[发明专利]一种双转子永磁双馈风力发电机以及发电系统

权利要求书

1.一种双转子永磁双馈风力发电机，其特征在于，包括：机壳(12)，机壳(12)设有第一侧面(21)和第二侧面(22)；第一侧面(21)设有第一固定孔，第二侧面设有第二固定孔；第一固定孔的孔壁内套设有第一轴承(10)，第二固定孔的孔壁内套设有定子轴承(8)；

机壳(12)内部设有绕线内转子(5)，绕线内转子(5)外部包裹有永磁体外转子(3)，永磁体外转子(3)外部包裹有定子(1)；

定子(1)固设在机壳(12)的内壁；

永磁体外转子(3)设有第一圆柱体框架(23)和第二圆柱体框架(24)；

第一圆柱体框架(23)的第一圆周面与第二圆柱体框架(24)的第二圆周面连接；第一圆柱体框架(23)的柱形架上设有永磁体(4)；

第一圆柱体框架(23)第二圆周面上设有第三轴承(25)；第一圆柱体框架(23)第二圆周面的位置靠近第二侧面(22)设置；

第二圆柱体框架(24)的第一圆周面延伸至机壳(12)的第一侧面(21)；第二圆柱体框架(24)设有与第一轴承(10)相配合的第二圆柱体框架配合部(26)，第一轴承(10)套设在第二圆柱体框架配合部(26)的外部，第二圆柱体框架配合部(26)的内侧套设有第三轴承(27)，第二圆柱体框架配合部(26)在第一轴承(10)与第三轴承(27)之间自由转动；

绕线内转子(5)设有三相转子绕组(6)，绕线内转子的中心设置有转轴(7)；转轴(7)第一端与第三轴承(27)内壁过盈配合，转轴(7)第一端与第三轴承(27)自由转动；转轴(7)第二端依次穿过第三轴承(25)内孔和定子轴承(8)内孔，延伸至第二侧面(22)外部，转轴(7)第二端在第二侧面(22)一侧自由转动。

2.根据权利要求1所述的双转子永磁双馈风力发电机，其特征在于，

定子(1)的中心线，永磁体外转子(3)的第一圆柱体框架(23)中心线和第二圆柱体框架(24)中心线以及绕线内转子(5)的中心线在同一条直线上。

3.根据权利要求1或2所述的双转子永磁双馈风力发电机，其特征在于，

转轴(7)第二端设有内转轮轴套，内转轮轴套上套设有风轮(14)。

4.根据权利要求1或2所述的双转子永磁双馈风力发电机，其特征在于，

三相转子绕组(6)依次连接有电刷(9)和滑环(11)，三相转子绕组(6)依次通过电刷(9)和滑环(11)连接转子双侧PWM变换器，由转子双侧PWM变换器提供三相励磁电源；

定子(1)包括：定子铁芯和定子三相绕组(5)；所述定子三相绕组(5)和三相转子绕组(6)均为三相对称交流绕组。

5.根据权利要求4所述的双转子永磁双馈风力发电机，其特征在于，

永磁体(4)与定子(1)之间设有空气隙，永磁体(4)产生的磁链和通入交流励磁电源的三相转子绕组(6)在空气隙中产生的磁链匝链，同时与定子三相绕组(5)产生的磁场匝链，实现混合励磁。

6.根据权利要求1或2所述的双转子永磁双馈风力发电机，其特征在于，

所述永磁体外转子的极数要和定子和绕线内转子的极数相同；

所述永磁体外转子(3)采用导磁材料制作，永磁体(4)的位置与三相转子绕组(6)的位置对应，永磁体(4)的充磁方向为径向充磁。

7.根据权利要求1或2所述的双转子永磁双馈风力发电机，其特征在于，

第一圆柱体框架(23)的圆柱体直径大于第二圆柱体框架(24)的圆柱体直径。

8.一种基于权利要求1-7任一项所述的双转子永磁双馈风力发电机的发电系统，其特征在于，包括：定子主电感L_s，定子电阻R_s，定子绕组反电动势jω_sψ_s，互感器L_m，绕线内转子电阻R_r，绕线内转子电感L_r，绕线内转子反电动势jω_s1ψ_r；

风轮将风捕获的风能传递给绕线内转子，绕线内转子三相绕组在转子侧励磁电压u_r和风轮的带动下，以一定的速度转动，在定子上感应出三相电压u_s，永磁体产生的磁链和通入交流励磁电源的三相转子绕组在空气隙中产生的磁链匝链，同时与定子三相绕组产生的磁场匝链，实现混合励磁，在定子主电感Ls比定子电阻Rs大时，将产生较大的磁化电流i_m；永磁体外转子上安装的永磁体产生电动势u_P，减小运行需要的磁化电流i_m；

定子感应三相电压u_s，转子侧励磁电压u_r，定子感应电流i_s，转子侧励磁电流i_r分别为定子、绕线内转子电压和电流矢量；ψ_s、ψ_r分别为定子、绕线内转子磁链矢量，矢量形式F＝Fd+jFq；

ω_s和ω_s1分别为电网同步角频率和电机转差角频率；定子电阻R_s及绕线内转子电阻R_r、定子主电感L_s及绕线内转子电感L_r、互感器L_m，分别为归算到定子及绕线内转子电阻、电感以及互感；

定子绕组反电动势jω_sψ_s、绕线内转子反电动势jω_s1ψ_r分别是定子及绕线内转子产生的反电动势。