Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
ELECTRIC CONTINUOUSLY VARIABLE LARGE SYNCHRONOUS WIND POWER GENERATOR SET
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/174684
Kind Code:
A1
Abstract:
An electric continuously variable large synchronous wind power generator set, comprising a fan hub, an electric continuously variable transmission, and a conventional synchronous generator; the electric continuously variable transmission comprises a generator and a motor; the generator and the motor share a rotor body and form the electric continuously variable transmission by using a power electronic control technology to replace existing ratio-variable mechanical gearbox; and the motor in the electric continuously variable transmission is capable of driving the conventional synchronous generator to run at a synchronous speed for grid-connected power generation. The present invention is a wind power generator set with high reliability, low cost and high electric energy quality, and is suitable for electric continuously variable large synchronous wind power generator sets at megawatt level or above.

Inventors:
XIAO SHANCAI (CN)
SHI WENJIANG (CN)
QIN MING (CN)
Application Number:
PCT/CN2011/001091
Publication Date:
December 27, 2012
Filing Date:
July 01, 2011
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
GUODIAN UNITED POWER TECH CO (CN)
XIAO SHANCAI (CN)
SHI WENJIANG (CN)
QIN MING (CN)
International Classes:
F03D9/00; F03D11/00; H02K51/00
Foreign References:
CN101016882A2007-08-15
CN86201099U1987-05-13
CN201260146Y2009-06-17
CN202140254U2012-02-08
CN101272084A2008-09-24
Attorney, Agent or Firm:
BEIJING FINDTO ATTORNEYS AT LAW (CN)
北京方韬法业专利代理事务所 (CN)
Download PDF:
Claims:
权 利 要 求 书

1.一种电无级变速大型同步风力发电机组, 其特征在于: 它包括风机 轮毂(1)、 一个电无级变速器和一台常规的同步发电机 (9) ; 所述的电无级 变速器包括一台发电机和一台电动机, 该发电机与电动机共用一个转子体 (7), 磁路互相独立; 所述的轮毂轴(14)与电无级变速器中的发电机轴(16) 相连, 由轮毂(1)直接驱动发电机电枢 (3), 该发电机主要由发电机电枢 (3) 与转子体 (7)上的内转子 (4)组成; 电无级变速器中的电动机主要由电动机 电枢 (6)与转子体 (7)上的外转子 (5)组成; 由该发电机发出的电经控制器 I (12)和可控制电动机转速的控制器 II (13)驱动电动机转子, 形成电无级变 速器; 所述的转子体 (7)通过变速器输出轴 (22) 和联轴器 (8) 与常规的 同步发电机 (9)相连, 驱动同步发电机 (9)发出的电经变压器(10)升压后并 入电网(11)。

2.根据权利要求 1所述的电无级变速大型同步风力发电机组, 其特征 在于: 所述的电无级变速器中的发电机可以是异步发电机、 永磁发电 机, 也可以是开关磁阻发电机; 电无级变速器中的电动机可以是异步 电动机、 永磁电动机, 也可以是开关磁阻电动机。

3.根据权利要求 1所述的电无级变速大型同步风力发电机组,其特征 在于: 所述的轮毂主轴承(15)采用双列圆锥滚子轴承。

4.根据权利要求 1所述的电无级变速大型同步风力发电机组,其特征 在于:在所述的电无级变速器的发电机和电动机所共用的转子体 (7)的两端 分别装有变速器前轴承(18)和变速器后轴承 (21), 该前轴承 (18)和后轴承 (21)均为深沟球轴承或具有等同功能的其它形式轴承。

5.根据权利要求 1所述的电无级变速大型同步风力发电机组, 其特征 在于: 所述的电无级变速器的转子体 (7)通过变速器输出轴 (22)、 挠性联轴 器 (8)与常规的同步发电机 (9)相连接。

6.根据权利要求 1所述的电无级变速大型同步风力发电机组, 其特征 在于: 所述的常规同步发电机 (9)为主发电机, 该主发电机经弹性支撑(17) 安装于机架 (23)上。

Description:
一种电无级变速大型同步风力发电机组

技术领域

本发明涉及一种大型风力发电机组, 特别是一种兆瓦级及以上的大型 电无级变速同步型风力发电机组。

背景技术 随着全球对风电能源日益增长的需求, 对书风力发电机组的技术先进性 和生产成本提出了越来越大的挑战。 目前功率在兆瓦级及以上的大型风电 机组主要以双馈型发电机组和直驱型发电机组 为主。 双馈型风电机组的传 动链必须要有大功率齿轮箱, 这对机组的可靠性和可维护性提出了更苛刻 的要求。 直驱型风力发电机组避免了大功率齿轮箱的维 护工作量, 可靠性 有所提高。 但由于其转速很低, 随着功率的增大, 其尺寸和重量将越来越 大, 成本也会越来越高。 此外, 这两类发电机在对电网无功支撑能力以及 低电压穿越的性能方面与常规同步发电机相比 , 都要差一些。 发明内容 为了克服现有的大型风电机组存在尺寸重量大 或需要大功率齿轮箱的 不足, 本发明的目的在于: 提供一种电无级变速大型同步风力发电机组, 该大型同步风力发电机组其尺寸重量仅与现有 的双馈型发电机组相当, 又 无需采用大功率齿轮箱, 可靠性有很大提高。 并且随着风电机组容量占电 网总容量比重日益增大, 电网对并网型风电机组性能要求日趋严厉时, 本 发明采用常规同步发电机, 仍可满足电网对风电机组的严厉要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下 :

一种电无级变速大型同步风力发电机组, 它包括风机轮毂、 一个电无级 变速器和一台常规的同步发电机; 所述的电无级变速器包括一台发电机和 一台电动机, 该发电机与电动机共用一个转子体, 磁路互相独立; 所述的 轮毂轴与电无级变速器中的发电机轴相连, 由轮毂直接驱动发电机电枢, 该发电机主要由发电机电枢与转子体上的内转 子组成; 电无级变速器中的 电动机主要由电动机电枢与转子体上的外转子 组成; 由该发电机发出的电 经控制器 I和可控制电动机转速的控制器 II驱动电动机转子, 形成电无级 变速器; 所述的转子体通过联轴器与常规的同步发电机 相连, 驱动同步发 电机, 发出的电经变压器升压后并入电网。

本发明在兆瓦级及以上的大型风力发电机组中 采用电无级变速技术, 用一台发电机和一台电动机 (共有一个转子) 利用电力电子控制技术组成 一个电无级变速器, 来取代现有的可变比的机械式齿轮箱。 电无级变速器 中的发电机由变速运行的风轮轮毂的动力驱动 发电, 发出的电经控制器变 换后控制电动机的转速, 使电动机以与电网的同步转速运转。 这样尽管风 轮以变速运行, 电动机却可以保持恒速运行, 从而实现了无级变速。 本发 明大型风力发电机组可以在其尺寸重量仅与现 有的双馈型发电机组相当, 又无需采用大功率齿轮箱时, 将轮毂的动力经电无级变速器中的电动机就 可以驱动一台常规的同步发电机以同步转速运 行, 并网发电。

与现有技术相比, 本发明的有益效果是: 用电无级变速装置取代一种 可变速的机械式齿轮箱, 这样可以将轮毂的动力经电无级变速装置驱动 一 台常规同步发电机, 实现了风电机组的变速恒频运行, 可满足电网对风电 机组的严厉要求, 使机组成为一种高可靠性、 低成本、 高电能质量的风力 发电机组。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图 1是本发明电无级变速大型同步风力发电机组 工作原理图。

图 2是本发明的结构示意图。

图中, 1.轮毂, 2.滑环, 3.发电机电枢, 4.内转子, 5.外转子, 6.电 动机电枢, 7.转子体, 8.联轴器, 9.同步发电机, 10.变压器, 11.电网, 12.控制器 I, 13.控制器 II, 14.轮毂轴, 15.主轴承, 16.变速器输入轴, 17.弹性支撑, 18.变速器前轴承, 19.转子前转盘, 20.外壳, 21.变速器后 轴承, 22.变速器输出轴, 23.机架。

具体实施方式

图 1所示为本发明一种电无级变速大型同步风力 电机组的工作原理 图。本发明机组在正常发电时的工作原理如下 : 轮毂 1以一个低转速 nl运 转, 内转子 4和外转子 5共用的一个转子体 7以电网的高速同步转速 nt运 转。 发电机电枢 3由轮毂 1直接驱动, 它与转子体 7上的内转子 4组成一 台发电机, 该发电机电枢 3与内转子 4以相对转速 nt-nl运行发电。 发电 机发出的电经滑环 2引至控制器 I 12, 该控制器将变换后的电能送至控制 器 11 13, 控制器 II 13将变换后的电能送到电动机电枢 6, 电动机电枢 6与 外转子 5组成一台电动机。该电动机电枢是静止的, 由控制器 11 13供电, 控制器 Π 13实时控制外转子 5的转速, 即图中外转子 5以与电网的同步转 速 nt运转。 该电动机转子经转子体 7、 变速器输出轴 22和挠性联轴器 8 驱动同步发电机 9, 发出的电经变压器 10升压后并入电网 11。 上述发电机 电枢 3与内转子 4组成的发电机可以是异步发电机、 永磁发电机, 也可以 是开关磁阻发电机。 电动机电枢 6与外转子 5组成的电动机可以是异步电 动机、 永磁电动机, 也可以是开关磁阻电动机。

图 2所示为本发明一种电无级变速大型同步风力 电机组的结构的一 个实施例。 图中短小的中心线表示不同规格的螺栓。 该风力发电机组包括 风机轮毂 1、 一个电无级变速器和一台常规的同步发电机 9; 电无级变速器 包括一台发电机和一台电动机,该发电机与电 动机共用一个转子体 7,磁路 互相独立; 轮毂轴 14安装在主轴承 15的内环中, 轮毂主轴承 15采用双列 圆锥滚子轴承。 轮毂轴 14的前端与轮毂 1紧固, 后端与发电机轴 16紧固。 滑环 2安装在发电机轴 16上。 发电机电枢 3安装在发电机轴 16上。 由轮 毂 1直接驱动发电机电枢 3。发电机主要由发电机电枢 3与转子体 7上的内 转子 4组成; 电无级变速器中的电动机主要由电动机电枢 6与转子体 7上 的外转子 5组成。 发电机经滑环 2依次与控制器 I 12和控制器 II 13相连。 转子体 7通过变速器输出轴 22、 联轴器 8与常规同步发电机 9相连, 驱动 同步发电机 9发电, 经变压器 10升压后并入电网 11。

在转子体 7前端装有转子前转盘 19, 后端装有变速器输出轴 22。 转子 体 7后端的变速器输出轴 22经挠性联轴器 8与常规同步发电机 9的轴相连。 在电无级变速器的发电机和电动机所共用的转 子体 7的两端分别装有变速 器前轴承 18和变速器后轴承 21, 该前轴承 18 和后轴承 21均为深沟球轴 承或具有等同功能的其它形式轴承。 同步发电机 9为主发电机, 该主发电 机经弹性支撑 17安装于机架 23上。 主轴承 15的外环安装在外壳 20内。 外壳 20与机架 23做成一体, 电动机电枢 6安装在外壳 20内。

上述实施方式例子仅用于说明本发明, 其中各部件的结构、 连接方式、 布置位置等都是可以有所变化。 凡是在本发明技术方案的基础上进行的等 同变换和改进的设计, 均不应排除在本发明的保护范围之外。