兆瓦级双馈风力发电机转子同心式不等匝六相交流绕组

摘要

本发明涉及一种兆瓦级双馈风力发电机转子同心式不等匝六相交流绕组，其中转子槽数60槽，极数4极，相数6相，这种6相绕组由两个星形互移30°电角度，是将空间分布为60°相带的三相星形绕组分成两个30°相带星形绕组，且空间互差30°电角度。各绕组的一端A10,B10,C10,A20,B20,C20接成公共点O点，不引出，各绕组的另一端A1,B1,C1,A2,B2,C2分别引出；同时A2,B2,C2分别与A1,B1,C1位移30°电角度。这种绕组的利用率比传统波绕组提高16.2%，磁势谐波减少55.3%，发电品质提高，温升降低，效率提高，经济性和可靠性也都有所提高。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力设备，尤其是一种兆瓦级双馈风力发电机的转子同心式不等匝六相交流绕组。

背景技术

现1.5兆瓦级双馈风力发电机转子60槽4极3相，转子绕组设计成波绕组，存在以下缺点：

1 虚槽的存在使绕组系数低，浪费了导线，不经济；

2 磁势波形差，转子磁势波形含有丰富的谐波，损耗大，发热严重，温升高，而且发电机品质差；

3 逆变器容量需要裕度大，不经济，且易发生损坏；

4 转子槽形为开口槽，齿谐波严重；

上述缺点，亟待改善，本发明是从转子绕组新结构方面来进行改进设计的。

发明内容

本发明的目的就是设计一种转子同心式不等匝双层双Y移30°六相交流绕组，基波绕组系数提高，而形成的磁势谐波大大减少，使转子磁势波形高度正弦化，以减少谐波损耗，减少发热，降低温升，提高发电品质和提高效率，使配套的逆变器的容量减少，提高可靠性和经济性。

技术方案：一种兆瓦级双馈风力发电机转子同心式不等匝六相交流绕组，转子槽数60槽，极数4极，相数6相，这种6相绕组由两个互移30°电角度三相星形绕组组成（转子绕组设计成双Y移30°六相交流绕组），其中：

第一个三相星形绕组A1A10,B1B10,C1C10是一种同心式单层绕组，有两种节距，第一种节距为14，每圈5匝，第二种节距为12，每圈2匝，每种节距的线圈数相同，每相8圈，三相24圈；

第二个三相星形绕组A2A20,B2B20,C2C20, 是一种同心式单双层绕组，也有两种节距，第一种节距为15，每圈3匝，第二种节距为13，每圈5匝，每种节距的线圈数相同，每相8圈，三相24圈；

各绕组的一端A10,B10,C10,A20,B20,C20接成公共点O点，不引出，各绕组的另一端A1,B1,C1,A2,B2,C2分别引出；同时A2,B2,C2分别与A1,B1,C1位移30°电角度。

具体地，转子绕组设计成双Y移30°六相交流绕组，也即六相双星形互移30°电角度的绕组，是将空间分布为60°相带的三相星形绕组分成两个30°相带星形绕组，且空间互差30°电角度。该六相绕组的布置每个星形产生的磁势谐波次数为V=6K±1（K=0，1，2，…）,其中K=0时，即V=1为两个星形产生的基波基本一致，而K为奇数时，也即5，7，…次等谐波两个星形相减，故基本使5，7，…等次谐波很小；对于K=2，4，…为偶数时，也即11，13，23，25，…等次谐波两个星形是相加的，为了消除K=2，4，…偶数时也即11，13，23，25，…等谐波，应当使每个星形中的该种次谐波极小，这样两个星形绕组形成的磁势就将5，7，11，13，17，19，23，25，…等所有的谐波都极大地削弱了，也即两个星形形成的磁势波形就是高度正弦化了。这就达到了发明的目的。

本发明的有益效果：基波绕组系数提高，而形成的磁势谐波大大减少，使转子磁势波形高度正弦化，以减少谐波损耗，减少发热，降低温升，提高发电品质和提高效率，使配套的逆变器的容量减少，提高可靠性和经济性。本发明的绕组方案使绕组的利用率比传统波绕组提高16.2%，磁势谐波减少55.3%，发电品质提高，温升降低，效率提高，经济性和可靠性也都有所提高。

附图说明

图1为本发明的第一个星形三相单层绕组布置图；

图2为本发明的第二个星形三相单双层绕组布置图；

图3为本发明的双星形移30°电角度的六相绕组布置图。

具体实施方式

实施例一：参见图1、图2、图3，将本发明兆瓦级双馈风力发电机转子同心式不等匝六相交流绕组应用实施一台4极1.5MW双馈风力发电机，转子槽数60槽，每极每相槽数q=5，六相双星形互移30°电角度的绕组结构。

图1为第一个星形三相单层绕组A1,B1,C1绕组布置图，由A1A10,B1B10,C1C10构成，三相绕组中的A1A10绕组，称为A1相绕组，这个绕组是一种单层绕组，有两种节距，第一种节距为14，为2-                                                ；31-；32-；1-；第二种节距为12，为3-；30-；33-；60-；第一种绕组每相共4圈，每圈5匝，第二种绕组每相也为4圈，每圈2匝；引出线标记为A1A10;同理，B1相绕组标记也为B1B10; C1相绕组标记为C1C10;B1,C1相的线圈数以及匝数都与A1相相同，A1,B1,C1三相互差120°电角度。

图2为第二个星形三相单双层绕组A2,B2,C2绕组布置图，由A2A20,B2B20,C2C20构成，三相绕组中的A2A20绕组，称为A2相绕组，这个绕组是一种同心式单双层绕组，有两种节距，第一种节距为15，即4-；-34；34-；-4，每相共4圈，每圈3匝，；第二种节距为13，即5-；33-；35-；3-，每相共4圈，每圈5匝，引出线标记为A2A20;同理，B2相绕组标记为B2B20; C2相绕组标记为C2C20;B2,C2相的线圈数以及匝数都与A2相相同，A2,B2,C2三相互差120°电角度。

图3是双星形移30°电角度六相绕组布置图，A1,B1,C1三相互差120°电角度，A2,B2,C2三相互差120°电角度，A2,B2,C2分别与A1,B1,C1互差30°电角度，各相的A10,B10,C10,A20,B20,C20共接形成中点O，不引出，对外为六相A1,A2,B1,B2,C1,C2与变频器之六相输出相接，变频器供应的六相电源应与此相适应。

这样形成的六相双星形移30°电角度的绕组，形成的磁势谐波是高度正弦性的。

经计算，本发明的磁势谐波仅为原设计的44.7%，这样达到了发明的目的。为了适应新型绕组转子槽形由开口方形槽改为半闭口梨形槽，槽漏抗减少，齿谐波也大大减轻，对发电品质有明显提高。基波绕组系数由原来0.9358提高到0.9788，提高4.6%，原虚槽占有10%，故绕组利用率提高16.2%，经济性大为提高。