[发明专利]风力发电机组变速恒频装置

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电机组，尤其涉及它的变速恒频装置。

背景技术

风力发电机组普遍采用变速运行方式，即在风速小时，风轮的转速低，风速高时，风 轮的转速也高，使叶片的尖速比始终保持在最佳的状态，这样就能最充分地利用风能，经 济性高。而大型风力发电机组要与电网连接，向电网供电，就需要采取特殊技术，使风机 在变速运行状态下，输出电能的频率却是恒定的，且为电网工作频率。

现在普遍采用的技术手段有如下两种：

1.双馈变速恒频技术：

采用双馈感应式发电机，发电机定子与电网连接，发电机转子经双馈变频器变频后与 电网连接运行技术。变频器控制发电机的转子励磁频率，使发电机转子的机械旋转频率加 上励磁频率与电网电频率一致。因此可以调整转子励磁频率来使发电机转子变速运行而发 电机上网频率为工频。该技术由于只有转子部分的功率通过变频器，因此，变频器的容量 可以较小。但受变频器电压限制，可以实现的变速范围只有同步转速的-1/3～1/3之间。 另外，该技术对发电机的要求高，发电机转子需要滑环，而且发电机转子工作在变频器供 电模式下，转子绕组的绝缘需要特殊考虑，转子要承受高频脉冲电压和高的转速，适应电 网的能力还需要特殊措施加强。

2.全功率变频上网技术：

采用同步发电机，通过变频器与电网连接运行。发电机转子的转速可以在较宽的范围 内实现无级变速运行，发电机的输出电能通过全功率变频器后变成工频上网。该技术的优 点是可以在更宽的范围内实现风机的变速运行，适应电网能力比双馈变速技术强，缺点是 需要的变频器功率大，造价高。

以上两种都是通过电磁变频来实现恒频，电磁变频装置的结构复杂，造价高，元器件 数量多，故障几率大，稳定性、可靠性较差。

再有，受变频器电压的限制，均需要变压器与电网连接，增加了机组的环节及成本。 而且，机组不能使用常规的工频同步发电机，电能品质差，谐波污染大，适应电网能力不 够。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、造价低廉、稳定可靠、变速范围广、对电网无谐 波污染、适应电网能力加强的风力发电机组变速恒频装置。

本发明的技术解决方案是：

一种风力发电机组变速恒频装置，该装置包括行星齿轮变速器和转速调节装置；所述 行星齿轮变速器具有太阳轮、行星架、内齿圈，该内齿圈可旋转，构成三个同心旋转轴， 三个轴分别任意对应连接风轮、发电机转子、转速调节装置，即

所述内齿圈连接发电机转子，太阳轮连接转速调节装置，行星架连接风轮；或

所述内齿圈连接发电机转子，太阳轮连接风轮，行星架连接转速调节装置；或

所述太阳轮连接发电机转子，行星架连接转速调节装置，内齿圈连接风轮；或

所述太阳轮连接发电机转子，行星架连接风轮，内齿圈连接转速调节装置；或

所述行星架连接发电机转子，太阳轮连接风轮，内齿圈连接转速调节装置；或

所述行星架连接发电机转子，太阳轮连接转速调节装置，内齿圈连接风轮。

所述转速调节装置包括力矩电动机及其变频器、风轮转速信号变送器、信号处理器； 力矩电动机的输出轴连接转速调节装置对应的行星齿轮变速器的旋转轴，风轮转速信号变 送器的输出端连接信号处理器的输入端，信号处理器的输出端连接变频器的输入端，变频 器的输出端连接力矩电动机。

所述转速调节装置也可包括直流力矩电动机及其调速器、风轮转速信号变送器、信号 处理器；直流力矩电动机的输出轴连接转速调节装置对应的行星齿轮变速器的旋转轴，风 轮转速信号变送器的输出端连接信号处理器的输入端，信号处理器的输出端连接调速器的 输入端，调速器的输出端连接直流力矩电动机。

所述风轮设有增速装置，该增速装置的输出轴连接行星齿轮变速器。

所述增速装置可是行星齿轮增速装置，也可是普通齿轮增速装置。

本发明的有益技术效果：