專利名稱：應(yīng)急傾角驅(qū)動(dòng)器電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)輪機(jī)的應(yīng)急傾角驅(qū)動(dòng)器電源。
背景技術(shù)：
典型地，現(xiàn)代風(fēng)輪機(jī)具有帶可調(diào)節(jié)的傾角的轉(zhuǎn)子葉片。轉(zhuǎn)子葉片可借助于布置在轉(zhuǎn)子轂中的傾角驅(qū)動(dòng)器繞其縱軸轉(zhuǎn)動(dòng)。典型地，傾角驅(qū)動(dòng)器被電地或液壓地致動(dòng)。通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子葉片的傾角，可以控制風(fēng)輪機(jī)的發(fā)電，并且可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的空氣動(dòng)力學(xué)的制動(dòng)。尤其是，轉(zhuǎn)子葉片當(dāng)移動(dòng)到順槳(feather)位置時(shí)產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。由此，轉(zhuǎn)子葉片保證轉(zhuǎn)子不進(jìn)一步加速，因而，轉(zhuǎn)子葉片形成用于風(fēng)輪機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)制動(dòng)。
轉(zhuǎn)子葉片的空氣動(dòng)力學(xué)制動(dòng)效果還用于在緊急情況下制動(dòng)轉(zhuǎn)子，例如，當(dāng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)或當(dāng)風(fēng)輪機(jī)處于失控狀態(tài)時(shí)。因此，非常重要的是，即使當(dāng)風(fēng)輪機(jī)例如由于閃電而被損壞或處于失控狀態(tài)時(shí)，應(yīng)急系統(tǒng)絕對(duì)可靠地工作。尤其是，甚至在停電情況下也要求傾角驅(qū)動(dòng)器工作。
目前，轂中的蓄電池用于存儲(chǔ)在緊急情況下供給到傾角驅(qū)動(dòng)器的電力。因而，即使當(dāng)用于傾角驅(qū)動(dòng)器的正常電源不起作用時(shí)，轉(zhuǎn)子葉片也能在緊急情況期間轉(zhuǎn)出風(fēng)外。然而，用作蓄電池的蓄電器(accumulators)非常重，并且需要用于正常工作的穩(wěn)定的溫度條件。而且，它們的壽命有限，并且它們需要經(jīng)常維護(hù)。另外，需要用于蓄電池的再充電的復(fù)雜的充電電路。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述情況，提供一種應(yīng)急傾角驅(qū)動(dòng)器電源。該應(yīng)急傾角驅(qū)動(dòng)器電源包括用于產(chǎn)生電力的輔助發(fā)電機(jī)，其中該輔助發(fā)電機(jī)是永久勵(lì)磁多極發(fā)電機(jī)，適于當(dāng)被以風(fēng)力轉(zhuǎn)子速度驅(qū)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生用于風(fēng)輪機(jī)的傾角驅(qū)動(dòng)器的充足的電力。而且輔助發(fā)電機(jī)連接到風(fēng)輪機(jī)的至少一個(gè)傾角驅(qū)動(dòng)器電機(jī)。
因而，提供作為用于緊急情況的能量存儲(chǔ)器的蓄電池就顯得不必要了。取而代之的是，輔助發(fā)電機(jī)利用風(fēng)力轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)能量調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子葉片的傾角用于空氣動(dòng)力學(xué)制動(dòng)。永久勵(lì)磁發(fā)電機(jī)不依賴于外部電源，以便使其即使在風(fēng)輪機(jī)系統(tǒng)完全斷電的情況下也能適當(dāng)?shù)毓ぷ?。而且，輔助發(fā)電機(jī)可以是簡單和可靠設(shè)計(jì)的，以便使其與電池能量存儲(chǔ)器相比削減維護(hù)強(qiáng)度。最終，這種應(yīng)急傾角驅(qū)動(dòng)器電源比基于電池的電源更可靠，這對(duì)于應(yīng)變系統(tǒng)是極其重要的問題。
從獨(dú)立權(quán)利要求、說明書和附圖，將清楚本發(fā)明的其他方向、優(yōu)點(diǎn)和特征。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種傾角驅(qū)動(dòng)器電力后備。該傾角驅(qū)動(dòng)器電力后備包括具有永磁體的后備多極發(fā)電機(jī)。該后備發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)成在低轉(zhuǎn)子速度下產(chǎn)生用于傾角驅(qū)動(dòng)器的充足的電力。而且，該后備發(fā)電機(jī)連接到風(fēng)輪機(jī)的傾角驅(qū)動(dòng)器。
因而，提供作為用于緊急情況的能量存儲(chǔ)器的蓄電池就顯得不必要了。取而代之的是，后備發(fā)電機(jī)供給從由風(fēng)力轉(zhuǎn)子捕獲的風(fēng)能產(chǎn)生的電力。因而，為了將轉(zhuǎn)子葉片從風(fēng)中轉(zhuǎn)出而給傾角驅(qū)動(dòng)器供給能量。由于永久勵(lì)磁后備發(fā)電機(jī)不依靠外部電源，所以即使在完全斷電的情況下也保證了其操作。而且，后備發(fā)電機(jī)所需的維護(hù)與蓄電池能量存儲(chǔ)器相比顯著減少。最終，傾角驅(qū)動(dòng)器后備比蓄電池后備更可靠地工作。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種具有風(fēng)力轉(zhuǎn)子的風(fēng)輪機(jī)，該風(fēng)力轉(zhuǎn)子具有至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片。可通過傾角驅(qū)動(dòng)器調(diào)節(jié)該至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的傾角。而且，風(fēng)力轉(zhuǎn)子連接到用于驅(qū)動(dòng)主發(fā)電機(jī)的低速轉(zhuǎn)子軸。風(fēng)輪機(jī)還包括可由轉(zhuǎn)子軸驅(qū)動(dòng)的主發(fā)電機(jī)和連接到傾角驅(qū)動(dòng)器的永久勵(lì)磁多極輔助發(fā)電機(jī)。
因而，即使當(dāng)沒有外部電力可用時(shí)，例如，在電網(wǎng)完全故障的情況下，風(fēng)輪機(jī)也適于將其轉(zhuǎn)子葉片傾入到順槳(feathered)位置。而且，與蓄電池后備系統(tǒng)相比，顯著降低了維護(hù)強(qiáng)度，即，時(shí)間和成本。這提高了用于例如近海(off-shore)位置的偏遠(yuǎn)地帶的這種風(fēng)輪機(jī)的可用性。最終，后備發(fā)電機(jī)系統(tǒng)比蓄電池后備系統(tǒng)更可靠(robust)，從而使采用這種輔助發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪機(jī)更適于例如近海條件的苛刻的環(huán)境條件。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于在緊急情況下給風(fēng)輪機(jī)的至少一個(gè)傾角驅(qū)動(dòng)器提供電力的方法。該方法包括以下步驟在風(fēng)輪機(jī)中設(shè)置永久勵(lì)磁多極后備發(fā)電機(jī)，以在從12到50rpm的范圍內(nèi)的低速操作后備發(fā)電機(jī)，以產(chǎn)生電力，并且在緊急情況下，將如此產(chǎn)生的電力供給到傾角驅(qū)動(dòng)器以將轉(zhuǎn)子葉片傾入到順槳位置。


在說明書的以下部分中較具體地闡述對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員的本發(fā)明的完全和使能性公開，包括其最佳方式，以及對(duì)附圖的參照，在附圖中圖1是風(fēng)輪機(jī)的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的應(yīng)急電源的方塊圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的應(yīng)急電源的方塊圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的應(yīng)急電源的方塊圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的應(yīng)急電源的方塊圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的應(yīng)急電源的方塊圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的應(yīng)急電源的方塊圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的應(yīng)急電源的方塊圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的應(yīng)急電源的方塊圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的應(yīng)急電源的方塊圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的應(yīng)急電源的方塊圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例用于在緊急情況下供給電力的方法的流程圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例用于在緊急情況下供給電力的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將詳細(xì)參照本發(fā)明的各種實(shí)施例，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)示例示于圖中。每個(gè)示例都是通過本發(fā)明的說明的方式提供的，并且不意在作為本發(fā)明的限制。例如，說明或描述為一個(gè)實(shí)施例的一部分的特征可用在其他實(shí)施例上或與其他實(shí)施例結(jié)合使用，以產(chǎn)生另一個(gè)實(shí)施例。本發(fā)明意在包括這種修改和變型。
圖1是風(fēng)輪機(jī)的示意圖。風(fēng)輪機(jī)100包括塔100，在該塔的頂端處安裝有機(jī)艙120。機(jī)艙容納傳動(dòng)系，主發(fā)電機(jī)連接到該傳動(dòng)系。在機(jī)艙120的橫向端部上安裝有承載三個(gè)轉(zhuǎn)子葉片140的轂130。可通過典型地容納在轂130內(nèi)的傾角驅(qū)動(dòng)器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子葉片140。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的應(yīng)急電源的方塊圖。其中，風(fēng)輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片140從風(fēng)捕獲能量并將其轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)動(dòng)能量。因此，當(dāng)風(fēng)速超過一最小風(fēng)速時(shí)，風(fēng)輪機(jī)的風(fēng)力轉(zhuǎn)子，即轂130和轉(zhuǎn)子葉片140，開始轉(zhuǎn)動(dòng)。典型地，由于風(fēng)力轉(zhuǎn)子的大的質(zhì)量和直徑，風(fēng)力轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速較低，例如，在從12到50rpm的范圍內(nèi)。尤其是，對(duì)于較大的風(fēng)輪機(jī)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速典型地變得較小，雖然轉(zhuǎn)子葉片的頂端速度甚至?xí)龃蟆娘L(fēng)捕獲的轉(zhuǎn)動(dòng)能量經(jīng)由軸200傳遞到主發(fā)電機(jī)300。軸200由于其連接到轂130而是低速軸，并且因此，也在12到50rpm的速度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。而且，風(fēng)輪機(jī)包括用于調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子葉片140的傾角的傾角驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)145。典型地，傾角驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)145布置在轉(zhuǎn)子轂130內(nèi)，但替代方案在本領(lǐng)域中也是已知的，并且本發(fā)明也可采用那些替代方案。在正常操作期間，傾角驅(qū)動(dòng)器145由主發(fā)電機(jī)300經(jīng)由供給線路(未示出)供電。典型地，低速軸200形成為空心軸，并且供給線路容納在空心軸內(nèi)。
而且，設(shè)有輔助發(fā)電機(jī)400。輔助發(fā)電機(jī)400是永久勵(lì)磁多極發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)適于經(jīng)由供給線路450給傾角驅(qū)動(dòng)器145供給充足的電力。輔助發(fā)電機(jī)400包括形成發(fā)電機(jī)的定子的永磁體410。典型地，永磁體410固定到機(jī)艙120內(nèi)的渦輪機(jī)的主框架上。輔助發(fā)電機(jī)還包括安裝到低速軸200上的繞組420。當(dāng)?shù)退佥S200由風(fēng)力轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)時(shí)，繞組420以軸200的轉(zhuǎn)速相對(duì)于固定的永磁體410轉(zhuǎn)動(dòng)。永磁體410的磁場在繞組420中感應(yīng)出電流，該電流可用于給傾角驅(qū)動(dòng)器145提供能量。為了給傾角驅(qū)動(dòng)器145供給充足的電力，輔助發(fā)電機(jī)400適合于軸200的低轉(zhuǎn)速，例如12到50rpm。為此目的，輔助發(fā)電機(jī)400是具有12到60個(gè)極的多極發(fā)電機(jī)，以便即使在低速下也能產(chǎn)生充足的電力。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，繞組420是三相繞組，并且永磁體410由于軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而在三相繞組420中感應(yīng)出交流(AC)電場。該AC電壓具有線性電壓/速度特性，并且經(jīng)由空心軸200中的供給線路450提供到風(fēng)輪機(jī)的轂部分。在此，AC電壓可經(jīng)由連接器(未示出)供給到二極管電橋(diode-bridge)。二極管電橋?qū)C電壓轉(zhuǎn)換成直流(DC)電壓，該直流電壓繼而被供給到傾角驅(qū)動(dòng)器145的DC電機(jī)。
由于輔助發(fā)電機(jī)400的線性速度/電壓相關(guān)性，DC電機(jī)145的角速度取決于風(fēng)力轉(zhuǎn)子速度。因而，如果風(fēng)力轉(zhuǎn)子超速，則葉片140將較快地順槳(feathered)。或者，輔助發(fā)電機(jī)400也可形成為DC發(fā)電機(jī)，從而不需要用于AC/DC轉(zhuǎn)換的二極管電橋。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，輔助發(fā)電機(jī)是無刷三相同步發(fā)電機(jī)。這種發(fā)電機(jī)緊湊并且?guī)缀鯖]有磨損。而且，當(dāng)?shù)∷?無負(fù)載操作)時(shí)，它幾乎不從低速軸200消耗轉(zhuǎn)動(dòng)能量。可選擇地，傾角驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以是無刷三相異步電機(jī)。該電機(jī)是簡單和緊湊設(shè)計(jì)的，并且?guī)缀鯖]有磨損，并且僅需要很小的維護(hù)。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的應(yīng)急電源的方塊圖?；緲?gòu)造類似于圖2所示的實(shí)施例，但輔助發(fā)電機(jī)500形成為環(huán)式發(fā)電機(jī)500。輔助環(huán)式發(fā)電機(jī)500的繞組520安裝到低速軸200上，而永磁體510相對(duì)于軸200固定。輔助環(huán)式發(fā)電機(jī)500的繞組520經(jīng)由供給線路550連接到傾角驅(qū)動(dòng)器145。因此以上關(guān)于圖2所做的說明適用于圖3所示的實(shí)施例，尤其是關(guān)于發(fā)電機(jī)類型和傾角電機(jī)類型的特定實(shí)現(xiàn)。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的應(yīng)急電源的方塊圖?；緲?gòu)造類似于圖2所示的實(shí)施例，但圖4所示的傳動(dòng)系還包括變速箱600。低速軸200變速箱600的驅(qū)動(dòng)端側(cè)，并且高速軸220從變速箱600的輸出側(cè)延伸。高速軸220連接到主發(fā)電機(jī)300，例如雙饋送(double-feed)異步發(fā)電機(jī)。而且，示出低速軸200支承在主軸承210上。輔助發(fā)電機(jī)400的繞組420在變速箱600與主軸承210之間的位置處安裝到低速軸上，并且經(jīng)由供給線路450連接到傾角驅(qū)動(dòng)器145。因此關(guān)于圖2所作的說明適用于圖4所示的實(shí)施例，尤其是關(guān)于發(fā)電機(jī)類型和傾角電機(jī)類型的特定實(shí)現(xiàn)。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的應(yīng)急電源的方塊圖。基本構(gòu)造類似于圖4所示的實(shí)施例，但輔助發(fā)電機(jī)500形成為環(huán)式發(fā)電機(jī)500。輔助環(huán)式發(fā)電機(jī)500的繞組520安裝到低速軸200上，而永磁體510相對(duì)于軸200固定。輔助環(huán)式發(fā)電機(jī)500的繞組520經(jīng)由供給線路550連接到傾角驅(qū)動(dòng)器145。環(huán)式發(fā)電機(jī)500安裝在變速箱600與主軸承210之間。而且，因此關(guān)于圖2所作的說明適用于圖5所示的實(shí)施例，尤其是關(guān)于發(fā)電機(jī)類型和傾角電機(jī)類型的特定實(shí)現(xiàn)。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的應(yīng)急電源的方塊圖?；緲?gòu)造類似于圖4所示的實(shí)施例。然而，在圖6所示的實(shí)施例中，低速軸200延伸通過變速箱600，并且具有安裝在其輸出側(cè)端部上的滑環(huán)變壓器700。典型地，滑環(huán)變壓器700經(jīng)由變壓器(未示出)聯(lián)接到電網(wǎng)。替代地或額外地，滑環(huán)變壓器700可連接到主發(fā)電機(jī)300(圖6中的虛線)。滑環(huán)變壓器700適于將電力供給到轂130內(nèi)的裝置。為此目的，供給線路(未示出)從滑環(huán)變壓器700通過空心軸200延伸到轂。在該實(shí)施例中，輔助發(fā)電機(jī)400在變速箱600的輸出端處在變速箱與滑環(huán)變壓器之間安裝到低速軸200上。而且，因此關(guān)于圖2所作的說明適用于圖6所示的實(shí)施例，尤其是關(guān)于發(fā)電機(jī)類型和傾角電機(jī)類型的特定實(shí)現(xiàn)。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的應(yīng)急電源的方塊圖?；緲?gòu)造類似于圖6所示的實(shí)施例，但輔助發(fā)電機(jī)500形成為環(huán)式發(fā)電機(jī)500。環(huán)式發(fā)電機(jī)500安裝在變速箱600與滑環(huán)變壓器700之間。而且，因此關(guān)于圖2所作的說明適用于圖7所示的實(shí)施例，尤其是關(guān)于發(fā)電機(jī)類型和傾角電機(jī)類型的特定實(shí)現(xiàn)。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的風(fēng)輪機(jī)的方塊圖。其中轉(zhuǎn)子葉片140安裝到轂130上。可通過傾角驅(qū)動(dòng)器145調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子葉片140的傾角。轉(zhuǎn)子轂130連接到支承在軸承210上的驅(qū)動(dòng)軸200。驅(qū)動(dòng)軸200驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪機(jī)的主發(fā)電機(jī)300，以便產(chǎn)生用于公共電網(wǎng)的電力。設(shè)有后備發(fā)電機(jī)500，以在緊急情況下，例如當(dāng)主發(fā)電機(jī)300不能提供充足的電力以操作傾角驅(qū)動(dòng)器145時(shí)，給傾角驅(qū)動(dòng)器145供給電力。后備發(fā)電機(jī)500形成為永久勵(lì)磁的多極環(huán)式發(fā)電機(jī)，其中后備發(fā)電機(jī)500的永磁體510布置在面對(duì)轂130的機(jī)艙120的端部側(cè)上。發(fā)電機(jī)繞組520設(shè)置在轂130處并且面對(duì)布置在機(jī)艙120處的永磁體510。當(dāng)轉(zhuǎn)子轂130相對(duì)于機(jī)艙120轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，永磁體510在繞組520中感應(yīng)出電壓。后備發(fā)電機(jī)500設(shè)計(jì)成在例如12到50rpm的低轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生充足的電力，以便使傾角驅(qū)動(dòng)器145可被操作。在該情境中，因此應(yīng)理解，關(guān)于圖2所作的說明適用于圖8所示的實(shí)施例，尤其是關(guān)于發(fā)電機(jī)類型和傾角電機(jī)類型的特定實(shí)現(xiàn)。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的風(fēng)輪機(jī)的方塊圖。基本構(gòu)造類似于圖8所示的實(shí)施例，但傾角驅(qū)動(dòng)器后備系統(tǒng)包括另一個(gè)后備發(fā)電機(jī)400。另一個(gè)后備發(fā)電機(jī)400在發(fā)電機(jī)300與主軸承210之間安裝到低速軸200上。應(yīng)理解，該特定實(shí)施例反映了更普通的安全概念，該安全概念包括提供至少兩個(gè)后備發(fā)電機(jī)。由于這種冗余，提高了傾角驅(qū)動(dòng)器電力后備系統(tǒng)的可靠性，并且即使后備發(fā)電機(jī)中的一個(gè)被損壞，轉(zhuǎn)子葉片140也能從風(fēng)中轉(zhuǎn)出。在該情境中，應(yīng)理解，可進(jìn)一步提高后備系統(tǒng)的可靠性，因?yàn)槿舾珊髠浒l(fā)電機(jī)分別是不同的發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)。此外，后備發(fā)電機(jī)可放置在不同位置處。例如，第一后備發(fā)電機(jī)可以是安裝在轂與機(jī)艙之間的環(huán)式發(fā)電機(jī)，并且第二后備發(fā)電機(jī)可以在變速箱與滑環(huán)變壓器之間安裝在低速軸上。在這方面，可采用關(guān)于圖2所述的發(fā)電機(jī)和傾角電機(jī)的不同實(shí)現(xiàn)。
圖10是根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的應(yīng)急電源的方塊圖。基本構(gòu)造類似于圖4所示的實(shí)施例，但應(yīng)急電源還包括例如連接器的開關(guān)裝置800。在正常操作期間，連接器800處于打開狀態(tài)，以便使輔助發(fā)電機(jī)400怠速運(yùn)行。因而，僅由輔助發(fā)電機(jī)400從低速軸200提取非常小量的轉(zhuǎn)動(dòng)能量。在正常操作期間，從主發(fā)電機(jī)300供給用于傾角驅(qū)動(dòng)器145的電力。然而，在緊急情況下，連接器800閉合并且傾角驅(qū)動(dòng)器145連接為輔助發(fā)電機(jī)400的負(fù)載。由于軸200的轉(zhuǎn)動(dòng)，輔助發(fā)電機(jī)400產(chǎn)生供給到傾角驅(qū)動(dòng)器145的電力。如上所述，連接器800可連接到一轉(zhuǎn)換器(未示出)，該轉(zhuǎn)換器用于將來自發(fā)電機(jī)400的電力轉(zhuǎn)換成適用于傾角驅(qū)動(dòng)器145的電力。
圖11是根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的風(fēng)輪機(jī)的方塊圖?；緲?gòu)造類似于圖9所示的實(shí)施例，但此應(yīng)急電源還包括例如連接器的第一開關(guān)裝置810和第二開關(guān)裝置820。在正常操作期間，第一和第二連接器810、820處于打開狀態(tài)，以便使后備發(fā)電機(jī)400、500怠速運(yùn)行。因而，僅由后備發(fā)電機(jī)400、500從系統(tǒng)提取非常小量的轉(zhuǎn)動(dòng)能量。在正常操作期間，從主發(fā)電機(jī)300供給用于傾角驅(qū)動(dòng)器145的電力。然而，在緊急情況下，連接器810、820中的一個(gè)或兩個(gè)閉合并且傾角驅(qū)動(dòng)器145連接為后備發(fā)電機(jī)400、500中的一個(gè)或兩個(gè)的負(fù)載。后備發(fā)電機(jī)400、500將系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)能量轉(zhuǎn)換成供給到傾角驅(qū)動(dòng)器145的電力。作為另一個(gè)可選特征，安裝在變速箱600與主軸承之間的第二后備發(fā)電機(jī)400連接到機(jī)艙驅(qū)動(dòng)器900。機(jī)艙驅(qū)動(dòng)器900可相對(duì)于風(fēng)輪機(jī)塔110轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)艙120。因而，機(jī)艙120可從風(fēng)中轉(zhuǎn)出。
應(yīng)理解，以上參照?qǐng)D2至11所述的實(shí)施例包括許多特征，這些特征關(guān)于彼此是非排他的，并且可組合或包括在任何其它實(shí)施例中。例如，本發(fā)明的運(yùn)行可獨(dú)立于變速箱。雖然被描述為應(yīng)變系統(tǒng)，但應(yīng)理解，輔助發(fā)電機(jī)可用于在正常操作期間給傾角驅(qū)動(dòng)器供給能量。
圖12是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例用于在緊急情況下供給電力的方法的流程圖。在第一個(gè)步驟中，提供永久勵(lì)磁多極發(fā)電機(jī)作為傾角驅(qū)動(dòng)器電力后備系統(tǒng)(步驟S1201)。例如，可通過改進(jìn)現(xiàn)有風(fēng)輪機(jī)提供后備發(fā)電機(jī)，以便使目前安裝的蓄電池后備可被除去。接下來，用在12到50rpm的范圍內(nèi)的低速驅(qū)動(dòng)后備發(fā)電機(jī)(步驟S1202)。由于后備發(fā)電機(jī)適于甚至在低速下提供充足的電力，因而所產(chǎn)生的電力供給到傾角驅(qū)動(dòng)器以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子葉片的傾角(步驟S1203)。
圖13是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例在緊急情況下供給電力的方法的流程圖。尤其是，提供后備發(fā)電機(jī)(S1301)和以低速驅(qū)動(dòng)后備發(fā)電機(jī)(S1302)的開始步驟與步驟S1201和S1202相同。然而，如果在步驟S1303中例如通過風(fēng)輪機(jī)控制器檢測到緊急情況，則閉合連接器，并且在后備發(fā)電機(jī)與傾角驅(qū)動(dòng)器之間建立電連接(步驟S1304)。最后，電力從后備發(fā)電機(jī)供給到傾角驅(qū)動(dòng)器(步驟S1305)，并且轉(zhuǎn)子葉片從風(fēng)中轉(zhuǎn)出，因而空氣動(dòng)力學(xué)地制動(dòng)風(fēng)輪機(jī)。
書面的說明使用包括最佳方式的示例說明了本發(fā)明，并且還使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠利用本發(fā)明。雖然按照各種特定實(shí)施例說明了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可用權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)的變型實(shí)施本發(fā)明。尤其是，上述實(shí)施例的相互不排斥的特征可相互結(jié)合。本發(fā)明的可專利范圍由權(quán)利要求書限定，并且可包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員可想到的其它示例。如果這種其它示例具有不背離權(quán)利要求書的文字語言的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括具有與權(quán)利要求書的文字語言具有非本質(zhì)區(qū)別的等效結(jié)構(gòu)元件，則這種其它示例意在落入權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
附圖標(biāo)記說明
100風(fēng)輪機(jī)110塔120機(jī)艙130轂140轉(zhuǎn)子葉片145傾角驅(qū)動(dòng)器200低速轉(zhuǎn)子軸210主軸承220高速軸300主發(fā)電機(jī)400輔助發(fā)電機(jī)410永磁體420繞組450到傾角驅(qū)動(dòng)器的供給線路480到機(jī)艙驅(qū)動(dòng)器的供給線路500輔助環(huán)式發(fā)電機(jī)510永磁體520繞組550到傾角驅(qū)動(dòng)器的供給線路600變速箱700滑環(huán)變壓器800開關(guān)/連接器810第一開關(guān)/連接器820第二開關(guān)/連接器900機(jī)艙驅(qū)動(dòng)器
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)急傾角驅(qū)動(dòng)器電源，包括用于產(chǎn)生電力的輔助發(fā)電機(jī)(400；500)，其中所述輔助發(fā)電機(jī)(400；500)是永久勵(lì)磁多極發(fā)電機(jī)，適于當(dāng)被以風(fēng)力轉(zhuǎn)子速度驅(qū)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生用于風(fēng)輪機(jī)(100)的傾角驅(qū)動(dòng)器(145)的充足的電力，并且其中所述輔助發(fā)電機(jī)(400；500)連接到所述風(fēng)輪機(jī)(100)的至少一個(gè)傾角驅(qū)動(dòng)器(145)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)急傾角驅(qū)動(dòng)器電源，其特征在于，所述輔助發(fā)電機(jī)(400；500)設(shè)計(jì)用于12到50rpm，并且/或者所述輔助發(fā)電機(jī)(400；500)具有12到60個(gè)極(410，420；510，520)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)急傾角驅(qū)動(dòng)器電源，其特征在于，所述輔助發(fā)電機(jī)是環(huán)式發(fā)電機(jī)(500)，并且所述環(huán)式發(fā)電機(jī)(500)的轉(zhuǎn)子繞組(520)安裝到所述風(fēng)輪機(jī)(100)的轂(130)上，并且所述環(huán)式發(fā)電機(jī)(500)的定子磁體(510)安裝到所述風(fēng)輪機(jī)(100)的機(jī)艙(120)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)急傾角驅(qū)動(dòng)器電源，其特征在于，所述輔助發(fā)電機(jī)(400；500)安裝到所述風(fēng)輪機(jī)(100)的低速轉(zhuǎn)子軸(200)上。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的應(yīng)急傾角驅(qū)動(dòng)器電源，其特征在于，所述輔助發(fā)電機(jī)(400；500)是無刷三相同步發(fā)電機(jī)，并且所述至少一個(gè)傾角驅(qū)動(dòng)器電機(jī)(145)是無刷三相異步電機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任意一項(xiàng)所述的應(yīng)急傾角驅(qū)動(dòng)器電源，其特征在于，所述輔助發(fā)電機(jī)(400；500)是DC發(fā)電機(jī)，并且所述至少一個(gè)傾角驅(qū)動(dòng)器電機(jī)(145)是DC電機(jī)。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的應(yīng)急傾角驅(qū)動(dòng)器電源，其特征在于，所述應(yīng)急傾角驅(qū)動(dòng)器電源包括至少一個(gè)其它永久勵(lì)磁多極輔助發(fā)電機(jī)(400；500)，所述輔助發(fā)電機(jī)適于當(dāng)被以風(fēng)力轉(zhuǎn)子速度驅(qū)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生用于所述風(fēng)輪機(jī)(100)的傾角驅(qū)動(dòng)器(145)的充足的電力，并且連接到所述風(fēng)輪機(jī)(100)的至少一個(gè)傾角驅(qū)動(dòng)器電機(jī)(145)。
8.一種風(fēng)輪機(jī)(100)，包括用于將電力供給到公共電網(wǎng)的主發(fā)電機(jī)(300)，以及根據(jù)上述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的應(yīng)急傾角驅(qū)動(dòng)器電源(400，450；500，550)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的風(fēng)輪機(jī)，其特征在于，所述風(fēng)輪機(jī)還包括變速箱(600)，其中所述輔助發(fā)電機(jī)(400；500)在所述變速箱(600)與軸(220)的主軸承(210)之間或在所述變速箱(600)與安裝在所述軸(220)上的滑環(huán)變壓器(700)之間安裝到低速轉(zhuǎn)子軸(200)上。
10.一種用于在緊急情況下將電力供給到風(fēng)輪機(jī)的至少一個(gè)傾角驅(qū)動(dòng)器的方法，包括以下步驟在風(fēng)輪機(jī)中設(shè)置永久勵(lì)磁多極輔助發(fā)電機(jī)，以在從12到50rpm的范圍內(nèi)的低速驅(qū)動(dòng)所述輔助發(fā)電機(jī)，以產(chǎn)生電力，以及在緊急情況下，將所述電力供給到所述至少一個(gè)傾角驅(qū)動(dòng)器，以將至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片從風(fēng)中轉(zhuǎn)出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應(yīng)急傾角驅(qū)動(dòng)器電源，該應(yīng)急傾角驅(qū)動(dòng)器電源包括用于產(chǎn)生電力的輔助發(fā)電機(jī)(400；500)，其中該輔助發(fā)電機(jī)(400；500)是永久勵(lì)磁多極發(fā)電機(jī)，適于當(dāng)被以風(fēng)力轉(zhuǎn)子速度驅(qū)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生用于風(fēng)輪機(jī)(100)的傾角驅(qū)動(dòng)器(145)的充足的電力，并且其中輔助發(fā)電機(jī)(400；500)連接到風(fēng)輪機(jī)(100)的至少一個(gè)傾角驅(qū)動(dòng)器電機(jī)(145)。
文檔編號(hào)H02K21/00GK101083403SQ20071010879
公開日2007年12月5日 申請(qǐng)日期2007年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月31日
發(fā)明者T·埃登費(fèi)爾德 申請(qǐng)人:通用電氣公司