帶有雙繞組致動(dòng)器的葉片變槳系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】在第一方面，本發(fā)明為風(fēng)力渦輪機(jī)提供葉片變槳系統(tǒng)（100），其包括：至少一個(gè)多繞組（102，103）馬達(dá)（101），所述多繞組馬達(dá)包括主獨(dú)立控制繞組組（102）和至少一個(gè)輔助獨(dú)立控制繞組組（103）；和至少用于控制主獨(dú)立控制繞組組（102）的主獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器（105）和用于控制輔助獨(dú)立控制繞組組（103）的輔助獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器（104）。
【專利說明】帶有雙繞組致動(dòng)器的葉片變槳系統(tǒng)
[0001]本發(fā)明要求2011年03月29日遞交的歐洲專利申請(qǐng)EP11382085.6的優(yōu)先權(quán)。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及用于風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片變槳系統(tǒng)和用于操作所述葉片變槳系統(tǒng)的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]現(xiàn)代的風(fēng)力渦輪機(jī)通常用于將電力供應(yīng)至電網(wǎng)。這種風(fēng)力渦輪機(jī)通常包括具有一轉(zhuǎn)子轂和多個(gè)葉片的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子被設(shè)定成在作用于葉片的風(fēng)的影響下轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)動(dòng)直接驅(qū)動(dòng)(“直接被驅(qū)動(dòng)的風(fēng)力渦輪機(jī)”或者“直接驅(qū)動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)”)或者通過使用變速箱驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子。
[0004]通常設(shè)置在風(fēng)力渦輪機(jī)上的一個(gè)重要的輔助系統(tǒng)是變槳系統(tǒng)。變槳系統(tǒng)被用來(lái)通過使風(fēng)力渦輪機(jī)葉片沿其縱向軸線轉(zhuǎn)動(dòng)而使風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的位置適應(yīng)于變化的風(fēng)力條件。在這個(gè)方面，已知的是轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片使得當(dāng)風(fēng)速增大時(shí)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片產(chǎn)生較小的升力(和拖拉力)。這樣，即使風(fēng)速增大，轉(zhuǎn)子傳遞至發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩也保持基本相同。還已知的是當(dāng)風(fēng)速增大時(shí)，使風(fēng)力渦輪機(jī)葉片朝其失速位置轉(zhuǎn)動(dòng)(從而減小葉片上的升力)。這些風(fēng)力渦輪機(jī)有時(shí)稱為“主動(dòng)失速”風(fēng)力渦輪機(jī)。當(dāng)渦輪機(jī)例如為了維修或者是為了在極高的風(fēng)速條件下防止對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)的損壞而臨時(shí)停止或者取消操作時(shí)，變槳還可以用于使葉片朝其風(fēng)向標(biāo)位置轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0005]許多變槳系統(tǒng)在轂中包括電動(dòng)馬達(dá)，所述電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)齒輪。所述致動(dòng)齒輪(小齒輪)與設(shè)置在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片上的環(huán)形齒輪相嚙合以將風(fēng)力渦輪機(jī)葉片設(shè)定成轉(zhuǎn)動(dòng)。然而，也有可能是，環(huán)形齒輪設(shè)置在轂上，而電動(dòng)馬達(dá)和致動(dòng)器安裝在葉片上。還已知其它的致動(dòng)機(jī)構(gòu),例如包括液壓致動(dòng)器的致動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0006]還已知為轉(zhuǎn)子的每個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片提供單獨(dú)的變槳系統(tǒng)(包括例如獨(dú)立的馬達(dá)和獨(dú)立的控制器)。還已知提供共用的變槳系統(tǒng)，其中對(duì)轉(zhuǎn)子上的所有葉片而言，葉片槳距角是一樣的。這樣的共用變槳系統(tǒng)可以包括單個(gè)馬達(dá)或可以包括多個(gè)馬達(dá)，為每個(gè)葉片提供一個(gè)馬達(dá)。
[0007]變速風(fēng)力渦輪機(jī)中的變槳系統(tǒng)一般的控制策略是在等于或小于標(biāo)稱風(fēng)速(例如大約4m/s至15m/s)的風(fēng)速時(shí)維持葉片在預(yù)定的“低于額定變槳位置”中。所述默認(rèn)變槳位置通常可以接近0°槳距角。然而，在“低于額定”條件下的確切的槳距角取決于風(fēng)力渦輪機(jī)的整體設(shè)計(jì)。大于標(biāo)稱速度(例如從大約15m/s至25m/s)時(shí)，葉片轉(zhuǎn)動(dòng)以維持由轉(zhuǎn)子提供的空氣動(dòng)力學(xué)扭矩基本恒定。當(dāng)風(fēng)力渦輪機(jī)不操作時(shí)，葉片可以呈現(xiàn)出風(fēng)向標(biāo)位置(例如90°槳距角或大約90°槳距角)以使葉片上的載荷最小化。當(dāng)然,標(biāo)稱風(fēng)速、切入風(fēng)速和切出風(fēng)速可以根據(jù)風(fēng)力渦輪機(jī)的設(shè)計(jì)而變化。
[0008]這些葉片變槳系統(tǒng)通常包括葉片位置的控制器，通過主電力線給所述控制器提供電力。當(dāng)控制器失效或如果網(wǎng)損時(shí)，葉片變槳系統(tǒng)結(jié)果會(huì)是無(wú)法運(yùn)行并且相關(guān)的葉片和/或風(fēng)力渦輪機(jī)會(huì)被損壞。因此，重要的是在所有或幾乎所有的情況下維持葉片變槳系統(tǒng)的操作的控制。
[0009]已知目的在于改進(jìn)葉片變槳系統(tǒng)的安全性和可靠性的不同現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)。所述現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中的一些是基于包括蓄電池的備用構(gòu)造，其通常用于當(dāng)帶有集電器的直流馬達(dá)被用作變槳驅(qū)動(dòng)器時(shí)。然而，這種構(gòu)造通常不能可靠地控制變槳系統(tǒng)的速度，這是因?yàn)樗鏊俣瓤赡苋Q于例如蓄電池的充電狀態(tài)。
[0010]一些其它的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)引入冗余的元件使得如果主元件失效，則同等副元件可以承擔(dān)主元件的角色。例如，US7717673B2公開了風(fēng)力渦輪機(jī)的冗余的并且自動(dòng)防故障的葉片變槳系統(tǒng)，其包括至少一個(gè)葉片變槳驅(qū)動(dòng)器和至少兩個(gè)用于控制葉片變槳驅(qū)動(dòng)器的電力控制模塊。電力控制模塊通過切換單元連接至葉片變槳驅(qū)動(dòng)器，所述切換單元允許葉片變槳驅(qū)動(dòng)器和電力控制模塊中的任意一個(gè)之間的替代連接。
[0011]當(dāng)US7717673B2中的冗余的并且自動(dòng)防故障的葉片系統(tǒng)包括只有一個(gè)葉片變槳驅(qū)動(dòng)器和至少兩個(gè)相關(guān)的電力控制模塊時(shí)，要求基于雙路開關(guān)的切換機(jī)構(gòu)并且總有至少一個(gè)不用的電力控制模塊。當(dāng)冗余的并且自動(dòng)防故障的葉片系統(tǒng)包括涉及若干個(gè)電力控制模塊的若干個(gè)葉片變槳驅(qū)動(dòng)器時(shí)，基于雙路開關(guān)的切換機(jī)構(gòu)變得很復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]因此仍然需要解決至少上述缺點(diǎn)中的一些缺點(diǎn)的新的葉片變槳系統(tǒng)和操作方法。本發(fā)明的目的是滿足這種需要。
[0013]所述目的通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片變槳系統(tǒng)、根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于操作所述葉片變槳系統(tǒng)的第一方法和根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于操作所述葉片變槳系統(tǒng)的第二方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0014]在第一方面，本發(fā)明提供用于風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片變槳系統(tǒng)，所述葉片變槳系統(tǒng)包括可操作地連接至用于改變轉(zhuǎn)子葉片槳距角的至少一個(gè)致動(dòng)器的至少一個(gè)多繞組馬達(dá)，所述多繞組馬達(dá)包括一個(gè)主獨(dú)立控制繞組組和至少一個(gè)輔助獨(dú)立控制繞組組，并且所述葉片變槳系統(tǒng)還至少包括用于控制主獨(dú)立控制繞組組的主獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器和用于控制輔助獨(dú)立控制繞組組的輔助獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器。
[0015]在這個(gè)方面，術(shù)語(yǔ)“控制繞組”用來(lái)指那些產(chǎn)生電磁場(chǎng)的馬達(dá)的繞組，所述繞組決定了馬達(dá)的性能。例如，在具有永磁轉(zhuǎn)子的交流同步馬達(dá)中，定子的繞組明顯是控制繞組。在另一個(gè)示例中，在交流感應(yīng)馬達(dá)中，受控并且引起轉(zhuǎn)子上繞組的感應(yīng)的(定子的)繞組被認(rèn)為是控制繞組。
[0016]“控制繞組組”用來(lái)指的是由相同的電力電子轉(zhuǎn)換器控制的一組繞組。這樣的組可以例如在單相實(shí)施方案中包括單個(gè)繞組并且可以在三相實(shí)施方案中包括三個(gè)繞組。
[0017]葉片變槳系統(tǒng)可以提供很高的可靠性，這是因?yàn)檩o助獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器和它們相關(guān)的輔助獨(dú)立控制繞組組在主部件(中的某些)故障的情況下構(gòu)成良好的備用裝置。
[0018]而且，在本發(fā)明的葉片變槳系統(tǒng)中，主獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器和輔助獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器都可以偶爾在它們相關(guān)的繞組組上同時(shí)操作。這樣的同時(shí)操作允許例如增加馬達(dá)軸上產(chǎn)生的電力，并且因此增加馬達(dá)的扭矩。這個(gè)特點(diǎn)在要求較高的變槳加速度的情況中會(huì)是特別有利的。因此，輔助獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器可以充當(dāng)主轉(zhuǎn)換器的備用裝置和/或充當(dāng)主轉(zhuǎn)換器的補(bǔ)充系統(tǒng)。
[0019]在第二方面，本發(fā)明提供用于操作大體上如上所述的葉片變槳系統(tǒng)的方法，所述方法包括:對(duì)于為其啟動(dòng)了主獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器的每個(gè)多繞組馬達(dá)，檢查是否所述多繞組馬達(dá)超過預(yù)定負(fù)荷閾值；然后，如果所述多繞組馬達(dá)超過所述預(yù)定負(fù)荷閾值，則啟動(dòng)與所述多繞組馬達(dá)相關(guān)的輔助獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器中的一個(gè)。這些可以對(duì)每個(gè)多繞組馬達(dá)執(zhí)行的操作可以不斷地重復(fù)，使得可以建立對(duì)多繞組馬達(dá)的連續(xù)監(jiān)控。
[0020]這一方法允許在一些多繞組馬達(dá)可能出現(xiàn)超負(fù)荷的情況下保證葉片變槳系統(tǒng)的持續(xù)良好的性能。
[0021]在第三方面，本發(fā)明提供用于操作大體上如上所述的葉片變槳系統(tǒng)的方法，所述方法包括:對(duì)于為其啟動(dòng)了主獨(dú)立電力電子馬達(dá)的每個(gè)多繞組馬達(dá)，檢查所述啟動(dòng)了的主獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器的狀態(tài)；并且，如果發(fā)現(xiàn)所述啟動(dòng)了的主獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器的故障，則啟動(dòng)與所述多繞組馬達(dá)相關(guān)的輔助獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器中的一個(gè)。這些操作可以對(duì)每個(gè)多繞組馬達(dá)執(zhí)行并且可以不斷地重復(fù)，使得可以建立對(duì)多繞組馬達(dá)的連續(xù)監(jiān)控。
[0022]本發(fā)明的這一方面允許在主轉(zhuǎn)換器中的一個(gè)或多個(gè)發(fā)生故障的情況下保證葉片變槳系統(tǒng)的持續(xù)良好的性能。因此，這個(gè)方法也可以有利于風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片變槳系統(tǒng)的可靠性和性能。
[0023]本發(fā)明的實(shí)施例的其它目的、優(yōu)點(diǎn)和特征將在本領(lǐng)域的技術(shù)人員審閱說明書時(shí)變得明顯，或可以通過實(shí)踐本發(fā)明而被認(rèn)識(shí)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]本發(fā)明的特定實(shí)施例將在下文中參照附圖以非限制性示例的方式說明，其中:
[0025]圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例所述的葉片變槳系統(tǒng)的示意圖；
[0026]圖2是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例所述的葉片變槳系統(tǒng)的示意圖；
[0027]圖3是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例所述的葉片變槳系統(tǒng)的示意圖；
[0028]圖4是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例所述的葉片變槳系統(tǒng)的示意圖；和
[0029]圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例所述的葉片變槳系統(tǒng)的示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0030]在以下說明中，闡述了多個(gè)特定的細(xì)節(jié)，以便徹底地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將應(yīng)理解，可以在沒有這些特定細(xì)節(jié)中的某些或全部的情況下實(shí)踐本發(fā)明。在其它示例中，也沒有詳細(xì)地說明公知的元件，以便使本發(fā)明的說明不必變得模糊。
[0031]圖1示意性地示出葉片變槳系統(tǒng)100的第一實(shí)施例。在這個(gè)具體實(shí)施例中，多繞組馬達(dá)101包括主獨(dú)立控制繞組組102和輔助獨(dú)立控制繞組組103。用于控制主獨(dú)立控制繞組組102的主獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器105連接至主電力線108。并且用于控制輔助獨(dú)立控制繞組組103的輔助獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器104連接至輔助電力線109。
[0032]本發(fā)明的葉片變槳系統(tǒng)可以包括控制單元(未示出)，例如PLC (可編程邏輯控制器)，其被編程以產(chǎn)生用于系統(tǒng)優(yōu)化操作的必要信號(hào)。這個(gè)控制單元可以控制所提供的電力電子轉(zhuǎn)換器中的每個(gè)來(lái)改變變槳馬達(dá)的速度，使得變槳馬達(dá)根據(jù)風(fēng)力條件和其它情況呈現(xiàn)出正確的位置。[0033]而且，示出了一些用于主轉(zhuǎn)換器105和繞組102的保護(hù)系統(tǒng)106和一些用于輔助轉(zhuǎn)換器104和繞組103的保護(hù)系統(tǒng)107。這些保護(hù)系統(tǒng)106、107可以基于用于中斷或減弱電流/電壓的裝置，例如保險(xiǎn)絲、通斷開關(guān)、按壓開關(guān)等等。這些保護(hù)系統(tǒng)106、107可以特別適用于例如電涌的情況中，在電涌中系統(tǒng)的部件可能受到損壞。所述控制單元可以通過發(fā)出相應(yīng)的開關(guān)信號(hào)來(lái)啟動(dòng)/停用保護(hù)系統(tǒng)106、107。由于這些類型的元件通常是【技術(shù)領(lǐng)域】中眾所周知的，關(guān)于這點(diǎn)將不會(huì)提供進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0034]根據(jù)相應(yīng)的控制繞組組和/或電力線的特點(diǎn)，轉(zhuǎn)換器104、105可以包括用于將來(lái)自電力線108、109的交流電轉(zhuǎn)換成直流電和用于最終將所述直流電轉(zhuǎn)換成可變交流電的必要元件。例如，每個(gè)轉(zhuǎn)換器104、105都可以包括整流器104a、105a、直流環(huán)節(jié)104b、105b和逆變器104c、105c。如果輔助電力線109是直流電力線，只要求直流電轉(zhuǎn)換成可變交流電(直流環(huán)節(jié)104b、105b和逆變器104c、105c)。由于這些類型的轉(zhuǎn)換器通常是【技術(shù)領(lǐng)域】中眾所周知的，將不提供進(jìn)一步的詳細(xì)描述。在這描述的具體例子中，變槳馬達(dá)假設(shè)為交流馬達(dá)。然而本發(fā)明不局限于這一特定選擇，也可以使用合適的多繞組直流馬達(dá)。
[0035]主電力線108可以為主轉(zhuǎn)換器105提供電力并且輔助電力線109可以為輔助電力線109提供電力。
[0036]系統(tǒng)(由控制單元控制的)的操作通常需要只要主轉(zhuǎn)換器105和主線路108沒有失效和/或馬達(dá)101沒有超負(fù)荷，就保持輔助轉(zhuǎn)換器104停用。然而，如果主轉(zhuǎn)換器105失效，則輔助轉(zhuǎn)換器104可以被啟動(dòng)以便保證系統(tǒng)操作不被中斷。而且，如果主電力線108失效或者失去了與主電力線的連接，系統(tǒng)可以通過使用輔助電力線109繼續(xù)其操作?？梢允褂脕?lái)自輔助電力線的電力來(lái)啟動(dòng)輔助轉(zhuǎn)換器104和輔助繞組組103。
[0037]在一些實(shí)施方案中，例如當(dāng)馬達(dá)101遭遇超負(fù)荷時(shí)，也可以啟動(dòng)輔助轉(zhuǎn)換器104。這樣，負(fù)荷可以在主繞組組102和輔助繞組組103之間劃分，從而提升系統(tǒng)性能?？刂茊卧梢酝ㄟ^發(fā)送相應(yīng)的開關(guān)信號(hào)至與所述轉(zhuǎn)換器相關(guān)的通斷開關(guān)上而啟動(dòng)/停用特定轉(zhuǎn)換器 105,104ο
[0038]主電力線108通常可以構(gòu)成中壓風(fēng)電廠電網(wǎng)的一部分?？梢栽陲L(fēng)電廠提供輔助電力線109，尤其是為了在主線路失效時(shí)為輔助轉(zhuǎn)換器提供動(dòng)力。
[0039]圖1的實(shí)施例的一個(gè)方面是賦予輔助轉(zhuǎn)換器104雙重功能:轉(zhuǎn)換器104可以作為備份和/或作為主轉(zhuǎn)換器105的補(bǔ)充。這樣提升了系統(tǒng)的靈活性和性能。而且，在這個(gè)實(shí)施例中，不要求特別復(fù)雜的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)和復(fù)雜的相關(guān)邏輯(應(yīng)用于例如控制單元中)。
[0040]圖2示意性地示出本發(fā)明的另一實(shí)施例。在這種情況下，在單個(gè)葉片上使用四個(gè)多繞組馬達(dá)101、201用于致動(dòng)。所述多繞組馬達(dá)101、201中的每個(gè)都包括主獨(dú)立控制繞組組102、202和輔助獨(dú)立控制繞組組103、203。而且，所述系統(tǒng)100包括用于控制所述馬達(dá)中的每個(gè)的主獨(dú)立控制繞組組102、202的主獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器105、205。而且，葉片變槳系統(tǒng)100包括用于控制所述馬達(dá)中的每個(gè)的輔助獨(dú)立控制繞組組103、203的輔助獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器104、204。
[0041]圖2的實(shí)施例與圖1的實(shí)施例大致相似。然而，圖2的實(shí)施例包括為每個(gè)葉片提供多于一個(gè)的多繞組馬達(dá)101、201。由所述多個(gè)多繞組馬達(dá)101、201中的每個(gè)馬達(dá)產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)可以通過合適的傳動(dòng)裝置傳遞至提供在葉片根部209處的環(huán)形齒輪211，所述傳動(dòng)裝置包括例如變速箱208和小齒輪210。[0042]這個(gè)實(shí)施例具有將用于轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的整體負(fù)荷分散至若干個(gè)馬達(dá)101、201、若干個(gè)小齒輪210和若干個(gè)環(huán)形齒輪211部分的優(yōu)點(diǎn)。這允許減少相關(guān)馬達(dá)的負(fù)荷并且增加所述小齒輪210和環(huán)形齒輪211的耐久性。
[0043]圖2示出四個(gè)馬達(dá)，但是清楚的是也可能實(shí)施包括例如兩個(gè)或三個(gè)或任何其它數(shù)量的馬達(dá)的系統(tǒng)。明顯地，增加馬達(dá)的數(shù)量意味著整體負(fù)荷的更高的劃分，并且因此進(jìn)一步減小所述馬達(dá)中的任意一個(gè)馬達(dá)超負(fù)荷的可能性。而且，提高了系統(tǒng)中的冗余度。
[0044]圖2的實(shí)施例還示出用于主獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器105、205和輔助獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器104、204的保護(hù)系統(tǒng)106、107、206、207。所述保護(hù)系統(tǒng)106、107、206、207的結(jié)構(gòu)和操作可以遵循關(guān)于圖1中所描述的相同的原理。
[0045]在圖2中，所有的輔助轉(zhuǎn)換器104、204共用共同的整流器104a (負(fù)責(zé)將交流電轉(zhuǎn)換成直流電)。在這種情況下，輔助轉(zhuǎn)換器中的每個(gè)都包括直流環(huán)節(jié)104b(包括例如電容器)和逆變器104c。轉(zhuǎn)換器和系統(tǒng)的工作原理總的來(lái)說也與圖1的實(shí)施例相似。
[0046]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，多繞組馬達(dá)101、201中的至少一個(gè)可以包括多個(gè)輔助獨(dú)立控制繞組組103、203。這個(gè)特征允許如果主轉(zhuǎn)換器失效則啟動(dòng)第一輔助轉(zhuǎn)換器，并且如果第一輔助轉(zhuǎn)換器失效則啟動(dòng)第二輔助轉(zhuǎn)換器，依此類推。這個(gè)實(shí)施例和這種方式的操作對(duì)于例如維修會(huì)是復(fù)雜的離岸風(fēng)力渦輪機(jī)來(lái)說是尤其有利的。也就是，較高數(shù)量的冗余輔助轉(zhuǎn)換器可以增加葉片變槳系統(tǒng)的操作可用性，并且可以減小修理頻率。
[0047]根據(jù)本發(fā)明的各種方法的一些實(shí)施方案將在下文中參照?qǐng)D2中的系統(tǒng)的實(shí)施例來(lái)描述。然而明顯的是它們可以同樣地應(yīng)用于其它附圖的示例中。
[0048]根據(jù)圖2的示例，馬達(dá)101、201中的每個(gè)都具有一個(gè)輔助繞組組103、203(與主繞組組102、202分開)。
[0049]在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于為其啟動(dòng)了輔助獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器104、204中的一個(gè)的每個(gè)多繞組馬達(dá)101、201，重復(fù)地檢查是否所述繞組馬達(dá)101、201超過預(yù)定的負(fù)荷閾值。如果所述多繞組馬達(dá)101、201中的一個(gè)超過預(yù)定的負(fù)荷閾值，則可以啟動(dòng)與所述多繞組馬達(dá)101、201相關(guān)的其它輔助獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器104、204中的一個(gè)。這些操作可以對(duì)每個(gè)多繞組馬達(dá)101、201以大體上連續(xù)的方式執(zhí)行，使得可以建立對(duì)多繞組馬達(dá)101、201的連續(xù)監(jiān)控。
[0050]在另一個(gè)實(shí)施方案中，多繞組馬達(dá)中的一些可以包括多于一個(gè)輔助繞組組。在這種類型的實(shí)施方案中，對(duì)于為其啟動(dòng)了輔助獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器104、204中的一個(gè)的每個(gè)多繞組馬達(dá)101、201，可以檢查輔助獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器的狀態(tài)。如果發(fā)現(xiàn)所述啟動(dòng)了的輔助獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器104、204發(fā)生故障，則可以啟動(dòng)與所述多繞組馬達(dá)101、201相關(guān)的其它輔助獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器104、204中的一個(gè)。對(duì)每個(gè)多繞組馬達(dá)101、201執(zhí)行的所述操作可以重復(fù)，優(yōu)選地以大體上連續(xù)的方式，使得可以進(jìn)行對(duì)多繞組馬達(dá)101、201的連續(xù)監(jiān)控。
[0051]在其它實(shí)施方案中，以類似的方式，可以大體上連續(xù)地檢查主電子轉(zhuǎn)換器的狀態(tài)。如果主電力電子轉(zhuǎn)換器失效，則可以啟動(dòng)輔助電力電子轉(zhuǎn)換器來(lái)控制輔助控制繞組組。
[0052]在一些情況下，如果注意到主電子轉(zhuǎn)換器、第一輔助轉(zhuǎn)換器或者例如主電力線失效，則被啟動(dòng)的輔助獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器104、204可以作用于其相關(guān)的輔助獨(dú)立控制繞組組103、203，以便將轉(zhuǎn)子葉片槳距角變成對(duì)應(yīng)于葉片風(fēng)向標(biāo)位置的角度。通過將葉片放置在其風(fēng)向標(biāo)位置，可以避免在葉片上和/或其它相關(guān)部件上的嚴(yán)重?fù)p壞，當(dāng)其應(yīng)用于本發(fā)明的葉片變槳系統(tǒng)100中時(shí)可以增加方法的可靠性。
[0053]圖3示出本發(fā)明的另一實(shí)施例，所述實(shí)施例也是基于四個(gè)多繞組馬達(dá)101、201的使用(類似于圖2的系統(tǒng))。然而，與之前的實(shí)施例的一個(gè)不同之處是單個(gè)主獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器305可以控制所述四個(gè)馬達(dá)101、201的全部主獨(dú)立控制繞組組101、201。并且單個(gè)輔助獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器304可以控制所述四個(gè)馬達(dá)101、201的全部輔助獨(dú)立控制繞組組103,203ο
[0054]在圖3的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換器的數(shù)量相對(duì)于圖2的實(shí)施例有所減少。系統(tǒng)的冗余和可靠性因此會(huì)稍微較低。然而，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)會(huì)更便宜。
[0055]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，輔助獨(dú)立控制繞組組103、203中的至少一個(gè)可以比其對(duì)應(yīng)的主獨(dú)立控制繞組組102、202具有更多數(shù)量的極性。這個(gè)特點(diǎn)允許以較少的電力產(chǎn)生較高的扭矩，使得輔助轉(zhuǎn)換器更簡(jiǎn)單并且更便宜，這樣可以減少葉片變槳系統(tǒng)的總成本。
[0056]圖4示意性地示出又一實(shí)施例。在這個(gè)示例中，為葉片中的每個(gè)葉片提供四個(gè)多繞組馬達(dá)101、201。所述馬達(dá)中的每個(gè)都具有其自己的帶有相應(yīng)主繞組的主電力電子轉(zhuǎn)換器和一個(gè)或多個(gè)帶有相應(yīng)輔助繞組控制器的輔助轉(zhuǎn)換器。
[0057]在這個(gè)示例中，葉片變槳系統(tǒng)還包括至少一個(gè)用于儲(chǔ)存電力和向主電力電子轉(zhuǎn)換器104、105和輔助電力電子轉(zhuǎn)換器204、205中的任意一個(gè)提供所儲(chǔ)存的電力的電力儲(chǔ)存系統(tǒng)401。這樣的電力儲(chǔ)存系統(tǒng)401可以例如由蓄電池或超級(jí)電容器構(gòu)成，并且具有當(dāng)轉(zhuǎn)換器需要直流電時(shí)，即當(dāng)主電力線路失效時(shí)，為轉(zhuǎn)換器提供直流電的功能。在一般情況下，電力儲(chǔ)存由主電力線路負(fù)責(zé)。在這個(gè)實(shí)施例中沒有提供輔助電力線路。在其它的實(shí)施例中，電力儲(chǔ)存可以是獨(dú)立的。
[0058]在圖4的示例中，每個(gè)連接蓄電池(電力儲(chǔ)存)401和轉(zhuǎn)換器104、105、204、205的總線都可以包括保護(hù)元件，例如，保險(xiǎn)絲和二極管，目的在于避免由于轉(zhuǎn)換器104、105、204、205的回壓造成的蓄電池401的損壞。
[0059]在圖4中，將能源電力儲(chǔ)存系統(tǒng)401與轉(zhuǎn)換器105、104、204、205相連的直流總線連接至每個(gè)轉(zhuǎn)換器的直流環(huán)節(jié)，這是因?yàn)樵谶@種情況下輸入轉(zhuǎn)換器的電力是直流電。而且，在這個(gè)示例中，由于假定變槳馬達(dá)是交流馬達(dá)，因此電力電子轉(zhuǎn)換器輸出的是交流電。然而這可以改變。
[0060]在其它的實(shí)施例中，每個(gè)主獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器105、205可以連接至主電力線108，并且每個(gè)輔助獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器104、204可以連接至輔助電力線(類似于關(guān)于圖1、2和3的構(gòu)造所描述的)而且可以提供額外的電力儲(chǔ)存系統(tǒng)用于當(dāng)電力線中的一個(gè)或兩個(gè)都失效時(shí)提供電力。
[0061]在一些實(shí)施例中，輔助電力線可以是直流電力線。系統(tǒng)中使用的轉(zhuǎn)換器可以根據(jù)該設(shè)置來(lái)選擇。
[0062]本發(fā)明的又一實(shí)施方案在圖5中示出。圖5的系統(tǒng)非常類似于圖4中示出的系統(tǒng)。然而，它們的不同在于，圖4的實(shí)施例是基于為每個(gè)繞組組102、103、202、203提供轉(zhuǎn)換器105、104、204、205 (—對(duì)一的關(guān)系)，而圖5的實(shí)施例是基于為所有主繞組組102、202提供主轉(zhuǎn)換器305并且基于為所有輔助控制繞組組103、203提供輔助轉(zhuǎn)換器304 (—對(duì)多的關(guān)系)。功能與前面關(guān)于圖4的描述相同。[0063]雖然已經(jīng)在某些優(yōu)選的實(shí)施例和示例的語(yǔ)境中公開了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將應(yīng)理解，本發(fā)明延伸超出具體公開的實(shí)施例而延伸到本發(fā)明的其它可替代的實(shí)施例和/或用法及其明顯的修改方案和等同方案。因而，本文公開的本發(fā)明的范圍意欲應(yīng)當(dāng)不受上述特定公開的實(shí)施例的限制，而是僅通過公平閱讀以下權(quán)利要求而確定。
【權(quán)利要求】
1.用于風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片變槳系統(tǒng)，其包括: 至少一個(gè)多繞組馬達(dá)，所述多繞組馬達(dá)可操作地連接至至少一個(gè)用于改變轉(zhuǎn)子葉片槳距角的致動(dòng)器，所述多繞組馬達(dá)包括主獨(dú)立控制繞組組和至少一個(gè)輔助獨(dú)立控制繞組組；和 至少用于控制主獨(dú)立控制繞組組的主獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器和用于控制輔助獨(dú)立控制繞組組的輔助獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片變槳系統(tǒng)，其包括: 多個(gè)多繞組馬達(dá)，每個(gè)多繞組馬達(dá)都包括主獨(dú)立控制繞組組和至少一個(gè)輔助獨(dú)立控制繞組組； 用于每個(gè)主獨(dú)立控制繞組組的主獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器，所述主獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器用于獨(dú)立地控制其相關(guān)的主獨(dú)立控制繞組組； 用于每個(gè)輔助獨(dú)立控制繞組組的輔助獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器，所述輔助獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器用于獨(dú)立地控制其相關(guān)的輔助獨(dú)立控制繞組組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片變槳系統(tǒng)，其包括: 多個(gè)多繞組馬達(dá)，每個(gè)多繞組馬達(dá)都包括主獨(dú)立控制繞組組和至少一個(gè)輔助獨(dú)立控制繞組組； 用于控制多個(gè)主獨(dú)立控制繞組組的主獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器； 用于控制多個(gè)輔助獨(dú)立控制繞組組的輔助獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任意一項(xiàng)所述的葉片變槳系統(tǒng)，其中至少一個(gè)多繞組馬達(dá)包括多個(gè)輔助獨(dú)立控制繞組組。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任意一項(xiàng)所述的葉片變槳系統(tǒng)，其中至少一個(gè)輔助獨(dú)立控制繞組的極性的數(shù)量比其相關(guān)的主獨(dú)立控制繞組組多。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任意一項(xiàng)所述的葉片變槳系統(tǒng)，還包括至少一個(gè)用于儲(chǔ)存電力和為獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器中的至少一個(gè)供應(yīng)所述儲(chǔ)存電力的電力儲(chǔ)存系統(tǒng)。
7.包括根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任意一項(xiàng)所述的葉片變槳系統(tǒng)的風(fēng)力渦輪機(jī)，其中: 每個(gè)主獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器都連接至主電力線；并且 每個(gè)輔助獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器都連接至輔助電力線。
8.根據(jù)當(dāng)引用權(quán)利要求6時(shí)的權(quán)利要求7所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其中: 所述電力儲(chǔ)存系統(tǒng)連接至主電力線； 每個(gè)主獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器還連接至所述電力儲(chǔ)存系統(tǒng)；并且 每個(gè)輔助獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器還連接至所述電力儲(chǔ)存系統(tǒng)。
9.包括根據(jù)權(quán)利要求6所述的葉片變槳系統(tǒng)的風(fēng)力渦輪機(jī)，其中: 所述電力儲(chǔ)存系統(tǒng)連接至主電力線； 每個(gè)主獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器都連接至所述主電力線并且連接至所述電力儲(chǔ)存系統(tǒng)；并且 每個(gè)輔助獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器都連接至所述電力儲(chǔ)存系統(tǒng)。
10.用于操作葉片變槳系統(tǒng)的方法，所述葉片變槳系統(tǒng)具有: 至少一個(gè)多繞組馬達(dá)，所述多繞組馬達(dá)可操作地連接至至少一個(gè)用于改變轉(zhuǎn)子葉片槳距角的致動(dòng)器，所述多繞組馬達(dá)包括主獨(dú)立控制繞組組和至少一個(gè)輔助獨(dú)立控制繞組組；和 至少用于控制所述主獨(dú)立控制繞組組的主獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器和用于控制所述輔助獨(dú)立控制繞組組的輔助獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器； 所述方法包括: 對(duì)于為其啟動(dòng)了主獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器的每個(gè)多繞組馬達(dá): 檢查是否所述多繞組馬達(dá)超過預(yù)定的負(fù)荷閾值； 如果所述多繞組馬達(dá)超過所述預(yù)定的負(fù)荷閾值: 啟動(dòng)與所述多繞組馬達(dá)相關(guān)的輔助獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器中的一個(gè)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括: 對(duì)于為其啟動(dòng)了輔助獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器中的一個(gè)的每個(gè)多繞組馬達(dá): 檢查是否所述多繞組馬達(dá)超過額定的負(fù)荷閾值； 如果所述多繞組馬達(dá)超過所述額定的負(fù)荷閾值: 啟動(dòng)與所述多繞組馬達(dá)相關(guān) 的其它輔助獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器中的一個(gè)。
12.用于操作葉片變槳系統(tǒng)的方法，所述葉片變槳系統(tǒng)具有至少一個(gè)多繞組馬達(dá)，所述多繞組馬達(dá)可操作地連接至至少一個(gè)用于改變轉(zhuǎn)子葉片槳距角的致動(dòng)器，所述多繞組馬達(dá)包括主獨(dú)立控制繞組組和至少一個(gè)輔助獨(dú)立控制繞組組并且具有至少用于控制所述主獨(dú)立控制繞組組的主獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器和用于控制所述輔助獨(dú)立控制繞組組的輔助獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器； 所述方法包括: 對(duì)于為其啟動(dòng)了主獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器的每個(gè)多繞組馬達(dá): 檢查所啟動(dòng)的主獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器的狀態(tài)； 如果發(fā)現(xiàn)所啟動(dòng)的主獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器的故障: 啟動(dòng)與所述多繞組馬達(dá)相關(guān)的輔助獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器中的一個(gè)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括: 對(duì)于為其啟動(dòng)了輔助獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器中的一個(gè)的每個(gè)多繞組馬達(dá): 檢查所啟動(dòng)的輔助獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器的狀態(tài)； 如果發(fā)現(xiàn)所啟動(dòng)的輔助獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器的故障: 啟動(dòng)與所述多繞組馬達(dá)相關(guān)的其它輔助獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器中的一個(gè)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至13中的任意一項(xiàng)所述的方法，還包括: 每個(gè)被啟動(dòng)的輔助獨(dú)立電力電子轉(zhuǎn)換器都作用于其相關(guān)的輔助獨(dú)立控制繞組組，使得轉(zhuǎn)子葉片槳距角變成對(duì)應(yīng)于葉片的風(fēng)向標(biāo)位置的角度。
【文檔編號(hào)】F03D11/04GK103429891SQ201280012950
【公開日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2012年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月29日
【發(fā)明者】P·帕洛馬雷斯·倫特羅 申請(qǐng)人:阿爾斯通可再生能源西班牙有限公司