[发明专利]一种交流及永磁混合励磁双馈风力发电机及发电系统

说明书

本发明提供一种交流及永磁混合励磁双馈风力发电机及发电系统，包括：机壳，机壳内部设有内绕线转子，内绕线转子外部包裹有外永磁转子，外永磁转子外部包裹有定子；定子固设在机壳的内壁；内绕线转子设有内转子绕组，内绕线转子的中心设置有转轴；外永磁转子在轴承的支撑下自由旋转，其旋转速度同时受风轮带动和内绕线转子产生的磁场共同作用，在同样风速的条件下发电机启动和变速运行时，对风机机械冲击减小。采用永磁体磁场和内绕线转子共同励磁，可以更加灵活地调节气隙磁场，降低了转子侧变频器励磁容量，提高了电机的功率因数和效率。在电网侧电压波动时，由于外永磁转子的存在，提高了发电机的各种故障状态下的运行能力。

技术领域

本发明涉及新能源发电技术领域，尤其涉及一种交流及永磁混合励磁双馈风力发电机及发电系统。

背景技术

风力发电机技术作为一种最具发展前景的可再生能源技术之一，逐步受到了全球范围内的密切关注，风力发电机组的装机容量不断扩大，励磁容量也不断增加，这样就需要从电网获取更多的无功功率。目前主流的风力发电机通常采用同步发电机或者感应发电机，随着风力发电机组装机容量的不断扩大，它们消耗的无功功率相当可观，同时以上两种发电机不能实现变速恒频运行。近些年，能够实现变速恒频发电的双馈发电机成为风力发电的研究热点，普通双馈风力发电机转子三相励磁来源于转子侧变流器三相交流电源，通常励磁变换器的容量是发电机容量的二分之一到三分之一之间，但是当发电机容量是兆瓦级时，转子侧变换器的容量将会很大，由于风速是随机变化的，风力发电机的启动和变速运行通常会给风力机传动机构的齿轮等造成较大的冲击应力。

发明内容

针对现有风力发电机技术中存在启动时冲击大，本发明提供一种可减小风机启动和变速运行时机械冲击，同时减小转子侧变换器励磁容量的交流及永磁混合励磁双馈风力发电机，包括：机壳，机壳设有第一侧面和第二侧面；第一侧面设有第一固定孔，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，第二固定孔的孔壁内套设有第二轴承；

机壳内部设有内绕线转子，内绕线转子外部包裹有外永磁转子，外永磁转子外部包裹有定子；

定子固设在机壳的内壁；

外永磁转子设有第一圆柱体框架和第二圆柱体框架；

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

第一圆柱体框架第二圆周面上设有第三轴承；第一圆柱体框架第二圆周面的位置靠近第二侧面设置；

第二圆柱体框架的第一圆周面延伸出机壳的第一侧面；第二圆柱体框架设有与第一轴承相配合的第二圆柱体框架配合部，第一轴承套设在第二圆柱体框架配合部的外部，第二圆柱体框架配合部的内侧套设有第三轴承，第二圆柱体框架配合部在第一轴承与第三轴承之间自由转动；

内绕线转子设有内转子绕组，内绕线转子的中心设置有转轴；转轴第一端穿过第三轴承内孔延伸至第一侧面外部，转轴第一端在第一侧面一侧自由转动；转轴第二端依次穿过第三轴承内孔和第二轴承内孔，延伸至第二侧面外部，转轴第二端在第二侧面一侧自由转动。

优选地，定子的中心线，外永磁转子的第一圆柱体框架中心线和第二圆柱体框架中心线以及内绕线转子的中心线在同一条直线上。

优选地，第二圆柱体框架的第一圆周面上连接有外转轮连接轴，外转轮连接轴的端部套设有外转轮轴套，外转轮轴套上套设有永磁外转子风轮。

优选地，转轴第二端设有内转轮轴套，内转轮轴套上套设有绕线内转子风轮。

优选地，内转子绕组依次连接有电刷和滑环，内转子绕组依次通过电刷和滑环连接转子侧双PWM变换器，由转子侧双PWM变换器提供三相励磁电源；

定子包括：定子铁芯和定子绕组；所述定子绕组和内转子绕组均为三相对称交流绕组。