[发明专利]风力发电励磁控制方法及串联式双转子发电机

摘要

一种风力发电励磁控制方法及串联式双转子发电机，其中，在风电机上配置相对定子以Nzr速度旋转的主风轮；副风轮带动永磁外转子以Ne速度相对主风轮反向旋转；设置较大的风轮用于发电，较小的风轮调节励磁频率兼而发电，有效提高了风能利用率，较常规单风轮风电机组风能利用率提高10％－15％；本案采用无刷双馈电机转子和旋转永磁外转子双转子结构，实现机组变速恒频励磁运行，相当同容量单转子发电机极对数至少减少1/3，从而缩短发电机直径，便于设备运输、降低机组重量；本案双风轮结构设置及偏航机构的配置，使机组偏航控制变的更简单、可靠。

主权项

1.一种风力发电励磁控制方法，其特征在于，1)在风电机上配置在风力作用下相对具有Pg极对数的定子以Nzr速度旋转的主风轮，且主风轮转速满足下述关系式：$\mathrm{Nzr}=\frac{60\times (\mathrm{fg}-\mathrm{fe})}{\mathrm{Pg}+\mathrm{Pe}}$ 其中：Nzr表示主风轮转速；Pg表示定子绕组极对数；Pe表示永磁外转子的极对数；fg表示定子频率；fe表示永磁外转子折算频率；2).在风电机的副风轮带动永磁外转子以Ne速度相对主风轮反向旋转，且永磁外转子折算频率满足下述关系式：$\mathrm{fe}=\frac{\mathrm{Ne}\times \mathrm{Pe}}{60}$ 其中：Ne表示副风轮相对定子转速3).在副传动轴上配置以Nzre转速相对主风轮反向旋转的、具有Pe极对数的永磁外转子，永磁外转子相对励磁机内转子旋转的转速满足下述关系式：Nzre＝Nzr+Ne其中：Nzre表示永磁外转子相对励磁机内转子旋转的转速4).当主风轮低于额定转速时，机组集控装置进行主风轮叶尖速比控制：经由风速检测装置联结的端口(D1)测得的风速和通过转速测量装置(G)测得的主风轮转速传输给机组集控装置(5)，经与机组集控装置预设的主风轮叶尖速比数值比对，计算出桨距角的调节数值，再与主风轮桨距角测量装置(G38)采集的桨距角值比对，由机组集控装置对主风轮变桨距调节机构(38)发出变桨指令；由机组集控装置按照$\mathrm{Nzr}=\frac{60\times (\mathrm{fg}-\mathrm{fe})}{\mathrm{Pg}+\mathrm{Pe}}$ 关系式对主、副风轮变速控制；5).当主风轮达到额定转速时，机组集控装置对发电机进行功率控制，经由输出电流检测装置(G3)测得的发电机的输出电流和经由输出电压测量装置(G4)测得的发电机的输出电压传输给机组集控装置，经由机组集控装置运算出的发电机输出功率值与预设的额定功率数值比对；符合预设值时，机组集控装置将采集到的由风速检测装置联结的端口(D1)测得的风速和通过转速测量装置(G)测得的主风轮额定转速，计算出该风速下主风轮额定转速的桨距角的调节数值，再与主风轮桨距角测量装置(G38)采集的桨距角值比对，由机组集控装置对主风轮变桨距调节机构(38)发出变桨指令；6).当主风轮以低于或符合额定转速运行时，机组集控装置通过副风轮对发电机进行频率控制：机组集控装置(5)采集电网频率检测装置(G2)频率数值与主、副风轮设定转速下计算得到的发电机输出电压频率数值比对，计算出该风速下副风轮桨距角的调节数值，再与副风轮桨距角测量装置(G28)采集的桨距角值比对，由机组集控装置(5)对副风轮变桨距调节机构(28)发出变桨指令，使副风轮按机组集控装置预设的规律相对主风轮反向旋转，并形成使发电机定子电压频率始终为50Hz的变化转速；7).当主风轮转速达到额定转速的1.2-1.5倍时，同时副风轮转速达到最低转速0速时，制动器15启动。