一种多馈永磁同步直驱发电机组制造技术

本发明专利技术公开了一种多馈永磁同步直驱发电机组，该多馈永磁同步直驱发电机组包括：叶轮、主轴、第一永磁发电机、一个以上的第二永磁发电机、转子侧变换器、电网侧变换器、感抗以及输出变压器。当主轴转速低于第二永磁发电机的同步转速时，第一永磁发电机经转子侧变换器从电网取电，第一永磁发电机与第二永磁发电机同向转动，主轴转速提高。当主轴转速高于第二永磁发电机的同步转速时，第一永磁发电机经转子侧变换器从电网取电，第一永磁发电机与第二永磁发电机反向转动，主轴转速降低。通过第一永磁发电机的反馈调节，可以保证输出频率和电压满足电网要求。本发明专利技术省去了齿轮变速箱，并且以根据风速大小调整并入主轴的永磁发电机数量。根据风速大小调整并入主轴的永磁发电机数量。根据风速大小调整并入主轴的永磁发电机数量。

【技术实现步骤摘要】
一种多馈永磁同步直驱发电机组


[0001]本专利技术涉及风力发电控制技术，尤其涉及一种多馈永磁同步直驱发电机组。

技术介绍

[0002]风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。风力发电的原理是利用风力带动叶片旋转，叶片经主轴驱动发电机发电。由于风力的大小和方向经常变化着，使得主轴转速不稳定。风速较低时，达不到发电的基本转速要求，风速较高时，产生超同步发电。现有技术尝试通过齿轮变速箱调整主轴转速，保证发电机输出频率。齿轮变速箱成本高，且需要损耗15%至30%的能量。在另一现有技术中，在永磁同步发电机串联一组变流器再并联变流控制单元，永磁同步发电机省去了容易出问题的集电环和电刷。电流控制单元实时监测发电机转子电压和转速以及电网电压，再通过变流器调整电压实际输出值。现有技术的这些转速调节方案要求最低风速达到4
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5米/秒。因此，现有技术需要解决有效解决风力发电系统的发电机转速控制的问题。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本专利技术提供了一种多馈永磁同步直驱发电机组，该发电机组至少包括两组永磁发电机，通过其中一组永磁发电机的馈电作用，稳定输出电压和频率。
[0004]本申请的专利技术目的可通过以下技术方案实现：一种多馈永磁同步直驱发电机组，其特征在于包括：叶轮、主轴、第一永磁发电机、第二永磁发电机、转子侧变换器、电网侧变换器、感抗以及输出变压器，叶轮经主轴依次连接至第一永磁发电机与第二永磁发电机，第一永磁发电机与第二永磁发电机的电输出端串联，再经输出变压器连接至电网，转子侧变换器、电网侧变换器以及感抗串联组成馈电调节单元，馈电调节单元一端连接至第一永磁发电机，另一端连接至变压器输出端，其中，当主轴转速低于第二永磁发电机的同步转速时，第一永磁发电机经转子侧变换器从电网取电，第一永磁发电机与第二永磁发电机同向转动，主轴转速提高；当主轴转速高于第二永磁发电机的同步转速时，第一永磁发电机经转子侧变换器从电网取电，第一永磁发电机与第二永磁发电机反向转动，主轴转速降低。
[0005]在本专利技术中，所述第二永磁发电机为一组，第二永磁发电机与第一永磁发电机组成两级直驱发电机组。
[0006]在本专利技术中，所述第二永磁发电机为两组以上，第二永磁发电机与第一永磁发电机组成多级直驱发电机组。
[0007]在本专利技术中，相邻的两组第二永磁发电机通过一离合器连接，当主轴转速超过第二永磁发电机的发电阈值时，离合器关闭。
[0008]在本专利技术中，转子侧变换器与电网侧变换器之间的馈电线路通过一电容连接。
[0009]实施本专利技术的这种多馈永磁同步直驱发电机组，具有以下有益效果：本专利技术在主轴上设置至少两组永磁发电机，其中一组发电机用于同步转速发电，另一组发电机用于控
制主轴转速。通过发电机的反馈调节，可以保证输出频率和电压满足电网要求。本专利技术省去了齿轮变速箱，发电损耗可以降低至15%以下。本专利技术可以根据风速大小调整并入主轴的永磁发电机数量，使得发电机启动风速低至2米/秒。
附图说明
[0010]图1为本专利技术的多馈永磁同步直驱发电机组在亚同步状态下的示意图；图2为本专利技术的多馈永磁同步直驱发电机组在超同步状态下的示意图；图3为本专利技术的多馈永磁同步直驱发电机组另一实施例的示意图，图中显示了三组永磁发电机；图4为图3的部分结构示意图。
具体实施方式
[0011]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例一
[0012]如图1至2所示的本专利技术的这种多馈永磁同步直驱发电机组，包括：叶轮、主轴、一组第二永磁发电机F1、一组第一永磁发电机F2、转子侧变换器、电网侧变换器、感抗以及输出变压器。叶轮经主轴依次连接至第一永磁发电机与永磁发电机，风力带动叶轮转动，叶轮带动第二永磁发电机转动。第二永磁发电机与第一永磁发电机组成两级直驱发电机组。设第二永磁发电机的额定转速P1的发电电压与频率满足可以并入电网。第一永磁发电机与第二永磁发电机的电输出端串联，再经输出变压器连接至电网。转子侧变换器、电网侧变换器以及感抗串联组成馈电调节单元。馈电调节单元一端连接至第一永磁发电机，另一端连接至变压器输出端。转子侧变换器与电网侧变换器之间的馈电线路通过一电容连接。
[0013]当主轴转速低于第二永磁发电机的同步转速时，第一永磁发电机经转子侧变换器从电网取电，第一永磁发电机与第二永磁发电机同向转动，主轴转速提升。参照图1，主轴低于额定同步转速的比例为S，该状态下的第二永磁发电机的转速为(1
‑
S)P1。馈电调节单元正向馈电后，第一永磁发电机的取电功率为SP1。第二永磁发电机与第一永磁发电机串联的输出转速为(1
‑
S)P1+ SP1=P1，满足额定输出的需要。
[0014]当主轴转速高于第二永磁发电机的同步转速时，第一永磁发电机经转子侧变换器从电网取电，第一永磁发电机与第二永磁发电机反向转动，主轴转速降低。参照图2，主轴高于额定同步转速的比例为S，该状态下的第二永磁发电机的转速为(1+S)P1。馈电调节单元反向馈电后，第一永磁发电机的取电功率为
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SP1。永磁发电机与第一永磁发电机串联的输出转速为(1+S)P1
‑
SP1=P1，满足额定输出的需要。
实施例二
[0015]如图3至4，本实施的第二永磁发电机为两组，第二永磁发电机与第一永磁发电机组成多级直驱发电机组。相邻的两组第二永磁发电机通过一离合器连接，当主轴转速超过第二永磁发电机的发电阈值时，离合器关闭。两组永磁发电机同时发电，提高风能利用率。
当主轴转速低于2级永磁发电机的发电阈值时，离合器断开。单组第二永磁发电机发电。本专利技术可以根据风速大小调整并入主轴的永磁发电机数量，使得发电机启动风速低至2米/秒。进一步的，本专利技术可以根据安装地历史风能情况选择安装三级、四级甚至无级以上的第二永磁发电机，充分利用风能。
[0016]以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多馈永磁同步直驱发电机组，其特征在于包括：叶轮、主轴、第一永磁发电机、第二永磁发电机、转子侧变换器、电网侧变换器、感抗以及输出变压器，叶轮经主轴依次连接至第一永磁发电机与第二永磁发电机，第一永磁发电机与第二永磁发电机的电输出端串联，再经输出变压器连接至电网，转子侧变换器、电网侧变换器以及感抗串联组成馈电调节单元，馈电调节单元一端连接至第一永磁发电机，另一端连接至变压器输出端，其中，当主轴转速低于第二永磁发电机的同步转速时，第一永磁发电机经转子侧变换器从电网取电，第一永磁发电机与第二永磁发电机同向转动，主轴转速提高；当主轴转速高于第二永磁发电机的同步转速时，第一永磁发电机经转子侧变换器从电网取电，第一永磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：王贤长，
申请(专利权)人：瑞昌市森奥达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：