1所示，本实用新型包括一高压多相永磁同步发电机和一多相可控全波整流器。

本实用新型的高压多相永磁同步发电机包括定子和转子。定子包括电枢铁芯1，电枢铁芯1安装在一机座2上，电枢铁芯1上成形有多道深槽，深槽内安装有多相电枢绕组3，多相电枢绕组3由圆形的电缆绕制而成，由于电缆线圈具有坚固的固体绝缘，因此可以减少线圈匝间及相间绝缘击穿的可能性。转子包括转子铁芯4，转子铁芯4上至少可以采取两种方法设置若干块N、S极性相异交错排列的永磁体5，其一是在转子铁芯4的内、外圆周上设置有多道成形槽，永磁体5安装于转子铁芯4的成形槽内；其二是转子铁芯4上没有成形槽，永磁体5安装于转子铁芯4的内、外表面。在机座2两端分别安装一前端盖6和一后端盖7，在前、后端盖6、7上通过轴承8连接一伸出机座2的转轴9。定子与转子之间形成一工作气隙，永磁体5采用稀土钕铁硼、铁氧体等材料，安装于转子铁芯4表面或安装于转子铁芯4成形槽内的永磁体5产生励磁磁场。

如图2所示，风力发电机的轮毂或变速装置拖动本实用新型的高压多相永磁同步发电机的转轴9旋转，极性相间的励磁磁场也随着转轴9一起旋转，顺次切割定子各相电枢绕组3。由于励磁磁场与定子电枢绕组3的相互切割运动，电枢绕组3中将会感应出大小和方向按周期性变化的多相对称交变电势，其通过引出线接入本实用新型的多相可控全波整流器的输入端。本实用新型的多相可控全波整流器为已有技术，其可以将高压多相永磁同步发电机输出的变化的多相高压交流电，变换成恒定的高压直流电输出，直接并接到高压直流母线10上，实现并网，各分散的风力发电机经高压直流母线10汇流后，再经集中的逆变器11，接入交流电网12。

上述各实施例中，还可以在结构和连接上有其它变化，基于本实用新型技术方案上的变化和改进，不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims (9)

1.一种高压永磁无刷直流变速恒压风力发电机，其特征在于：它包括高压多相永磁同步发电机和多相可控全波整流器；所述高压多相永磁同步发电机包括定子和转子，所述定子包括安装在机座上的电枢铁芯，所述电枢铁芯上成形有多道深槽，所述深槽内安装有多相电枢绕组，多相电枢绕组的输出端通过引线连接所述多相可控全波整流器；所述转子包括转子铁芯，所述转子铁芯上设置有若干N、S极性相间的永磁体，所述机座两端分别安装前端盖和后端盖，所述前、后端盖上通过轴承连接一伸出所述机座的转轴。

2.如权利要求1所述的一种高压永磁无刷直流变速恒压风力发电机，其特征在于：所述定子与所述转子之间形成有一工作气隙。

3.如权利要求1所述的一种高压永磁无刷直流变速恒压风力发电机，其特征在于：所述若干块N、S极性相间的永磁体采用稀土钕铁硼和铁氧体其中之一的材料制成。

4.如权利要求2所述的一种高压永磁无刷直流变速恒压风力发电机，其特征在于：所述若干块N、S极性相间的永磁体采用稀土钕铁硼和铁氧体其中之一的材料制成。

5.如权利要求1或2或3或4所述的一种高压永磁无刷直流变速恒压风力发电机，其特征在于：所述若干块N、S极性相间的永磁体安装在所述转子铁芯的内、外表面。

6.如权利要求1或2或3或4所述的一种高压永磁无刷直流变速恒压风力发电机，其特征在于：所述若干块N、S极性相间的永磁体安装在所述转子铁芯的多道内外成形槽内。

7.如权利要求1或2或3或4所述的一种高压永磁无刷直流变速恒压风力发电机，其特征在于：所述多相电枢绕组由圆形的电缆绕制而成。

8.如权利要求5所述的一种高压永磁无刷直流变速恒压风力发电机，其特征在于：所述多相电枢绕组由圆形的电缆绕制而成。

9.如权利要求6所述的一种高压永磁无刷直流变速恒压风力发电机，其特征在于：所述多相电枢绕组由圆形的电缆绕制而成。

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