[发明专利]用于风力发电设备的由顶盖封闭的箱状电气开关柜

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于风力发电设备的、由顶盖封闭的箱状电气开关柜，该开关柜用于容纳风力发电设备的叶片角调节驱动器即变桨驱动器的电气部件和仪器，借助该叶片角调节驱动器可使风力发电设备的一个或多个风轮叶片绕其叶片轴线旋转，其中，开关柜由至少两个模块或开关柜部段组成，并且每个模块按照功能配置有一定的电气部件和仪器。本发明尤其涉及开关柜部段的几何布置以及可更换性。

背景技术

现代的风力发电设备包括可旋转地支承在风轮上的风轮叶片，其中，可以通过针对每个风轮叶片特有地改变叶片角来改变风的迎角。所述改变通过变桨驱动器进行，该变桨驱动器与外部电网连接并且包括可控的电动机，该电动机配置有布置在电气开关柜(变桨开关柜)中的、用于调节风轮叶片的控制和调节装置以及变流器。变桨开关柜的重要组成部分是用于受控的变桨系统驱动器的电气变流器单元。因此开关柜也称为变流器箱。变流器箱例如包括电气或电子的构件和仪器，如电源、断路器和插头、输入/输出单元、保险装置、变压器和也设置在用于电驱动器的传统开关柜中的其它部件和仪器。

变桨开关柜大多设置在设备的顶箱(Topbox)处并且设计为配有顶盖的封闭紧凑型箱体(Box)。它们在该处或者布置在设备的旋转部分(轮毂)中和/或布置在设备的固定部分(吊舱)中，然而它们优选在风轮叶片的轴承附近布置在轮毂中。每个叶片(轴线)大多配置有一个带有附属控制柜的自用变桨驱动器。如果需要协调多条轴线地控制变桨系统，则还可以附加地在轮毂或吊舱中设置一个与配属的轴箱通过电路连接的所谓主导-控制柜(导控箱)。

基于所在安装位置和装入位置，这些箱体会暴露在特别极端的天气状况下。

在电网故障或停电的情况下，必须确保变桨驱动器的电源至少在短时间内保持不变。因此，每个驱动器具有布置在风轮或吊舱中的、形式为蓄电池或可再次充电的电容器的附加直流电源，该直流电源直接与各驱动单元(变流器+电动机)连接。通过电动机的调节运动将各风轮叶片置入所谓的顺桨位置或停止位置，设备由此可以被关闭或只以安全的转速(故障自动保险功能)继续运行。可再次充电的直流电源以及附属线路也在装入位置处被置入大多布置在附属的轴箱附近的箱状柜(蓄电池箱)中。

因此，变流器箱和蓄电池箱构成了一个由两个或多个直接相连或相邻地布置的柜子或箱体组成的组合式开关柜。

一个带有三个风轮叶片的风力发电设备可最多具有七个开关柜，这些开关柜根据要求和功能而不同地构造并且必须分别单独地制造。各种开关柜在当今也有一部分模块化地构造，也就是说将单独的部件相应于其功能组合在一起并且分别构成特有的模块或区段或者该装置具有多个机械或导电地相互连接的模块外壳。

本申请人尚未公开的专利申请DE 10 2009 044 036.4示出了一种带有电气开关柜装置的风力发电设备，在该开关柜装置中设有用于操纵至少一个叶片角调节驱动器(变桨系统)的电路，借助该叶片角调节驱动器可使风力发电设备的一个或多个风轮叶片绕其叶片轴线旋转。开关柜装置包括多个模块，它们组合在一个紧凑的并且位于径向中间的容器中，该容器的内腔尤其通过分隔壁分为多个部分(模块)。分隔壁与部段的壁构成配置有特定功能的开关柜或模块。这样一个模块设置用于具有蓄电池柜的功能，另一个模块具有变流器柜的功能，另一个具有导控柜的功能，并且在必要时设置其它的模块用于其它功能。各模块可以分别构成单独的结构单元，这些单元也可以分开地制造。然而，每个模块或蜂窝状结构均配置有上述特殊的电气功能。这些单独的模块不能交换功能。

由普遍的开关柜结构(例如DE 102 41 574 B4)已知模块化构造的开关柜，它们包括多个模块外壳并且通过连接元件相互连接。模块外壳可以分别具有一系列电插塞连接，这些电插塞连接要么导引向外部要么设置用于连接模块外壳。

由DE 197 43 974 A1已知一种带有开关柜箱体的开关柜，该开关柜箱体具有多个固定在支承轨上的模块，其中，每个模块配置有一定的功能。开关柜仅仅按照功能分块(funktionsblockorientiert)并且模块化地构造。这些模块与传统开关柜的区别不在于其技术上的功能，而是仅在于它们更简单的安装或拆卸方式。

已知解决方案的主要缺点在于，在由于风力发电设备的技术变革而使电气部件的数量增多时，必须扩大开关柜的设计(尺寸)。必要时需要在现有的开关柜装置中加入另外的柜体或模块。若需要更高程度的装备，例如需要附加的或更大的部件，则设计新的柜体或者将附加的模块外壳加入现有的装置中。