专利名称：一种新型风力发电机组结构的制作方法
技术领域：
本实用新型属于发电设备领域，特指一种新型风力发电机组结构。
技术背景能源已成为制约各国能源发展的瓶颈，从能源发展战略来看，人类必须寻求一条可持续发展的能源道路，可持续能源发展的目的是发展，关键是可持续性。而且随着经济的发展，生活水平的提高，人们越来越重视所生存、居住环境的改善，环境保护意识不断增强， 迫切需要一些清洁、无污染、可再生的新能源。在目前众多可再生能源与新能源技术开发中，发展最成熟、最具规模化开发条件和商业化发展前景、最具竞争力、潜力最大的就是风力发电。风力发电系统工作时最重要的一点须保证随风速、风向变化的变频变压电功率转化为与电网同频率同电压的电功率，并且在电网电压瞬时掉落的情况下保持与电网的连接。长期以来，我国国内的风力发电机组一直采用双馈异步发电机+变流器或者永磁同步发电机+全功率变流器这两种传统方式，这两种传统方式都存在着不足之处。如图1所示的双馈异步发电机+变流器方式，其叶片al旋转，将机械动能通过主轴传递给齿轮箱a2，齿轮箱a2拖动双馈异步发电机a3，双馈异步发电机a3连接，吸收或者发出电功率；由于双馈异步发电机a3组要对转子励磁，因此需要滑环和碳刷结构，这无疑增加了机组的维护点；另外在低电压穿越方面，由于双馈异步发电机组的变流器a4的容量仅为发电机容量的一小部分，因此在电网a5电压瞬时掉落情况下的低电压穿越能力非常有限。因此此种风力发电机组的运行可靠性差，需要经常维护，不是很适合于在环境比较恶劣的风力发电系统中运行。如图2所示的永磁同步发电机+全功率变流器方式，采用多极低速永磁同步发电机bl直接与主轴相接，利用全功率变流器1^2向电网b3馈电。此方案虽然省去了齿轮箱， 但是发电机体积十分庞大笨重，成本很高。
发明内容本实用新型的目的是为了克服上述现有技术的缺点，提供一种体积小、免维护、具有良好的低电压穿越能力的风力发电机组结构。为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案为一种新型风力发电机组结构，包括有叶片、发电机、齿轮箱和变流器，叶片转轴与齿轮箱主轴连接，齿轮箱主轴与发电机转子连接，变流器通过电缆连接在发电机和电网之间，所述的发电机为无刷笼型异步发电机， 变流器为全功率变流器，全功率变流器的电机侧变流器与无刷笼型异步发电机的定子绕组连接，电网侧变流器与电网连接。与现有技术相比，本实用新型具有以下的有益效果(1)本风力发电机组采用的笼型异步发电机结构简单，省去了滑环和碳刷结构，体积小且免维护；(2)本风力发电机组采用交-直-交全功率变流器与笼型异步发电机定子绕组连接，通过给发电机励磁实现变速恒频，还可以调节功率因数，能够实现将随风速、风向变化而变化的变频变压电功率转化为电网同频率同电压的电功率，因此非常适合应用到变速恒频风力发电系统中；(3)同时本风力发电机组的笼型异步发电机通过交-直-交全功率变流器接到电网上，可减少电网谐波污染，且可根据电网需求得到相应的感性或容性无功灵活输出，这对电网非常有利；另外在电网电压掉落时，变流器继续与电网连接，继续给笼型异步发电机提供转矩，防止机组飞车，给电网发出无功，支撑电网电压，防止电网电压进一步跌落导致电网崩溃，实现低电压穿越，具有良好的电网适应性。
图1是现有的双馈异步发电机+变流器方式的风力发电机组的结构示意图；图2是现有的永磁同步发电机+全功率变流器方式的风力发电机组的结构示意图；图3是本实用新型风力发电机组的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图详细阐述本实用新型本风力发电机组结构如图3所示，它包括了叶片1、齿轮箱2、无刷笼型异步发电机 3 (IG/SG)和交-直-交全功率变流器4 ；叶片1转轴与齿轮箱2主轴驳接；齿轮箱2连接无刷笼型异步发电机，并驱动该无刷笼型异步发电机3转动；无刷笼型异步发电机3的定子绕组连接交-直-交全功率变流器4。使用时，将本风力发电机组的无刷笼型异步发电机3 通过交-直-交全功率变流器4接到电网5上。工作时，叶片1迎风转动，带动齿轮箱2转动，齿轮箱2经过变速后驱动无刷笼型异步发电机3的转子转动，相对于定子绕组，就会从转子上获得交变的磁场，使定子绕组产生交变电流，该电压、电流幅值和频率都变化的交变电流先经全功率变流器4的电机侧变流器41转变为直流电，然后再经网侧变流器42将该直流电流变换成满足并网要求的交流电，并馈入电网。在发电的过程中，可以通过给无刷笼型异步发电机3励磁实现变速恒频，还可以调节功率因数，能够实现将随风速、风向变化而变化的变频变压电功率转化为电网同频率同电压的电功率。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。故凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型之形状、构造及原理所作的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围内。
权利要求1. 一种新型风力发电机组结构，包括有叶片、发电机、齿轮箱和变流器，叶片转轴与齿轮箱主轴连接，齿轮箱主轴与发电机转子连接，变流器通过电缆连接在发电机和电网之间，其特征在于所述的发电机为无刷异步发电机，变流器为全功率变流器，全功率变流器的电机侧变流器与无刷异步发电机的定子绕组连接，电网侧变流器与电网连接。
专利摘要本实用新型公开一种体积小、免维护、具有良好的低电压穿越能力的新型风力发电机组结构，包括有叶片、发电机、齿轮箱和变流器，叶片转轴与齿轮箱主轴连接，齿轮箱主轴与发电机转子连接，变流器通过电缆连接在发电机和电网之间，所述的发电机为无刷笼型异步发电机，变流器为全功率变流器，全功率变流器的电机侧变流器与无刷笼型异步发电机的定子绕组连接，电网侧变流器与电网连接。
文档编号H02J3/38GK202326023SQ20112047177
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月23日 优先权日2011年11月23日
发明者余胜, 毕洋基, 黄国平 申请人:广东东兴风盈风电设备制造有限公司