[发明专利]一种风力发电机组

说明书

技术领域

本发明涉及到风力发电领域，综合目前流行的直驱同步电机和双馈感应电机两类风力发电机，以更好地把风能转化为电能。

背景技术

变速恒频风力发电机较定速风力发电机能更好地利用风能。变速恒频风力发电机就是指一方面电机要根据不同飞风速运行在不同的转速，另一方面还要保证入网电流的频率始终为工频。在风力发电领域中，定速风力发电机逐渐被变速恒频风力发电机取代。随着风电技术的发展，目前双馈感应风力发电机和直驱同步风力发电机（其结构见图2）作为变速恒频风力发电机的两个代表占据了主要的风电市场。这两种机型各具优缺点。

直驱同步风力发电机的优点是：不需故障率比较高、容易带来噪声和机械损耗的齿轮箱，容易维护；转速调节范围宽，没有极限切入风速的限制，能适应低风速的情况；与电网间通过全功率变流器进行隔离，具有较好的电网故障穿越能力。这些优点正好是双馈风力发电机的缺点，因此，目前直驱同步风力发电机被业界公认为很有前景的一种风力发电机。

然而，直驱风力发电机也有一些方面是不及双馈感应电机的。其不足之处主要体现在：其所发电能全部都需要通过变流器才能进入电网，全功率的变流器不仅本身价格昂贵，功率器件的开关损耗大，而且入网电流全是开关器件调制出来，因此谐波成分也很多（如图4所示），需要更先进的控制技术或需要附加价格昂贵的滤波器；与电网间仅通过一个VSR相连，该VSR一方面要承担传送有功功率的任务，即维持直流母线电压的稳定，另一方面还要应对电网提出的电压调整、无功支撑等任务，由于单个VSR的过流能力不可能很强，调节能力也相当有限，很难满足电网的这些要求。

双馈感应风力发电机在几年前曾一度占主要风电市场，其关键的优势在于：仅需要转差功率的变流器，能“以小搏大”，降低了变流器的成本；具有更灵活的功率因素和电网电压调节能力，不仅可以通过网侧变流器调节无功，也可以通过机侧调节无功，以及稳定定子电压。但是，它需要大功率的齿轮箱，可维护性差，需要较高的切入风速，并且在风速过高、电网电压跌落或电压不平衡时，转子将感应较高的端电压而容易损耗变流器的功率管（双馈电机定子电流波形见图5，双馈变流器满功率运行功率管温升曲线见图6 ）。

从以上分析可知，直驱同步风力发电机和双馈感应风力发电机各具优缺点。本发明旨在设计一种直驱同步电机和双馈感应电机互补的风力发电系统，尽可能地综合直驱和双馈的一些优点，而弥补相互的不足，能更好地把风能转化为电能。

发明内容

本发明的目的，是提供一种直驱同步电机与双馈感应电机互补的风力发电机组，其技术方案是：

一种风力发电机组，其特征在于，包括至少一台直驱同步风力发电机和至少一台双馈感应风力发电机，一台并网变流器，每一直驱同步风力发电机和每一双馈感应风力发电机均配有各自的机侧变流器，将其发电机发出的低频交流电流整流成直流电流，所有风力发电机的变流器的输出端共同并联在并网变流器输入端的直流母线上，将所有直流电流汇流，由并网变流器将汇流后的直流电流逆变成工频交流电流，并入电网。

该机组配有LC滤波器，该LC滤波器的一端连接并网变流器的输出端，另一端连接电网，所述工频交流电流经LC滤波器滤波后，再并入电网。

该机组配有直流链电容，该直流链电容并接在并网变流器输入端的直流母线上。

每一直驱同步风力发电机均配有du/dt滤波器，该du/dt滤波器的一端连接同步发电机的定子绕组，另一端连接该直驱同步风力发电机变流器的输入端；每一双馈感应风力发电机均配有du/dt滤波器，该du/dt滤波器的一端连接感应发电机的转子绕组，另一端连接该双馈感应风力发电机变流器的输入端。

所述直驱同步风力发电机的总装机功率约等于双馈感应风力发电机的总装机功率。

所述直驱同步风力发电机和双馈感应风力发电机在风场相间布置，使两种风力发电机的受风量及发出的电功率大致相当。

本发明的技术效果如下：