[发明专利]一种风力发电机及风力发电系统

说明书

本发明提供的风力发电机及风力发电系统，通过n对结构相同的第一绕组单元和第二绕组单元对称设置于定子铁心上；分别位于对称设置的一对绕组单元中输出相位相同的两个绕组的输出端相连，连接点与一个功率变换单元相连；当对称设置且输出相位相同的两个绕组及与两者相连的功率变换单元所组成的支路中，任一部件发生故障的时候，该故障可以被风力发电系统监控到，并且该支路将会被风力发电系统自动切出，由于n对绕组单元中每一个绕组单元均包括至少两个相互耦合的绕组，定子铁心上的对称区域内仍然存在电磁能量变换，使风力发电机能够平衡运行，可减小因故障支路切出而引起的转矩脉动，降低风力发电机的振动和噪声，提高风力发电机的可靠性。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种风力发电机及风力发电系统。

背景技术

随着风力发电机组陆上的大型化、低风区化，海上机组的大型化，机组的容量逐步提高，相应的永磁直驱发电机的体积和重量也逐步增大，发电机面临着大型化制造、运输的困难。此外，海上机组的运维难度和成本非陆上机组可以比拟，因此在机组设计中必须考虑冗余和容错运行能力，使得机组不会因为某个部件的损坏而被迫停机且等待太长的维修时间。

现有技术中实现冗余和容错运行的方案中，若风力发电机某一相发生断路和短路故障，或者其某一相相应的功率变换设备发生故障，在故障支路切出时会导致气隙磁场畸变以及不平衡的径向磁拉力，进而引起较大的周期性转矩脉动，产生振动和噪声，对风力发电机的机械结构和整个机组带来安全隐患，降低了机组的可靠性。

发明内容

本发明提供一种风力发电机及风力发电系统，以解决现有技术中由于故障支路切出时容易引起较大的转矩脉动而导致的可靠性低的问题。

为实现所述目的，本申请提供的技术方案如下：

一种风力发电机，包括定子及转子，所述定子包括：定子铁心和缠绕于所述定子铁心上的n对绕组单元，每对绕组单元包含对称设置于所述定子铁心上的第一绕组单元和第二绕组单元，且所述第一绕组单元和所述第二绕组单元结构相同，n为正整数；

n对绕组单元中每一个绕组单元均包括至少两个相互耦合的绕组；

分别位于对称设置的一对绕组单元中、且输出相位相同的两个绕组的输出端相连，连接点为所述风力发电机的n个输出端中的一个。

优选的，当每个所述绕组单元包括两个相互耦合的绕组时，每个所述绕组单元中的两个绕组的输出相位相同、相差30°或者相差180°。

优选的，所述定子铁心包括n对铁心模块，每对铁心模块包含对称设置的第一铁心模块和第二铁心模块，其中：

对称设置的两个铁心模块中的第一铁心模块缠绕有所述第一绕组单元，第二铁心模块缠绕有所述第二绕组单元。

优选的，每对铁心模块中的第一铁心模块和第二铁心模块结构相同。

优选的，n对铁心模块中的每一个铁心模块结构均相同。

优选的，所述第一铁心模块和所述第二铁心模块均包括m个缠绕有子绕组的子模块，m为正整数；

所述绕组均包括m个串并联的所述子绕组。

优选的，所述子绕组为集中绕组。

一种风力发电系统，包括：控制器、n个功率变换单元、变压器单元及上述任一所述的风力发电机；其中：

所述n个功率变换单元的输入端分别与所述风力发电机的n个输出端一一对应相连；

所述n个功率变换单元的输出端与所述变压器单元的输入端相连，所述变压器单元的输出端与电网相连；

所述控制器分别与所述风力发电机、所述n个功率变换单元及所述变压器单元相连。