专利名称：一种直驱式并网风力发电机组的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种直驱式并网风力发电机组，属于风力发电技术应用领域。
背景技术：
近几年，随着以英国为代表的欧洲国家大批海上风电项目的实施，海上风电已经成为亮点引起投资热潮和各国关注。随着海上风电在全球范围内得到进一步的关注，越来越多的供应商投身于大型风电机组的研发竞争之中。据估计2011-2015年期间，中国的风电年平均增量在15 20GW之间，其中海上风电平均每年新增IGW左右。预计到2015年末，我国海上风电累计装机有望达到500万千瓦，到2020年，我国海上风电累计装机有望达到3000万千瓦。面对海上市场需求的迅猛增长，各国开始了越来越多的海上风电研发。为了降低海上安装和维护成本，从而降低海上风电的发电成本，单机容量最大化是海上风电发展的一个重要的趋势。为了适应海上风电发展的趋势，大型海上风电机组已经产业化，超大型海上风电机组作为下一代海上机型的准备也正在设计研究中。 目前，单机容量大型化、可靠性高和维护量小已经成为海上风电机组技术发展方向。海上风电机组结构复杂，安装、调试、维护和检修技术难度大，建设成本高，为降低海上风电开发成本，海上风电机组单机容量不断持续增大。海上风机的日常维护成本也极其昂贵，因此要求机组维护量尽量小。双馈机组虽然具有如变流器容量小、电机成熟与轻小等特点，但是具有齿轮箱，使得维护成本相对高，而且控制相对复杂。无齿轮箱的直驱式风电机组相比双馈式风电机组能有效地减少由于齿轮箱问题而造成的机组故障的维护量，可有效提高系统的运行可靠性和寿命，减少维护成本，特别适用于海上风电机组开发，有利于加快海上风电场的建设进度，是以后大型及超大型海上风电机组所必选的技术路线。大型及超大型直驱型风电机组采用全功率变流器进行并网，如果采用一台全功率变流器实现机组并网，将会带来以下问题一、变流器容量大，为满足并网变流器电流限制的要求，需要提高变流器额定电压值，但是高压变流器不仅在设计上存在一定的难度，而且在成本上与低压变流器相比会高很多，目前高压变流器在风电应用中还不成熟；二、从机组运行可靠性上考虑，如果变流器出现任何问题导致变流器本身不能工作，这将使整个机组停止运行，整个机组的利用率与发电量将降低。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术问题与不足，提供一种大型直驱式并网风力发电机组，可以提高机组运行可靠性与经济性。为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案—种直驱式并网风力发电机组，包括一发电机，所述发电机的发电机转子固定于一主轴上，所述主轴与一轮毂相连接，所述轮毂上连接有风轮叶片，所述发电机的发电机定子包含多套定子绕组，所述每一套定子绕组都通过各自的绕组出线、电机侧断路器与一套变流器相连接，所述每一套变流器再通过各自的并网断路器连接至整个风力发电机组的升压变压器的低压侧三相电，所述升压变压器的高压侧与电网相连接。进一步地，所述定子绕组数量为偶数，且与所述变流器数量相同。进一步地,所述定子绕组为2套或4套。进一步地，所述多套变流器由一个主变流器控制器进行控制，可以实现多套变流器同时并网；所述电机多套定子绕组并网后相互独立运行，如果其中一台或部分变流器或绕组故障，不影响其它的绕组或变流器正常运行。进一步地，所述风力发电机组为8-15MW并网风电机组，所述轮毂中安装有变桨调节传动系统，所述风轮叶片为由变桨调节传动系统控制的可统一变桨和/或独立变桨的分段式叶片。 进一步地，所述主轴上还固定有一刹车盘。进一步地，所述发电机为直驱式同步发电机，所述同步发电机为永磁同步发电机、常规电励磁同步发电机、超导同步发电机中的一种。与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果I、风电机组发电机采用多套定子绕组和多套变流器并网，提高系统运行可靠性。多套定子绕组和变流器相互独立运行，如果有一台变流器或定子绕组出现故障，将不影响其它绕组和变流器的正常运行，机组可以降容继续运行。2、机组采用多套变流器并联并网，可以降低变流器的电压等级；而且每台变流器的容量相对低，可以使用目前风电产品成熟的变流器产品，降低了机组只采用一台大容量变流器设计制造难度与研发成本。3、机组采用偶数绕组设计，可以通过一定连接进行电机对拖实验，即一部分绕组作为电动绕组，一部分绕组作为发电绕组。4、机组中的多套变流器由一个主变流器控制器进行控制，可以实现多套变流器同时并网。5、对于8-15丽的大型并网风力发电机组，可根据具体需求采用变桨调节传动系统对分段式叶片进行统一变桨控制和/或独立变桨控制，控制方式多样。下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图I是本实用新型直驱式并网风力发电机组系统结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。如图I所，本实用新型所提供的一个大型并网风力发电机组实施例，其采用直驱式传动链，具体包括一发电机15，发电机15的发电机转子4固定于一主轴3上，主轴3与一轮毂2相连接，轮毂2上连接有风轮叶片1，发电机15的发电机定子5包含多套定子绕组，每一套定子绕组都通过各自的绕组出线13、电机侧断路器6与一套变流器7相连接，每套变流器7通过各自的并网断路器8连接至整个风力发电机组的升压变压器10的低压侧三相电9，所述升压变压器10高压侧与电网11相连接。[0024]基于上述结构可知，本机组风轮叶片I通过轮毂2与主轴3直接驱动发电机转子4转动，省去中间齿轮箱升速装置，机组故障率相对低，维护成本减小。同时，机组采用多套变流器7并联结构进行并网，这样可以在满足机组并网需求的情况下，通过变流器系统分流，增加并网总电流，降低变流器额定电压等级，提高变流器运行可靠性，降低变流器成本。电机多套定子绕组并网后相互独立运行，如果其中部分变流器或绕组故障，不影响其它的绕组或变流器正常运行。在上述实施例中，发电机I 5的定子绕组数量为偶数，且与变流器7数量相同；定子绕组一般为2套或4套。机组采用偶数绕组设计，可以通过一定连接进行电机对拖实验，即一部分绕组作为电动绕组，一部分绕组作为发电绕组。在上述实施例中，多套变流器7可以由一个主控制器进行控制，可以实现多套变流器7同时并网。
在上述实施例中，对于8-15丽的并网风电机组，轮毂2中安装有变桨调节传动系统12，风轮叶片I为由变桨调节传动系统12控制的可统一变桨和/或独立变桨的分段式叶片，变桨调节传动系统12的控制方式多样。在上述实施例中，主轴3上还固定有一刹车盘14。在上述实施例中，直驱发电机可以永磁同步发电机、常规电励磁同步发电机或超导同步发电机中的一种。最后应说明的是以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种直驱式并网风カ发电机组，包括ー发电机，所述发电机的发电机转子固定于ー主轴上，所述主轴与ー轮毂相连接，所述轮毂上连接有风轮叶片，其特征在干，所述发电机的发电机定子包含多套定子绕组，所述每ー套定子绕组都通过各自的绕组出线、电机侧断路器与一套变流器相连接，所述每ー套变流器再通过各自的并网断路器连接至整个风カ发电机组的升压变压器的低压侧三相电，所述升压变压器的高压侧与电网相连接。
2.根据权利要求I所述的风カ发电机组，其特征在于，所述定子绕组数量为偶数，且与所述变流器数量相同。
3.根据权利要求2所述的风カ发电机组，其特征在于，所述定子绕组为2套或4套。
4.根据权利要求1、2或3所述的风カ发电机组，其特征在于，所述多套变流器由ー个主变流器控制器进行控制。
5.根据权利要求1、2或3所述的风カ发电机组，其特征在于，所述风カ发电机组为8-15MW并网风电机组，所述轮毂中安装有变桨调节传动系统，所述风轮叶片为由变桨调节传动系统控制的可统ー变桨和/或独立变桨的分段式叶片。
6.根据权利要求1、2或3所述的风カ发电机组，其特征在于，所述主轴上还固定有一刹车盘。
7.根据权利要求1、2或3所述的风カ发电机组，其特征在于，所述发电机为直驱式同步发电机，所述同步发电机为永磁同步发电机、常规电励磁同步发电机、超导同步发电机中的ー种。
专利摘要本实用新型公开了一种直驱式并网风力发电机组，包括一发电机，所述发电机的发电机转子固定于一主轴上，所述主轴与一轮毂相连接，所述轮毂上连接有风轮叶片，所述发电机的发电机定子包含多套定子绕组，所述每一套定子绕组都通过各自的绕组出线、电机侧断路器与一套变流器相连接，所述每一套变流器再通过各自的并网断路器连接至整个风力发电机组的升压变压器的低压侧三相电，所述升压变压器的高压侧与电网相连接。本实用新型的风力发电机多套定子绕组通过多套变流器实现并网相互独立并联运行，可以提高机组运行可靠性，降低变流器与电机额定电压等级，减小机组采用一台大容量全功率变流器设计制造难度与研发成本。
文档编号F03D7/00GK202550587SQ20122017240
公开日2012年11月21日 申请日期2012年4月20日 优先权日2012年4月20日
发明者王文亮, 秦明, 肖珊彩 申请人:国电联合动力技术有限公司