[发明专利]绕线型无刷双馈发电机控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电机，特别是变速恒频绕线型无刷双馈发电机控制装 置。

背景技术

习知技术双馈感应发电机作为变速恒频型机组，在水电站、抽水蓄能电 站，特别是在大型风力发电机组中得到广泛应用，因其机组可以变速恒频运 行的特点，使发电机组的能量转换效率大大提高。由于大型MW级风力发电机 组转速很低，一般在15-35rpm，如此低的转速将会使电机极对数增加、电机 几何尺寸和重量都大大增加。目前的办法是通过增速齿轮箱升速，齿轮箱效 率可达到97％、虽然故障率较高，但此办法可选用高速双馈感应发电机，一般 为4/6极电机，从而减轻电机制造和成本上的麻烦。随着海上风电场机组容 量的增大如3-5MW机组、甚至10MW容量的机组已在研发中。此型机组的可靠 性，主要是由滑环和齿轮箱故障导致的停机，已成为突出问题，出于对风电 机组可靠性、系统转换效率和机组综合成本的考虑，永磁直驱型同步风力发 电机组便应运而生。中国专利CN200410003089.3公开了一种MW级直接驱动 永磁外转子同步风力发电机，它采用多极外转子结构。该发电机包括固定轴、 转动轴、线圈绕组、永磁磁钢、铁芯、定子和外转子，其中转动轴通过轴承 安装于固定轴上，定子通过定子支架安装于固定轴上，外转子通过转子支架 安装于转动轴上，在绕组线圈和定子支架之间可以设有轴向的冷却通风道； 在外转子和定子之间的迎风面设有保护罩。该机组去掉损失系统效率、故障 频繁的增速齿轮箱，没有传输大电流的滑环电刷，采用永磁材料励磁，励磁 损耗降低，发电机发出频率变化的低频交流电，通过全功率变频器并网，从 而实现风电机组的变速恒频发电。永磁直驱型同步风力发电机组由于其良好 的可靠性，很高的系统效率，虽机组费用高于前者、但其维护成本低等诸多 优势。此机型存在电机直径尺寸庞大，安装运输不便，发电机与全功率变流 器成本高，发电机运行不便进行无功调节等技术缺陷。

发明内容

本发明所要解决的问题在于，克服袭用技术存在的上述缺陷，而提供一 种绕线型无刷双馈发电机控制装置。

本发明目的是提供一种绕线型无刷双馈发电机控制装置。

本发明解决绕线型无刷双馈发电机控制装置技术问题是采取以下技术方 案来实现：

依据本发明提供的一种绕线型无刷双馈发电机控制装置，包括机组集控 装置，机组集控装置连接信号传感器，设有控制信号输出端口，其中，控制 装置设有机组集控装置、励磁机交流励磁装置、发电机助磁装置、风速风向 测量装置、发电机转速传感器和风机制动控制器；

机组集控装置设有风速传感器测量的信号输入端口、风向传感器测量的 信号输入端口，设有与上位机远程通信的输出信号端口；机组集控装置与发 电机机端电压互感器连接，以测得发电机机端电压数值，与发电机输出电流 互感器连接，以测得发电机输出电流数值；机组集控装置与励磁电压互感器 连接，以测得励磁机励磁电压数值，与励磁电流互感器连接，以测得励磁机 励磁电流数值；机组集控装置连接发电机转速传感器和风机制动控制器；

励磁机交流励磁装置主回路输入侧通过投励开关与发电机定子输出端并 网开关连接，交流励磁装置接受机组集控装置的控制指令，其输出侧主回路 与励磁机定子绕组连接；

发电机助磁装置主回路与发电机定子输出端连接，并接受机组集控装置 的控制指令，发电机定子输出端通过并网开关、升压变压器与电网连接。

本案解决绕线型无刷双馈发电机控制装置技术问题还可依以下技术措施 进一步实现：

前述的绕线型无刷双馈发电机控制装置，其中，机组集控装置连接控制 偏航机构，使风轮上风向旋转。

前述的绕线型无刷双馈发电机控制装置，其中，机组集控装置通过闭环 控制变桨距机构，保持风轮额定风速以下以最佳风能利用率运行、额定风速 以上以发电机额定输出功率运行；变桨距机构连接转速测量器、桨距角测量 器、变桨伺服机构、伺服电机、变桨距控制装置。

前述的绕线型无刷双馈发电机控制装置，其中，励磁装置主回路由两组 双向整流-逆变单元组成；发电机在同步转速以下运行时，励磁装置向励磁机 定子提供励磁电流和部分有功能量，发电机超过同步转速运行时，励磁装置 向励磁机定子提供励磁电流的同时，有部分有功能量馈向电网；励磁装置通 过控制回路实现与机组集控装置的通信联系。