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水力風力兩用發電機

圖文 更新时间:2024-08-23 08:39:09

上文講述新發明雙轉子交聯電機可作為本身是混動器的分流混動電機,可作為帶差速功能的電動機。本文講述新發明雙定子新交聯電機是國際領先的風力發電機。

所述交聯,是電機研發的一個方向。現有的交聯主要是雙轉子電機,是把兩部電機的轉子複合在一起,再使一個定子轉起來,形成僞交聯。例如永磁雙轉子電機具有外定子和轉起來的定子即内轉子,中間設置中轉子,中轉子外側永磁塊面向外定子,中轉子内側永磁塊面向内轉子,内轉子電樞繞組經集電環電刷與電控電路連接。僞交聯本質上是兩部電機。

業内不知道新發明的交聯形式,比如單定子雙轉子,這是上文所述的雙轉子交聯電機;又比如雙定子單轉子,這是本文主角。業内也忽略了現有的交聯形式,單定子雙轉子的雙饋異步風力發電機。下面先講講這種雙饋異步電機。

普通風力發電機,風輪連接轉子,定子發電,發電頻率随風輪轉速而變化;所發的電必須經過變頻,與電網同頻後才能并入電網。雙饋異步風力發電機,也是風輪連接轉子輸入機械轉速,定子發電,所發電頻率恒定便于并網。其轉子設置變流繞組,經三套集電環電刷與變流器連接,通過變流形成轉速可控的變流磁場。電機中有三種轉速形成交聯特性,即:定子磁場轉速=轉子機械轉速 變流磁場轉速。

從這個交聯特性公式可知,雙饋異步電機是現有電機中少有的真交聯,交聯形式是單定子雙轉子,它的一個轉子應該看作是分為機械和變流磁場這兩個部分,兩部分各有不同轉速。

當風輪轉速變緩發電頻率将下降時,變流器控制變流磁場轉速為正值,可提升定子磁場轉速,維持發電頻率不變,發電恒頻并網。當風輪轉速加快發電頻率将上升時,變流器控制變流磁場轉速為負值,可調低定子磁場轉速,維持發電頻率不變。雙饋異步風力發電機性能明顯好于普通風力發電機,但采用集電環電刷導緻其運行維護成本上升。

雖然都是單定子雙轉子,但上文所述新雙轉子交聯電機與雙饋異步發電機不同,其轉子真的是兩個不同的轉子實體,形成的交聯特性公式也不同,關鍵是不設集電環電刷,可作為本身是混動器的分流混動電機,可作為帶差速功能的電動機。

本文又提出一種新交聯形式,就是雙定子單轉子的新交聯電機。新交聯電機結構如下圖:

水力風力兩用發電機(雙定子交聯電機是國際領先的風力發電機)1

圖中,1橙色的是定子,具有定子電樞繞組和定子磁場,2綠色的是轉子,3藍色的是内定子,具有變流繞組和變流磁場。控制電路控制定子電樞繞組和定子磁場,變流器連接内定子變流繞組、形成轉速可控的内定子變流磁場,以轉子連接風輪輸入機械轉速,就構成了風力發電機。

新交聯電機中有三種轉速形成交聯特性,即:定子磁場轉速=轉子轉速 内定子變流磁場轉速。支撐這種交聯特性公式的電機結構非常特殊,業内還不知道這種結構,這是新發明的技術核心。

新交聯電機與雙饋異步風力發電機相比,兩者的交聯特性公式基本一緻。新交聯電機,當風輪轉速變緩時,變流器控制内定子變流磁場轉速為正值,可提升定子磁場轉速,維持發電頻率不變,發電恒頻并網。當風輪轉速加快時,變流器控制内定子變流磁場轉速為負值,可調低定子磁場轉速,維持發電頻率不變。

新交聯電機的内部電磁運行原理是同步電機,其變流繞組設置于内定子上,不需要集電環電刷就可連接變流器。沒有集電環電刷的耗損,節約了運行維護成本,性能優于雙饋異步電機。新雙定子交聯電機是國際領先的風力發電機,且還有進化的空間。

現有的僞交聯雙轉子電機和雙饋異步電機都需要集電環電刷,運用範圍局限大。我們上文所述雙轉子交聯電機和本文所述雙定子交聯電機都不需要集電環電刷,在混動電機、差速電機和風力發電機三個領域形成了跨越突破。

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