一種近海風電場3MW永磁直驅風力發電系統技術方案

本實用新型專利技術涉及一種近海風電場3MW永磁直驅風力發電系統，包括海上發電子系統、陸上電能變流子系統，所述的海上發電子系統包括總控制器、升壓變壓器、整流器，所述的陸上電能變流子系統包括高壓逆變器和大電網，所述的海上發電子系統還包括風輪、永磁直驅發電機、直流局域電網，所述的陸上電能變流子系統還包括高壓逆變器，所述的總控制器分別與風輪、永磁直驅發電機、升壓變壓器、整流器、直流局域電網、高壓逆變器連接，所述的風輪、永磁直驅發電機、升壓變壓器、整流器、直流局域電網依次連接，所述的直流局域電網與高壓逆變器連接，所述的高壓逆變器與大電網連接。與現有技術相比，本實用新型專利技術具有可靠性高、成本低等優點。（*該技術在2020年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種風力發電系統，尤其是涉及一種近海風電場3MW永磁直驅風 力發電系統。
技術介紹
風能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視。其蘊量愈大，全球 的風能約為2. 74X IO9MW,其中可利用的風能為2X IO7MW,比地球上可開發利用的水能總量 還要大10倍，隨著全球經濟的發展，風能市場也迅速發展起來。如圖1所示，現有的海上 風力發電系統一般包括總控制器、升壓變壓器、整流器、風輪、永磁直驅發電機、交流局域電 網、逆變器、大電網，總控制器分別與升壓變壓器、整流器、風輪、永磁直驅發電機、逆變器連 接，風輪、永磁直驅發電機、整流器、逆變器、升壓變壓器、交流局域電網、大電網依次連接， 這種發電系統存在以下缺陷可靠性不高，海上部件比較多，海上的交流局域電網比較復 雜，故障概率比較高，設備投資及運行費用高。
技術實現思路
本技術的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種可靠性高、 成本低的近海風電場3MW永磁直驅風力發電系統。本技術的目的可以通過以下技術方案來實現一種近海風電場;MW永磁直驅風力發電系統，包括海上發電子系統、陸上電能變 流子系統，所述的海上發電子系統包括總控制器、升壓變壓器、整流器，所述的陸上電能變 流子系統包括高壓逆變器和大電網，其特征在于，所述的海上發電子系統還包括風輪、永磁 直驅發電機、直流局域電網，所述的陸上電能變流子系統還包括高壓逆變器，所述的總控制 器分別與風輪、永磁直驅發電機、升壓變壓器、整流器、直流局域電網、高壓逆變器連接，所 述的風輪、永磁直驅發電機、升壓變壓器、整流器、直流局域電網依次連接，所述的直流局域 電網與高壓逆變器連接，所述的高壓逆變器與大電網連接。所述的直流局域電網通過高壓直流電纜與高壓逆變器連接。所述的風輪的直徑為90m。所述的永磁直驅發電機的功率為3000KW。所述的高壓逆變器為三電平逆變器。與現有技術相比，本技術具有可靠性高，海上部件少，在壽命期內不需要更換 大型部件；并使海上風機的直流局域電網變得更簡單、可靠，大大降低故障概率。可以降低 設備投資及運行費用15 25%左右。附圖說明圖1為現有的發電系統的結構示意圖；圖2為本技術的結構示意圖。具體實施方式以下結合附圖和具體實施例對本技術進行詳細說明。實施例如圖2所示，一種近海風電場3MW永磁直驅風力發電系統，包括海上發電子系統2、 陸上電能變流子系統1，所述的海上發電子系統2包括總控制器26、升壓變壓器23、整流器 24、風輪21、永磁直驅發電機22、直流局域電網25，所述的陸上電能變流子系統1包括大電 網12、高壓逆變器11，所述的總控制器26分別與風輪21、永磁直驅發電機22、升壓變壓器 23、整流器24、直流局域電網25、高壓逆變器11連接，所述的風輪21、永磁直驅發電機22、 升壓變壓器23、整流器24、直流局域電網25依次連接，所述的直流局域電網25與高壓逆變 器11連接，所述的高壓逆變器11與大電網12連接。發電系統的各部件參數如下風輪21 直徑90m;葉片數3葉片；葉片材料目芯復合材料；切入風速3m/s ；額定風速12m/s;工作風速范圍3m/s 25m/s ；切出風速25m/s；抗大風能力大于65m/s掃掠面積5024m2；風能利用率彡0. 45 ；調速方式變漿調節；塔架高度圓筒形70m。永磁直驅發電機22型式稀土永磁直驅同步發電機；額定功率3000kW；最大功率2500KVA；額定轉速16r/min；工作轉速范圍10-16r/min ；電機最高頻率16Hz;電機輸出電壓線電壓650VAC-900VAC ；發電機效率彡0.98。升壓變壓器23 :3600KVA/35KV ；高壓逆變器11 :35KV/3600Kffo本專利技術的技術特點(1)永磁直驅發電機22為空心軸，停機時維護人員可從機艙通過空心軸進入葉輪 轂，對風輪內部零件的維護提供了方便。(2)永磁直驅發電機22采用連續繞組，匝間沒有接頭，每相繞組不會因為有接線 點而中斷，避免了繞組連接的加工缺陷，確保了銅線絕緣的高質量無接觸阻抗，避免了易腐4蝕性材料及環境的腐蝕。(3)永磁直驅發電機22采用特殊的分數槽，大大減少了啟動力矩，減少了諧波和 齒磁諧波。磁路設計保證了非常高的功率因數，達到0.99以上。(4)高壓逆變器11采用三電平逆變器，全功率逆變上網。機組的功率因數可以調 整，出廠時一般為1。(5)有低電壓穿越能力，如果電網出現故障(如短路)風力機組可以保持與電網連 接長達3秒鐘，而且可以通過輸入電流對電網電壓做出適當的支持。(6)當啟動程序運行時，風力機以零電流狀態與電網連接，并且可調控的方式運行 到正常功率狀態。(7)海上發電子系統2采用與海上石油鉆井平臺相同的特殊防腐蝕措施，保證機 組在壽命期內不被腐蝕。(9)風輪21采用自研的用木芯、泡沫塑料、玻璃鋼纖維構成的復合材料制造的葉 片，抗疲勞強度高于現在采用的碳纖維復合材料葉片。(10)海上發電子系統2采用密封機艙，風電機組的內部采取了密封措施，發電機 和所有需要散熱的零部件的空冷系統中的空氣通過再循環來實現熱交換，避免外界空氣的 進入。同時在機艙和塔筒內安裝了除濕裝置。永磁直驅發電機22輸出電流接入升壓變壓器23的輸入端，永磁直驅發電機22輸 出電壓為690V，先由升壓變壓器23升至35KV或110KV交流(根據當地電網要求確定)，然 后將35KV或110KV輸出電流經整流器24后并入直流局域電網25，由直流局域電網25經海 底高壓直流電纜輸送到海岸上，上岸后再由高壓逆變器變流11為交流，供當地電網使用， 或者再次升壓至220KV-800KV，可輸送到千里之外，由國家大電網再分配給負載。直流并網可以將大型電力電子設備逆變器從海上轉移到陸地上。這種機型可靠性 高，海上部件少，在壽命期內不需要更換大型部件。并使海上風機的局域網變得更簡單、可 靠，大大降低故障概率。與傳統方式相比可以降低設備投資及運行費用15 25%左右，另外，永磁直驅直流并網型風力發電系統在陸上同樣可以達到高可靠、低成本的 目的。直流輸電是今后大容量輸電的發展方向。根據國家電網評估，直流遠距離輸電的成 本已經比在沿海當地建火電廠從西北運煤發電的成本更低。在直流并網系統中，永磁直驅直流并網型風機不需配逆變器，并網機構簡單可靠， 又有對智能電網的支持能力，肯定是今后發展方向。權利要求一種近海風電場3MW永磁直驅風力發電系統，包括海上發電子系統、陸上電能變流子系統，所述的海上發電子系統包括總控制器、升壓變壓器、整流器，所述的陸上電能變流子系統包括高壓逆變器和大電網，其特征在于，所述的海上發電子系統還包括風輪、永磁直驅發電機、直流局域電網，所述的陸上電能變流子系統還包括高壓逆變器，所述的總控制器分別與風輪、永磁直驅發電機、升壓變壓器、整流器、直流局域電網、高壓逆變器連接，所述的風輪、永磁直驅發電機、升壓變壓器、整流器、直流局域電網依次連接，所述的直流局域電網與高壓逆變器連接，所述的高壓逆變器與大電網連接。2.根據權利要求1所述的一種近海風電場3MW永磁直驅風力發電系統，其特征在于，所 述的直流局域電網通過高壓直流電纜與高壓逆變器連接。3.根據權利要求1所述的一種近海風本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種近海風電場３ＭＷ永磁直驅風力發電系統，包括海上發電子系統、陸上電能變流子系統，所述的海上發電子系統包括總控制器、升壓變壓器、整流器，所述的陸上電能變流子系統包括高壓逆變器和大電網，其特征在于，所述的海上發電子系統還包括風輪、永磁直驅發電機、直流局域電網，所述的陸上電能變流子系統還包括高壓逆變器，所述的總控制器分別與風輪、永磁直驅發電機、升壓變壓器、整流器、直流局域電網、高壓逆變器連接，所述的風輪、永磁直驅發電機、升壓變壓器、整流器、直流局域電網依次連接，所述的直流局域電網與高壓逆變器連接，所述的高壓逆變器與大電網連接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：賈大江，
申請(專利權)人：上海萬德風力發電股份有限公司，
類型：實用新型
國別省市：31