混合型风力发电机组
专利汇可以提供混合型风力发电机组专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种混合型 风 力 发 电机 组，其包括： 轮毂 ；安装在轮毂上的 叶片 ；双馈发电机，双馈发电机的 转子 电连接有 变频器 ，双馈发电机的 定子 与 电网 直接电连接；小功率发电机，小功率发电机的定子电连接有变频器；两个变频器与双馈发电机、小功率发电机连接的相反一端分别独立与电网电连接；双馈发电机与小功率发电机的转子同轴连接后经 齿轮 箱与轮毂连接。由于混合使用大功率双馈发电机和小功率发电机(永磁 同步发电机 或鼠笼异步发电机)及与二者适应的变频器来发电，通过合理分配负载给各发电机，极大拓宽了叶片转速的可调范围，从而在低风速直至额定风速时，叶片保持最佳 叶尖速比 ， 风能 利用系数保持恒定最佳，传动链保持高效率并具有一定的冗余功能。，下面是混合型风力发电机组专利的具体信息内容。
1、一种混合型风力发电机组，其特征在于，其包括：轮毂；安装在所述轮毂上能随风转动的叶片；双馈发电机，所述双馈发电机的转子电连接有变频器，所述双馈发电机的定子与电网直接电连接；小功率发电机，所述小功率发电机的定子电连接有变频器；所述两个变频器与所述双馈发电机、小功率发电机连接的相反一端分别独立与所述电网电连接；所述双馈发电机与所述小功率发电机的转子同轴连接后经齿轮箱与所述轮毂连接。
2、 根据权利要求l所述的混合型风力发电机组，其特征在于，所述两个变 频器均包括有与所述双馈发电机、小功率发电机电连接的机侧变频器及与所述 电网电连接的网侧变频器。
3、 根据权利要求l所述的混合型风力发电机组，其特征在于，所述小功率发电机连接的所述变频器包括有与所述小功率发电机电连接的二极管整流器及 与所述电网电连接的网侧变频器。
4、 根据权利要求2或3所述的混合型风力发电机组，其特征在于，所述两个变频器的所述网侧变频器为共直流母线连接。
5、 根据权利要求1至3中任意一项所述的混合型风力发电机组，其特征在 于，所述两个变频器包含有同一套网侧变频器。
6、 根据权利要求l所述的混合型风力发电机组，其特征在于，所述双馈发 电机与所述小功率发电机安装在一个机壳内。
7、 根据权利要求l所述的混合型风力发电机组，其特征在于，所述小功率 发电机为永磁同步发电机或鼠笼异步发电机。
混合型风力发电机组
技术领域
现有的风力发电机组技术按照发电机转速可调与否，可分为两大类：定速 和变速技术方案。
1、 兆瓦级以下的风力发电机组大多釆用定速技术方案。 定速技术方案的风力发电机组主要包括：叶片、轮毂、齿轮箱和异步发电范围。
由于没有调速装置变频器，釆用定速技术方案的风力发电机组，其发电机 转速变化范围较小，低风速时风能利用系数较低。
2、 兆瓦级以上的风力发电机组，大多釆用变速技术方案。相对于定速风力 发电机组，在低风速时风能利用系数有不同程度的提高。
釆用变速技术的主流风力发电技术方案主要为以下两种： 第一种技术方案，常称为双馈型技术方案，主要包括：叶片、轮毂、齿轮
箱、双馈发电机和变频器。
第二种技术方案，常称为直驱型技术方案，主要包括：叶片、轮毂、永磁
同步发电机或外励磁同步发电机和变频器。
其中双馈型技术方案的主要优势是：成本低，易实现，综合性价比好。 出于降低变频器容量、成本和发电效率考虑，双馈型技术方案中双馈发电
机的转速范围一般只有同步转速的正负30%，从而导致低风速时风能利用系数降低。直驱型技术方案的主要优势是：省去了齿轮箱；相对于双馈型技术方案而 言，转速范围稍宽，低风速时风能利用系数有一定程度提高；由于采用低速发 电机，直驱型风力发电机组的整机价格相对于双馈型风力发电机组的整机价格 显著上升。
出于降低变频器成本的考虑，直驱型技术方案的机侧变频器可釆取二极管 整流加升压电路（boostcircuit),因此同步发电机转速不能太低，从而导致低风 速时风能利用系数降低。
以上技术方案及其若干种变形的共同特点为：
1、 采用单一发电机发电。
2、 在可接受的成本范围内，很难调节发电机在极低转速下的运行，低风速 时风能利用系数都会明显降低。
3、 由于转速范围的限制，风力发电机组只能保持某一风速段下风能利用系 数恒定最佳，为增大低风速下风力发电机组的发电量， 一般设定该风速段的最 高风速值比额定风速低些，因此实际风力发电机组中，较低风速和接近额定风 速时，风能利用系数都比较低。
4、 低速时由于发电量较小，传动链（含齿轮箱、发电机和变频器）的效率 显著降低。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种混合型风力发电机组，利用该 风力发电机组在低风速直至额定风速时，能实现风能利用系数保持恒定最佳， 传动链保持高效率且具有一定的冗余功能。
本实用新型中的混合型风力发电机组包括
轮毂；
安装在所述轮毂上能随风转动的叶片；
双馈发电机，所述双馈发电机的转子电连接有变频器，所述双馈发电机的 定子与电网直接电连接；小功率发电机，所述小功率发电机的定子电连接有变频器； 所述两个变频器与所述双馈发电机、小功率发电机连接的相反一端分别独
立与所述电网电连接；
所述双馈发电机与所述小功率发电机的转子同轴连接后经齿轮箱与所述轮 教连接。
所述两个变频器均包括有与所述双馈发电机、小功率发电机电连接的机侧
变频器及与所述电网电连接的网侧变频器。
所述小功率发电机连接的所述变频器包括有与所述小功率发电机电连接的
二极管整流器及与所述电网电连接的网侧变频器。 所述两个变频器的所述网侧变频器为共直流母线连接。 所述两个变频器包含有同一套网侧变频器。 所述双馈发电机与所述小功率发电机安装在一个机壳内。 所述小功率发电机为永磁同步发电机或鼠笼异步发电机。
采用上述技术方案所获得的有益效果是：
1、 低风速直至额定风速时，叶片保持最佳叶尖速比，风能利用系数保持恒
定最佳；
2、 低风速时，虽然发电量较小，但通过切换至小功率发电机和对应的小变 频器，传动链效率仍保持较高。
3、 本技术方案还具有一定的冗余功能：当一台发电机及其相适应的变频器 损坏时，通过投入另一台发电机及其相适应的变频器运行，仍能保持风力发电 机组处于发电状态。
4、 相对于直驱型技术方案成本低。
5、 容易实现低电压穿越功能。
附图说明
图1是混合型风力发电机组的组成示意图。具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型中的具体实施例作进一步详细说明。
如图l所示，本实用新型的混合型风力发电机组包括有轮毂2、安装在轮毂
2上能随风转动的叶片1、双馈发电机5、小功率发电机8、电连接双馈发电机5 的变频器ll、电连接小功率发电机8的变频器14及齿轮箱3。小功率发电机8 为永磁同步发电机或鼠笼异步发电机。
双馈发电机5的转子7与变频器11电连接，双馈发电机5的定子6直接接 入电网17。小功率发电机8的定子9与变频器14电连接。变频器ll、 14与双 馈发电机5、小功率发电机8连接的相反一端分别独立与电网17电连接。双馈 发电机5的转子7与小功率发电机8的转子10同轴连接，二者连接的前后位置 不限，且双馈发电机5与小功率发电机8可以设置在一个机壳内；双馈发电机5 与小功率发电机8同轴连接后还连接有齿轮箱3的高速输出轴4 一端。齿轮箱3 的输入端连接有轮毂2，轮毂2周缘布设能随风转动的叶片1。由此组成本实用 新型的混合型风力发电机组的完整结构。
变频器U包含与双馈发电机5电连接的机侧变频器13和与电网17电连接 的网侧变频器12;变频器14包含与小功率发电机8电连接的机侧变频器16和 与电网17电连接的网侧变频器15。其中，机侧变频器16也可以由二极管整流 器替代；而网侧变频器12、 15可以分别独立与电网17电连接，也可以为共直 流母线连接（图中未示出），或是两个变频器11、 14可以共用一套网侧变频器 (图中未示出）。
当风速较小时，由小功率发电机8发电；当中等风速时，由大功率双馈发 电机5发电，此时小功率发电机8可以退出，也可以仍保持发电状态，从而与 大功率双馈发电机5合理分配负载并保持转速同步；当风速较大直至额定风速 时，两台发电机一起运行来发电；大于额定风速时，通过变桨来限制功率。
通过合理分配负载给各发电机，极大拓宽了叶片1转速的可调范围，从而 在低风速直至额定风速时，叶片1保持最佳叶尖速比，风能利用系数保持恒定最佳，传动链（包括齿轮箱3、双馈发电机5和小功率发电机8、变频器11和 变频器14)保持高效率，并且还具有一定的冗余功能。
小功率发电机8容量可取风力发电机组整机容量的1/8至1/2较佳，双馈发 电机5容量可取风力发电机组整机容量的1/2至7/8较佳。
本实用新型的混合型风力发电机组的控制方法如下：
1、 当风速达到切入风速时（l-2m/s)，启动小功率发电机8 (永磁同步发电 机或鼠笼异步发电机）。
2、 当风速较小时， 一直运行小功率发电机8;叶片1的转速随风速变化而 变化，保持最佳叶尖速比，获取最大风能利用系数。
3、 当中等风速时，投入大功率双馈发电机5，此时小功率发电机8可以退 出运行；也可以仍保持工作状态，与大功率双馈发电机5合理分配负载并同步 转速；叶片1转速随风速变化而变化，保持最佳叶尖速比，获取最大风能利用 系数。
4、 当风速较大直至额定风速，大功率双馈发电机5和小功率发电机8同时 保持工作状态，二者转速同步并合理分配负载；叶片1转速随风速变化而变化， 保持最佳叶尖速比，获取最大风能利用系数。
5、 当风速超过额定风速后，需要通过变桨来使功率保持恒定，此时叶片1 的转速不再增长。
以上所述仅为本实用新型的较佳具体实施例，并非用来局限本实用新型的 专利范围，凡运用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变化，均同理 包含于本实用新型的范围内。
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