[發(fā)明專利]風(fēng)力渦輪機(jī)的操作方法、控制器以及電機(jī)的線圈裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110191434.0
• 申請(qǐng)日: 2011-06-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102368644A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-03-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: H·肖爾特-瓦辛克
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號(hào): H02K3/28
• 分類號(hào): H02K3/28;F03D7/00
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 朱鐵宏;曹若

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)內(nèi)容涉及一種用于操作風(fēng)力渦輪機(jī)的方法。此外，本公開(kāi)內(nèi)容涉及一種用于電機(jī)的線圈裝置(或布置)，以及用于風(fēng)力渦輪機(jī)的控制器。

背景技術(shù)

風(fēng)力渦輪機(jī)可使用永磁發(fā)電機(jī)和電激勵(lì)同步和/或異步發(fā)電機(jī)。在一些實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)具有一個(gè)或多個(gè)定子繞組，在其中轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)感生電壓。通常，感生電壓與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度成正比，且還與永磁體的磁場(chǎng)成正比。風(fēng)力渦輪機(jī)可使用永磁發(fā)電機(jī)代替電激勵(lì)同步或異步發(fā)電機(jī)來(lái)改善系統(tǒng)效率，尤其是在部分負(fù)載下，以及在一些實(shí)施例中，增加風(fēng)力渦輪機(jī)的年能量產(chǎn)出(AEP)。在一些實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)具有一個(gè)或多個(gè)定子繞組，在其中磁體、尤其是永磁體的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)感生電壓。

在典型的使用中，風(fēng)力渦輪機(jī)的發(fā)電機(jī)電性地連接到電網(wǎng)上，具體是經(jīng)由逆變器(inverter)。通常，電網(wǎng)操作人員需要將最小電壓供給至電網(wǎng)，以便在產(chǎn)生的電流高于所述最小電壓的情況下將風(fēng)力渦輪機(jī)連接到電網(wǎng)上。

例如，風(fēng)力渦輪機(jī)的逆變器僅可在預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度操作范圍內(nèi)操作。因此，在操作期間，發(fā)電機(jī)的輸出電壓可適應(yīng)于逆變器或轉(zhuǎn)換器的輸入操作范圍。通常，發(fā)電機(jī)的輸出電壓取決于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度，尤其是在永磁發(fā)電機(jī)的情況下。由于風(fēng)速不可控制，且因此風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)力轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度不可控制，故風(fēng)力渦輪機(jī)可連接到電網(wǎng)上的時(shí)間取決于風(fēng)速。此外，在風(fēng)力轉(zhuǎn)子的高旋轉(zhuǎn)速度下，發(fā)電機(jī)通常產(chǎn)生高電壓。通常，電壓越高，則轉(zhuǎn)子的鐵損耗便越高。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上文，提供了一種用于操作具有發(fā)電機(jī)的風(fēng)力渦輪機(jī)的方法，該發(fā)電機(jī)對(duì)于各相而言均具有多個(gè)線圈，其中，各相的多個(gè)線圈均包括含有至少兩個(gè)線圈的至少一個(gè)線圈組，該線圈組包括含有至少一個(gè)線圈的至少兩個(gè)子組，其中，發(fā)電機(jī)具有線圈組的線圈電性地串聯(lián)連接的第一狀態(tài)，以及發(fā)電機(jī)具有至少兩個(gè)子組切換成電性地并聯(lián)的第二狀態(tài)；該方法包括：改變發(fā)電機(jī)的狀態(tài)。

根據(jù)另一方面，提供了一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)的電機(jī)的線圈裝置，該電機(jī)對(duì)于各相而言均具有多個(gè)線圈，其中，各相的多個(gè)線圈均包括含有至少兩個(gè)線圈的至少一個(gè)線圈組，該線圈組包括含有至少一個(gè)線圈的至少兩個(gè)子組，其中，電機(jī)具有線圈組的線圈電性地串聯(lián)連接的第一狀態(tài)，以及電機(jī)具有至少兩個(gè)子組切換成電性地并聯(lián)的第二狀態(tài)。

根據(jù)另一方面，提供了一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)的控制器，該風(fēng)力渦輪機(jī)包括發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)對(duì)于各相而言均具有多個(gè)線圈，其中，各相的多個(gè)線圈均包括含有至少兩個(gè)線圈的至少一個(gè)線圈組，該線圈組包括具有至少一個(gè)線圈的至少兩個(gè)子組，其中，發(fā)電機(jī)具有線圈組的線圈電性地串聯(lián)連接的第一狀態(tài)，以及發(fā)電機(jī)具有至少兩個(gè)子組切換成電性地并聯(lián)的第二狀態(tài)；其中，控制器適于產(chǎn)生用于改變發(fā)電機(jī)狀態(tài)的信號(hào)。

通過(guò)從屬權(quán)利要求、說(shuō)明以及附圖，本發(fā)明的其它方面、優(yōu)點(diǎn)和特征將是明顯的。

附圖說(shuō)明

在包括參照附圖的余下說(shuō)明書(shū)中向本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更為具體地闡述了包括其最佳模式的完整和能夠?qū)嵤┑墓_(kāi)內(nèi)容，在附圖中：

圖1為示例性風(fēng)力渦輪機(jī)的一部分的透視圖；

圖2為適于結(jié)合圖1中所示的風(fēng)力渦輪機(jī)使用的示例性電氣及控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖；

圖3示意性地示出了發(fā)電機(jī)的實(shí)施例；

圖4示意性地示出了處于第一狀態(tài)的發(fā)電機(jī)定子電路的實(shí)施例；

圖5示意性地示出了處于第二狀態(tài)的圖4中的電路；

圖6示意性地示出了處于第一狀態(tài)的發(fā)電機(jī)定子電路的另一實(shí)施例；

圖7示意性地示出了處于第二狀態(tài)的圖6中的電路；

圖8示意性地示出了處于第一狀態(tài)的發(fā)電機(jī)定子電路的另一實(shí)施例；

圖9示意性地示出了處于第二狀態(tài)的圖8中的電路；

圖10示意性地示出了處于第三狀態(tài)的圖8中的電路；

圖11示出了用于操作風(fēng)力渦輪機(jī)的方法實(shí)施例的流程圖。

零件清單

100風(fēng)力渦輪機(jī)

102機(jī)艙

104塔架

106轉(zhuǎn)子

108葉片

110轂

112低速軸

114齒輪箱

116高速軸

118發(fā)電機(jī)

120發(fā)電機(jī)定子

122發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子

200電氣及控制系統(tǒng)

202渦輪控制器

206定子同步開(kāi)關(guān)

208定子母線

210功率轉(zhuǎn)換組件

214電路斷路器

216系統(tǒng)母線

220功率轉(zhuǎn)換器