[发明专利]风力发电系统和风力发电系统的控制方法

说明书

本发明提出一种风力发电系统和风力发电系统的控制方法。这种风力发电系统包括叶轮、永磁齿轮变速装置、发电机和控制器。永磁齿轮变速装置的输入轴与叶轮传动相连，且输出轴与发电机相连。永磁齿轮变速装置的变速比可调，从而使永磁齿轮变速装置的输出轴的转速能够保持恒定，进而输出轴能够稳定地驱动发电机发电，发电机产生了稳定电流，因此发电机能够直接向电网中输电，替代了传统风力发电系统中的逆变器等电力电子装置。永磁齿轮变速装置的恒定输出转速实现了风力发电系统电流频率的稳定输出，可以应对复杂风况，有效地解决了传动风力发电系统中存在的由于风况复杂引起的电流并网难题。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其是涉及一种风力发电系统和风力发电系统的控制方法。

背景技术

传统的风力发电系统包括叶轮、发电机以及变频器，叶轮在风能的带动下转动，进而驱动发电机发电，由于叶轮的转速受风况的影响较大，因此在复杂风况下，若将发动机产生的电能并入电网，需要配合逆变器等电力电子装置，而电力电子装置是一种静态设备，几乎不存在转动惯量，无法为电网提供必要的电压和频率支撑，增大了电网出现大的频率偏差的风险。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种风力发电系统和风力发电系统的控制方法。

根据本发明实施例的风力发电系统，包括：叶轮，所述叶轮用于受风能推动而旋转；永磁齿轮变速装置，所述永磁齿轮变速装置包括输入轴和输出轴，所述叶轮与所述输入轴传动连接，所述永磁齿轮变速装置的变速比可调以便所述输出轴的转速能够保持恒定；发电机，所述输出轴与所述发电机相连用于驱动所述发电机运转以产生并输出稳定电流；和控制器，所述控制器用于调控所述永磁齿轮变速装置的变速比以使所述输出轴的转速保持恒定。

根据本发明实施例提供的风力发电系统包括永磁齿轮变速装置，永磁齿轮变速装置的输入轴与叶轮传动相连，且输出轴与发电机相连。永磁齿轮变速装置的变速比可调，从而使永磁齿轮变速装置的输出轴的转速能够保持恒定，进而输出轴能够稳定地驱动发电机发电，发电机产生了稳定电流，因此发电机能够直接向电网中输电，替代了传统风力发电系统中的逆变器等电力电子装置。永磁齿轮变速装置的恒定输出转速实现了风力发电系统电流频率的稳定输出，可以应对复杂风况，有效地解决了传动风力发电系统中存在的由于风况复杂引起的电流并网难题。

此外，由于本申请提供的风力发电系统并网时无需采用电力电子装置解耦、整流、调频、稳压，解决了目前电网中由电力电子装置的使用导致的总的转动惯量不断减小的问题，能够提高电网中的转动惯量，为电网提供必要的电压和频率支撑，降低了电网出现大的频率偏差的风险，使电力系统能够安全稳定的运行，并提高了电网高效接纳新能源的能力。

在一些实施例中，所述永磁齿轮变速装置具有在预设范围内连续可调的变速比以便使所述输出轴的转速保持恒定。

在一些实施例中，所述永磁齿轮变速装置包括：内磁环、调磁环和外磁环，所述内磁环、所述调磁环和所述外磁环从内向外依次套装且彼此间隔形成气隙，所述调磁环与所述输入轴传动连接，所述内磁环与所述输出轴传动连接，所述外磁环可旋转地设置。

在一些实施例中，所述外磁环包括从内向外依次相连的外磁环内永磁体、外磁环铁芯和外磁环外永磁体，所述永磁齿轮变速装置还包括定子，所述定子套设在所述外磁环上并与所述外磁环间隔形成气隙，所述外磁环能够被所述定子产生的旋转磁场驱动且转速可调。

在一些实施例中，所述外磁环静止，或者，所述外磁环与所述内磁环的旋转方向相同，或者，所述外磁环与所述内磁环的旋转方向相反。

在一些实施例中，所述外磁环外永磁体和所述外磁环内永磁体的磁极对数相等。