[发明专利]无主轴变速风力发电机组及优化功率参数获取方法

说明书

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，特别涉及一种无主轴变速风力发电机组及优化功率参数 获取方法。

背景技术

大型风力发电机组的结构形式有多种多样，通常风力发电机组结构皆为传统的结构形式， 由主轴及主轴承支撑传动系统，系统结构包括主轴、主轴承、齿轮箱、联轴器和发电机，此 种结构风力发电机组的缺点是主轴长重量大，制造成本高，动力扭矩传递易发生较大的扭转 不平衡，给发电机组长期稳定运行和维修带来不便。

发明内容

针对现有大型风力发电机组结构形式的不足，本发明提供一种无主轴变速风力发电机组 及优化功率参数获取方法，本发明风力发电机组为无主轴结构，采用风轮轮榖通过法兰盘与 二级行星齿轮箱低速输入轴直接连接，在优化功率获取方法中采用自学习的方法，以达到传 动稳定性好，发电机效率高，功率损耗小，可靠运行的目的。

本发明的技术方案是这样实现的：该发明包括有风力发电机组装置和优化功率参数获取 方法，其中风力发电机组包括叶片、变距轴承、风轮轮榖、法兰盘、主轴承、机舱底盘、风 电机组控制器、齿轮箱、刹车盘、联轴器、绕线转子发电机、偏航回转支撑、塔架、绕线转 子发电机调速装置；

该风力发电机组的部件连接是：叶片通过变距轴承连接风轮轮榖，风轮轮榖通过法兰盘 依次连接主轴承、齿轮箱、刹车盘、联轴器和绕线转子发电机，主轴承、齿轮箱、刹车盘、 联轴器和绕线转子发电机均位于机舱底盘上，风电机组控制器位于机舱底盘后部，机舱底盘 通过偏航回转支撑连接塔架，绕线转子发电机调速装置装配在塔架内，上述齿轮箱为二级行 星增速齿轮箱。

所述绕线转子发电机调速装置，为发电机提供频率变化的励磁电流，该绕线转子电机调 速装置包括调频调速控制装置、风机主控制器、监测控制器、转速编码器、第一模拟量采集 板、第二模拟量采集板、IGBT模块1、IGBT模块2、IGBT模块3、IGBT模块4、IGBT模 块5、IGBT模块6、触发信号输入板；其中调频调速控制装置包括CPU板、转子侧DSP控 制板、网侧DSP控制板；

该装置的连接是：风机主控制器、监测控制器、转子侧DSP控制板、网侧DSP控制板、 第一模拟量采集板、第二模拟量采集板分别连接CPU板，CPU板连接触发信号输入板，转速 编码器连接转子侧DSP控制板，转子侧DSP控制板通过IGBT模块4、IGBT模块5、IGBT 模块6连接触发信号输入板，网侧DSP控制板通过IGBT模块1、IGBT模块2、IGBT模块3 连接触发信号输入板。

采用绕线转子发电机调速装置励磁调速过程如下：

选取绕线转子电磁能量平衡方程sP_t＝P₂-r₂I₂²推得励磁电流I₂与叶片转速N_r的关系如公 式(1)所示，

式中：N_g为同步转速，下角g代表电机；N_r：为叶轮转速，下角r代表风轮转子；r₂为转子电 阻；Pt=12ρπAV3CPη]]>为机组的机械总功率；A为风轮少风面积；C_p为风能利用系数；V为 风速；η为传输系统传输效率；P₁为定子功率；P₂为转子有功率；P₂＝U₂I₂COSφ；U₂为转 子输入电压；COSφ为功率因数；