一种混合励磁发电机与感应发电机共轴联合运行发电机

摘要

本发明公开了一种混合励磁发电机与感应发电机共轴联合运行发电机，包括：风轮、混合励磁风力发电机、感应发电机、变流器、风速测量装置、开关盒控制器和开关盒，所述风轮和混合励磁风力发电机转子、感应发电机转子同轴，所述混合励磁风力发电机由永磁体和电励磁绕组共同励磁；所述风速测量装置检测风速，通过控制器控制开关盒，在低风速时，只运行混合励磁风力发电机，而同轴的感应发电机空载运行，在中风速时，混合励磁发电机不发电，作为补偿机对感应发电机进行无功补偿，不需要备用电容，在高风速时，混合励磁发电机和感应发电机联合运行；混合励磁风力发电机、感应发电机分别通过开关与变流器连接。本发明具有结构简单，可靠性、安全性与稳定性高特点。

说明书

技术领域

本发明涉及电气技术领域，尤其涉及一种混合励磁发电机与感 应发电机共轴联合运行发电机。

背景技术

传统永磁风力发电机依靠永磁体励磁，而现有的永磁体由于受 到温度、振动、氧化等退磁影响，发电机的可靠性受到挑战，特别 是受振动的影响，永磁体的磁能积将逐年下降，减少风力发电机有 效使用寿命。温度退磁也是非常大的问题，每一温度下永磁体的退 磁曲线点都不同，将影响发电机的端电压，以及风力发电机在不同 风速下的发电功率。由于永磁风力发电机低速时电压非常小，而逆 变器逆变时要求一定高的电压，普通永磁风力发电机很难达到。此 外，永磁发电机由于励磁不能改变，它的电压调整率非常大。对于 不同风速工况，传统永磁风力发电机对风能的捕获能力较差。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是如何提高风力发电机的使用寿命 和对风能的捕获能力。

为了解决以上技术问题，本发明公开了一种混合励磁发电机与 感应发电机共轴联合运行发电机，包括：风轮、混合励磁风力发电 机、感应发电机、变流器、风速测量装置、开关盒控制器和开关盒， 所述风轮和混合励磁风力发电机转子、感应发电机转子同轴，所述 混合励磁风力发电机由永磁体和电励磁绕组共同励磁；所述风速测 量装置检测风速，通过控制器控制开关盒，在低风速时，只运行混 合励磁风力发电机，而同轴的感应发电机空载运行，在中风速时， 混合励磁发电机不发电，作为补偿机对感应发电机进行无功补偿， 不需要备用电容，在高风速时，混合励磁发电机和感应发电机联合 运行；混合励磁风力发电机、感应发电机分别通过开关与变流器连 接。

进一步，作为一种优选，混合励磁发电机的功率与感应发电机 的功率比为1：2。

进一步，作为一种优选，永磁磁钢与电励磁绕组的数量比在1： 2至1：5。

进一步，作为一种优选，所述变流器进一步包括整流器和逆变 单元，在低风速时，变流器中的整流器输出直流电，供给混合励磁 风力发电机的电励磁绕组，以控制直流励磁电流的大小。

本发明和现有技术相比所具有的有益效果：

本发明通过采用混合励磁发电机与感应发电机共轴联合运行的 风力发电技术在低风速时可以调节混合励磁发电机端电压，克服永 磁发电机电压不可调节的缺点，使得逆变器制造比较简单。此外， 发电机的电压调整率非常小。在中风速时，混合励磁发电机不发电， 作为补偿机对感应发电机进行无功补偿，不需要备用电容。在高风 速时，实现两种发电机联合发电。通过两种发电机较佳的功率适配， 不仅节约成本，而且使得该新型风力发电系统在不同风速下均可获 得最佳的功率输出，有效的提高风力发电系统的可靠性、安全性与 稳定性。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更 好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明 的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本 发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明 的不当限定，其中：

图1为混合励磁发电机与感应发电机共轴联合发电系统框图。

图2为混合励磁发电机与感应发电机共轴联合发电系统转子结 构示意图。

图3为混合励磁发电机转子励磁绕组结构示意图。

具体实施方式

参照图1-3对本发明的实施例进行说明。

为使上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图 和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-3所示，一种混合励磁发电机与感应发电机共轴联合 运行发电机，包括：风轮15、混合励磁风力发电机1、感应发电机2、 变流器3、风速测量装置12、开关盒控制器13和开关盒14，所述变 流器包括整流器9和逆变单元11，在低风速时，变流器中的整流器 9输出直流电，供给混合励磁风力发电机的电励磁绕组6，以控制直 流励磁电流的大小，所述风轮15和混合励磁风力发电机1转子4、 感应发电机2转子7通过驱动转轴8连接，所述混合励磁风力发电 机1由永磁体5和电励磁绕组6共同励磁；所述风速测量装置12检 测风速，通过控制器13控制开关盒14，在低风速时，只运行混合励 磁风力发电机，而同轴的感应发电机空载运行，在中风速时，混合 励磁发电机不发电，作为补偿机对感应发电机进行无功补偿，不需 要备用电容，在高风速时，混合励磁发电机和感应发电机联合运行； 混合励磁风力发电机、感应发电机分别通过开关与变流器连接。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人 员应当理解，这些具体实施方式仅是举例说明，本领域的技术人员 在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以对上述方法和系统的 细节进行各种省略、替换和改变。例如，合并上述方法步骤，从而 按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则 属于本发明的范围。因此，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。