[發明專利]用于風能發電設備的變槳系統

無效

• 申請號: 201110248495.6
• 申請日: 2011-08-26
• 公開（公告）號: CN102384029A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: F.伯托洛蒂;T.比爾特爾;K.斯特曼
• 申請（專利權）人: SSB風系統兩合公司
• 主分類號: F03D7/04
• 分類號: F03D7/04
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 侯宇

技術領域

本發明涉及一種風能發電設備，其包括帶有至少一個角度可調的風輪葉片的風輪；發電機，該發電機可直接或間接地與風輪耦連以產生電能，并且可直接或間接地與電網耦連以提供電功率；至少一個用于調節所述角度可調的風輪葉片的風輪葉片調節裝置，該風輪葉片調節裝置由帶有至少一個交流電動機的變槳驅動器組成，該交流電動機可通過功率電子器件與電源耦連；與功率電子器件耦連的、控制和/或調節風輪葉片調節裝置的第一控制和調節裝置。本發明尤其還涉及一種用于所述風能發電設備的風輪葉片調節裝置(變槳系統)。

背景技術

現代的風力發電設備包括可旋轉地支承在風輪上的風輪葉片，其中可以通過單獨地改變葉片角而針對每個風輪葉片改變風的迎角。例如由DE?10338127B4已知一種這樣的“變槳控制的風力發電設備”。該驅動器與交流電網連接并且包括一個直流電動機，該直流電動機配屬有用于調節風輪葉片的控制和調節裝置以及功率電子器件，該功率電子器件基本上由一個整流器單元和一個變流器單元組成。

在電網故障或停電時必須確保直流驅動器(DC驅動器)的電源至少在短時間內保持不變。因此，每個驅動器具有一個形式為蓄電池或電能儲存器的直流電源，其在電網故障時直接與驅動電機連接。受到風能發電設備的上級控制和/或調節裝置的控制指令觸發，各風輪葉片將旋轉到停機或順槳位置(應急運行)并且由此關閉設備。在直流驅動器(DC驅動器)中還附加地具有一個開關裝置，它可以連接直流電源與配屬于直流電動機的功率電子器件，由此也可以附加地對風輪葉片進行受控或可調的間接調整，而不必如在上述直接控制中那樣關閉設備。

相比于要么具有三相交流電機要么具有伺服電機作為主要驅動元件的傳統交流驅動器(AC驅動器)，直流驅動器具有簡單的轉速和轉矩的控制和調節裝置。此外，直流驅動器可以在“應急運行”時直接或間接地(通過功率電子器件中的直流部分)與獨立于電網的直流電源連接。相對簡單的轉矩和速度的控制和調節使得這種驅動器在以前并且在今日也還非常具有吸引力。然而直流電機容易出故障并且由于具有整流裝置而需要更多的維護。

然而由于微型控制器件和功率電子器件的改善，近些年來取代直流驅動器而優選將交流驅動器(AC驅動器)用于葉片調節，交流驅動器具有交流電機或三相交流電機作為主要驅動元件。這種電機更容易維護，不具有整流裝置并且大多成本也更加低廉。

在發生故障或停電而切換至上述“應急運行”的情況下，AC電機不能像DC電機那樣和獨立于電網的直流電源直接耦連，只能間接地通過配屬于AC電機的變流器單元進行耦連，也就是說直流電必須首先轉換為相應的交流值。在功率電子器件出現故障時甚至根本不能進行AC驅動器的“應急運行”。

DE?60311896T2示出了一種基于直流驅動器的風能發電設備，該直流驅動器具有帶至少兩個變流器的冗余的變槳系統，所述變流器設置為用于控制變槳系統的功率控制單元。每個驅動器分別只配屬有一個變流器。在一個變槳系統出現故障時，通過開關裝置橋接第一變流器并且使冗余的變流器開始工作。在切換的情況下，變槳系統的整個功率電子器件直接接通到各DC電機上。相應地需要耗費地設計開關裝置。

EP?2133561A2示出一種風能發電設備，其帶有用于該設備的至少一個或多個風輪葉片的變槳系統。該變槳系統基于帶有AC電機的AC驅動器，該AC電機配屬有帶變流器的相應功率電子器件。該系統針對每個傳動系(軸)還包括一個橋接變流器的開關形式的旁路裝置。開關在正常運行中是打開的。在由上級控制和調節裝置或由其它部位報告出現故障時，開關閉合，使得AC電機與一個內部或外部的AC能量源直接連接。因此應實現在由此觸發的“應急運行”中確保AC電機的能量供應。

然而這種“應急運行”不受控制或不可調，因為配屬于AC電機的功率電子器件被橋接了。AC電機在這種狀態下不可調。盡管通過不同的裝置確保了“應急運行”的觸發，但并未確保AC電機的轉子在這種指令觸發時到達其終端開關的位置，該位置設置用于將風輪葉片調整至停機或順槳位置。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，這樣改進設計已知風能發電設備的基于交流驅動器的變槳系統，從而例如在出現不同類型的運行故障時也可以進行最佳的調節。