CN202140254U - 一种电无级变速大型同步风力发电机组 - Google Patents
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Abstract
一种电无级变速大型同步风力发电机组，它包括风机轮毂、一个电无级变速器和一台常规的同步发电机；电无级变速器包括一台发电机和一台电动机，共用一个转子体，利用电力电子控制技术组成一个电无级变速器，来取代现有的可变比的机械式齿轮箱。本实用新型依靠电无级变速器中的电动机就可以驱动一台常规的同步发电机以同步转速运行，并网发电。成为一种高可靠性、低成本、高电能质量的风力发电机组。适用于兆瓦级及以上的大型电无级变速同步型风力发电机组。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种大型风力发电机组，特别是一种兆瓦级及以上的大型电无级变速同步型风力发电机组。
背景技术
随着全球对风电能源日益增长的需求，对风力发电机组的技术先进性和生产成本提出了越来越大的挑战。目前功率在兆瓦级及以上的大型风电机组主要以双馈型发电机组和直驱型发电机组为主。双馈型风电机组的传动链必须要有大功率齿轮箱，这对机组的可靠性和可维护性提出了更苛刻的要求。直驱型风力发电机组避免了大功率齿轮箱的维护工作量，可靠性有所提高。但由于其转速很低，随着功率的增大，其尺寸和重量将越来越大，成本也会越来越高。此外，这两类发电机在对电网无功支撑能力以及低电压穿越的性能方面与常规同步发电机相比，都要差一些。
实用新型内容
为了克服现有的大型风电机组存在尺寸重量大或需要大功率齿轮箱的不足，本实用新型的目的在于：提供一种电无级变速大型同步风力发电机组，该大型同步风力发电机组其尺寸重量仅与现有的双馈型发电机组相当，又无需采用大功率齿轮箱，可靠性有很大提高。并且随着风电机组容量占电网总容量比重日益增大，电网对并网型风电机组性能要求日趋严厉时，本实用新型采用常规同步发电机，仍可满足电网对风电机组的严厉要求。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：
一种电无级变速大型同步风力发电机组，它包括风机轮毂、一个电无级变速器和一台常规的同步发电机；所述的电无级变速器包括一台发电机和一台电动机，该发电机与电动机共用一个转子体，磁路互相独立；所述的轮毂轴与电无级变速器中的发电机轴相连，由轮毂直接驱动发电机电枢，该发电机主要由发电机电枢与转子体上的内转子组成；电无级变速器中的电动机主要由电动机电枢与转子体上的外转子组成；由该发电机发出的电经控制器I和可控制电动机转速的控制器II驱动电动机转子，形成电无级变速器；所述的转子体通过联轴器与常规的同步发电机相连，驱动同步发电机，发出的电经变压器升压后并入电网。
本实用新型在兆瓦级及以上的大型风力发电机组中采用电无级变速技术，用一台发电机和一台电动机(共有一个转子)利用电力电子控制技术组成一个电无级变速器，来取代现有的可变比的机械式齿轮箱。电无级变速器中的发电机由变速运行的风轮轮毂的动力驱动发电，发出的电经控制器变换后控制电动机的转速，使电动机以与电网的同步转速运转。这样尽管风轮以变速运行，电动机却可以保持恒速运行，从而实现了无级变速。本实用新型大型风力发电机组可以在其尺寸重量仅与现有的双馈型发电机组相当，又无需采用大功率齿轮箱时，将轮毂的动力经电无级变速器中的电动机就可以驱动一台常规的同步发电机以同步转速运行，并网发电。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：用电无级变速装置取代一种可变速的机械式齿轮箱，这样可以将轮毂的动力经电无级变速装置驱动一台常规同步发电机，实现了风电机组的变速恒频运行，可满足电网对风电机组的严厉要求，使机组成为一种高可靠性、低成本、高电能质量的风力发电机组。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型电无级变速大型同步风力发电机组的工作原理图。
图2是本实用新型的结构示意图。
图中，1.轮毂，2.滑环，3.发电机电枢，4.内转子，5.外转子，6.电动机电枢，7.转子体，8.联轴器，9.同步发电机，10.变压器，11.电网，12.控制器I，13.控制器II，14.轮毂轴，15.主轴承，16.变速器输入轴，17.弹性支撑，18.变速器前轴承，19.转子前转盘，20.外壳，21.变速器后轴承，22.变速器输出轴，23.机架。
具体实施方式
图1所示为本实用新型一种电无级变速大型同步风力发电机组的工作原理图。本实用新型机组在正常发电时的工作原理如下：轮毂1以一个低转速n1运转，内转子4和外转子5共用的一个转子体7以电网的高速同步转速nt运转。发电机电枢3由轮毂1直接驱动，它与转子体7上的内转子4组成一台发电机，该发电机电枢3与内转子4以相对转速nt-n1运行发电。发电机发出的电经滑环2引至控制器I 12，该控制器将变换后的电能送至控制器II 13，控制器II 13将变换后的电能送到电动机电枢6，电动机电枢6与外转子5组成一台电动机。该电动机电枢是静止的，它由控制器II 13供电，控制器II13实时控制外转子5的转速，即图中外转子5以与电网的同步转速nt运转。该电动机转子经转子体7、变速器输出轴22和挠性联轴器8驱动同步发电机9，发出的电经变压器10升压后并入电网11。上述发电机电枢3与内转子4组成的发电机可以是异步发电机、永磁发电机，也可以是开关磁阻发电机。电动机电枢6与外转子5组成的电动机可以是异步电动机、永磁电动机，也可以是开关磁阻电动机。
图2所示为本实用新型一种电无级变速大型同步风力发电机组的结构的一个实施例。图中短小的中心线表示不同规格的螺栓。该风力发电机组包括风机轮毂1、一个电无级变速器和一台常规的同步发电机9；电无级变速器包括一台发电机和一台电动机，该发电机与电动机共用一个转子体7，磁路互相独立；轮毂轴14安装在主轴承15的内环中，轮毂主轴承15采用双列圆锥滚子轴承。轮毂轴14的前端与轮毂1紧固，后端与发电机轴16紧固。滑环2安装在发电机轴16上。发电机电枢3安装在发电机轴16上。由轮毂1直接驱动发电机电枢3。发电机主要由发电机电枢3与转子体7上的内转子4组成；电无级变速器中的电动机主要由电动机电枢6与转子体7上的外转子5组成。发电机经滑环2依次与控制器I 12和控制器II 13相连。转子体7通过变速器输出轴22、联轴器8与常规同步发电机9相连，驱动同步发电机9发电，经变压器10升压后并入电网11。
在转子体7前端装有转子前转盘19，后端装有变速器输出轴22。转子体7后端的变速器输出轴22经挠性联轴器8与常规同步发电机9的轴相连。在电无级变速器的发电机和电动机所共用的转子体7的两端分别装有变速器前轴承18和变速器后轴承21，该前轴承18和后轴承21均为深沟球轴承或具有等同功能的其它形式轴承。同步发电机9为主发电机，该主发电机经弹性支撑17安装于机架23上。主轴承15的外环安装在外壳20内。外壳20与机架23做成一体，电动机电枢6安装在外壳20内。
上述实施方式例子仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、连接方式、布置位置等都是可以有所变化。凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进的设计，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。
Claims (6)
1.一种电无级变速大型同步风力发电机组，其特征在于：它包括风机轮毂(1)、一个电无级变速器和一台同步发电机(9)；所述的电无级变速器包括一台发电机和一台电动机，该发电机与电动机共用一个转子体(7)，磁路互相独立；所述的轮毂轴(14)与电无级变速器中的发电机轴(16)相连，由轮毂(1)直接驱动发电机电枢(3)，该发电机主要由发电机电枢(3)与转子体(7)上的内转子(4)组成；电无级变速器中的电动机主要由电动机电枢(6)与转子体(7)上的外转子(5)组成；由该发电机发出的电经控制器I(12)和可控制电动机转速的控制器II(13)驱动电动机转子，形成电无级变速器；所述的转子体(7)通过变速器输出轴(22)和联轴器(8)与同步发电机(9)相连，驱动同步发电机(9)发出的电经变压器(10)升压后并入电网(11)。
2.根据权利要求1所述的电无级变速大型同步风力发电机组，其特征在于：所述的电无级变速器中的发电机可以是异步发电机、永磁发电机，也可以是开关磁阻发电机；电无级变速器中的电动机可以是异步电动机、永磁电动机，也可以是开关磁阻电动机。
3.根据权利要求1所述的电无级变速大型同步风力发电机组，其特征在于：所述的轮毂主轴承(15)采用双列圆锥滚子轴承。
4.根据权利要求1所述的电无级变速大型同步风力发电机组，其特征在于：在所述的电无级变速器的发电机和电动机所共用的转子体(7)的两端分别装有变速器前轴承(18)和变速器后轴承(21)，该前轴承(18)和后轴承(21)均为深沟球轴承。
5.根据权利要求1所述的电无级变速大型同步风力发电机组，其特征在于：所述的电无级变速器的转子体(7)通过变速器输出轴(22)、挠性联轴器(8)与同步发电机(9)相连接。
6.根据权利要求1所述的电无级变速大型同步风力发电机组，其特征在于：所述的同步发电机(9)为主发电机，该主发电机经弹性支撑(17)安装于机架(23)上。
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2011
- 2011-06-23 CN CN201120216145U patent/CN202140254U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
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