[发明专利]在风电机组中的电机负荷的减小

说明书

技术领域

本发明涉及一种风电机组，包括转子和至少一个角度可调的转子叶片以及电机尤其是使得风电机组的活动部件移动的异步电机，所述风电机组还具有调节装置。典型的活动部件可以是其方位角应当对准风向的机舱，或者是可以调节其叶片角度(也称作桨距角)的转子叶片。本发明还涉及一种使得包括转子和至少一个角度可调的转子叶片、电机尤其是异步电机以及调节装置的风电机组工作的方法。

背景技术

风电机组的机舱电动风向跟踪系统早已为人所知。例如在Erich Hau所著的教科书《风电机组》(Windkraftanlagen)第346页(Springer出版社，第4版)就介绍了一种风向跟踪系统，也称作方位调整系统。该系统用来将转子和机舱自动对准风向。所涉及的是风电机组内的一个独立模块，从结构设计角度来看，该模块构成机舱与塔架上部之间的过渡段。调整装置可使得机舱与转子基本上围绕塔架纵轴线、也就是围绕方位角转动。为此安装有一个电机(通常是异步电机)形式的执行机构，此外还有一个传动机构以及一个制动器。

在风电机组运转过程中，由其当出现紊流风时，视转子的偏航角而定，可能会出现极高的作用力，并且因此而出现极高的扭转力矩，即所谓的偏航力矩。不仅在机舱的跟踪运动过程中、而且也会在机舱的静止过程中出现如此高的扭转力矩。在机舱的跟踪运动过程中可能会导致驱动电机出现功率峰值，这不仅会缩短电机以及与电机相连的传动机构的使用寿命，还会导致电机保护开关脱扣，使得风电机组自动停机，因为电机保护开关通常是风电机组安全联锁电路的组成部分。重新启动风电机组的电机比较费时，并且会导致风电机组的发电故障率比较高。

相应的问题也会出现在调整转子叶片叶片角度的驱动电机上，当出现紊流风时，这里也会出现电机保护开关脱扣而无法继续调整转子叶片的状况，从而有可能引起危险情况或者导致风电机组停止。正因为如此，通常使用较大的电机来调整转子叶片的叶片角度，或者有多个电机同时或并行调整转子叶片以及调整机舱的方位角。

EP 1 362 183B1公开了一种风电机组的方位跟踪系统，可根据所测定的风向与方位角位置之间的偏差、并且根据风电机组塔架偏离浮式风电机组垂线的程度来控制转子叶片调整装置。可充分利用不同转子叶片之间的力不平衡，从而不必或者仅以很小功率启动电机形式的方位角驱动装置，即可实现方位角运动。

EP 1 882 852A1所公开的风电机组包括一个机舱、一个转子以及至少一个可以围绕其纵轴调节的转子叶片，且配有一个调整装置，可对机舱的方位角方向或者至少一个转子叶片的桨距进行电动调整，所述调整装置具有至少一个电机，且电机的控制系统可将电机上出现的力矩限制到预先设定的最大值。所使用的电机较为强劲，因此有较高的倾覆力矩，如果不限制扭矩，可能会使得所用的传动机构过载。使用电制动器作为主制动器，在高于最大保持力矩时可允许制动器打滑。如果以最大扭矩设计传动机构，则在扭矩值较低时允许电制动器打滑。采用不同频率进行控制的方式来限制电机扭矩。

DE 103 07 929A1公开了一种用于转动风电机组的机舱的装置，风电机组具有一个机舱轴承，用于将机舱旋转支撑于塔架上，并且具有至少一个使得机舱相对于塔架转动的驱动装置，所述驱动装置利用一个固定装置安装在机舱或者塔架上。驱动装置的固定装置具有至少一个用于夹紧驱动装置的摩擦面，当高于规定的机械负荷之后，驱动装置可以在固定装置中移动。这样就可避免驱动装置超负荷。此外还有一个传感器系统，用于记录驱动装置在固定装置中的运动，并且可在运动时将信号发送给机组控制系统和/或者监测中心。

EP 2 037 119A1公开了一种风机机组方位驱动装置的控制系统，可利用方位驱动装置降低方位控制系统的负荷。

发明内容

本发明的目的在于，阐述一种风电机组和一种使风电机组安全运行的方法，其中优选使用尽可能小几何尺寸的电机驱动风电机组的可运动的部件。

采用具有转子、至少一个角度可调的转子叶片、用来使风电机组的可运动的部件进行运动的电机尤其是异步电机的风电机组，即可实现这一目的；所述风电机组还具有调节装置，且安装有用来确定电机负荷的测量装置，当电机超过可预先设定的第一负荷极限时，所述调节装置就会以减小转子转速、改变至少一个转子叶片的叶片角度、并且/或者降低风电机组功率的方式减小电机的负荷。