[实用新型]内双馈风力发电机

说明书

技术领域： 

本实用新型涉及一种内双馈风力发电机，属于风力发电技术领域。

背景技术： 

我国风力资源丰富，虽然起步较晚，但是经过近两年的跨越式发展，现已有成为风电大国的势头。如今，风力发电在我国成为一个非常有发展前景的行业，除了跨国企业对我国的风电产业虎视眈眈，国内很多企业也跃跃欲试，准备在风电行业里有所作为。

风力发电系统主要有恒速恒频风力发电系统和变速恒频风力发电系统两大类。恒速恒频风力发电系统一般使用同步电机或鼠笼式异步电机作为发电机，通过定桨距失速控制的风轮机使发电机的转速控制在恒定的数值，因而保证了发电机输出端电压的幅值和频率保持恒定。但是这种运行方式运行范围比较窄，只能在一定风速下捕捉风能，发电效率较低，可以预测将逐步退出市场。变速恒频风力发电系统分为直驱型和双馈型，一般采用永磁电机或者双馈电机作为发电机，通过变桨距控制风轮是整个系统在较大风速范围内按照最佳效率曲线运行。是目前风力发电技术的主流技术。 

而在变速恒频发电系统里，双馈型风力发电（DFIG）（如图2所示）是当前风电行业的主流技术，双馈型风力发电系统主要由感应电机和接在转子绕组上的励磁变频器以及一些检测保护装置组成。其中，发电机的定子绕组直接与电网连接，转子侧利用变频器控制转子励磁电流的频率、幅值和相位实现交流励磁，通过转子侧的交流励磁实现定子侧的恒频运行，使定子的输出电能可以直接与电网实现并网。因此双馈型风力发电系统具有成本低，效率高、体积小的优点，并且能够独立调节有功无功，可实现最大风能追踪的变速恒频运行，发出的电能质量较好。 

当前国内、外风力发电的主力机型容量是1-2MW，电压等级为低压690V AC。随着风力发电机技术的发展，单机容量大型化已成为国际风电市场发展的必然趋势，2MW以上的大功率双馈发电机组越来越多。但是双馈发电机的额定电压仍然沿用2MW以下电机采用低压690V，这样就造成了发电机的额定电流很大，即所谓的低压大电流。低压大电流又造成母排、电缆、断路器开关等电器设备的成本较高。解决此问题的根本途径是提高双馈风力发电机的电压等级，但是双馈风力发电机定子侧的电压等级提高后，网侧变频器的成本将大大提高，同时增加了控制的难度。 

实用新型内容： 

本实用新型的目的是解决现有技术上的缺陷，提供一种便于实现高电压等级的内双馈风力发电机。

本实用新型是通过下述技术方案予以实现的： 

一种内双馈风力发电机，它包括定子和转子，所述定子设有星形接法的定子绕组和三角形接法的调节绕组，定子绕组与电网侧连接，调节绕组与风机变流器的网侧变频器连接；转子绕组则与风机变流器的机侧变频器连接。

所述调节绕组与定子绕组同槽嵌放。 

所述定子绕组为高压绕组；所述调节绕组为低压绕组。 

所述转子绕组为低压绕组。 

本实用新型中风力发电机的定子中有两套三相绕组，一套称为定子绕组，星形接线，另一套称为调节绕组，三角形接线，并且这两套绕组是同槽嵌放的。发电机的转子中有一套三相绕组，称为转子绕组，星形接线。 

定子绕组设计成高压绕组（3kV、6kV、10kV），定子绕组直接同电网侧连接。 

调节绕组设计成低压绕组（690V），调节绕组连接风机变流器的网侧变频器。 

转子绕组设计成低压绕组（690V），转子绕组连接风机变流器的机侧变频器。 

本实用新型的有益效果是：结构简单，易于控制，便于实现的高电压等级，风机制造运行成本较低。 

目前国内双馈风力发电的主要机型为1.5MW，3MW的机型有些厂家已经完成满发，但是还没有形成批量生产。因而我们针对1.5MW机型进行了内双馈设计，如某厂家的1.5MW双馈风力发电机型主要技术参数如下： 

额定功率：1560KW             极数：4

定子绕组电压：690V           定子绕组电流：1450A

转子绕组电压：690V           转子绕组电流：418A

功率因数： 从0.9电感型到0.9电容型

在此参数基础上进行内双馈风力发电机设计，在发电机定子绕组侧同槽嵌放一套调节绕组，定子绕组电压设计为10KV，调节绕组电压设计为690V,由于双馈性风力发电机转子侧的功率控制仅需要风力发电机额定功率的25%，而调节绕组是为控制发电机转子侧功率提供能量，因而调节绕组的容量设计为发电机额定容量的25%，具体参数如下：

额定功率：1560KW             极数：4