[发明专利]用于风力涡轮机的受控关闭的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于风力涡轮机的受控关闭的方法和系统。更具体而言，本发明涉及一种适于避免风力涡轮机变速箱的后冲(backlashing)、传动系统振动以及类似不期望的影响的方法和系统。

背景技术

当前的风力涡轮发电机转矩负载通常被实施为具有固定转矩曲线的无源电阻器。如果这种电阻性卸载负载(dump load)被用于发电机负载，电阻器的磨损和毁坏以及风力涡轮机传动系统上的不必要的负载就会经常发生。

US7,605,488总体上公开了怎样使用卸载负载来减少风力涡轮机变速箱的后冲。显然地，在US7,605,488中卸载负载消耗的功率量是通过改变卸载负载可用的度来控制。例如参见第3栏第10行。这里详细描述了“...卸载负载5被部分或全部激活...”。因此，消耗的功率量通过调整卸载负载的容量来改变。

在US7,605,488中建议的系统的缺点是卸载负载的容量只能在离散的步骤中改变。卸载负载的容量增量的变化(增加或减少)可能意外地引起在变速箱中生成负载反转的事件。

本发明的实施例的目的可以看作是提供一种方法和系统，所述方法和系统允许风力涡轮机的受控关闭，以避免风力涡轮机变速箱的后冲、传动系统振动等。

本发明的实施例的另一目的得益于发电机侧变换器的控制性，以在不引入变速箱后冲、传动系统振动等情况下确保风力涡轮机的受控关闭。

发明内容

如上所述的目的在第一方面通过提供用于关闭风力涡轮机的方法来实现，所述风力涡轮机包括：

-发电机，所述发电机经由传动系统连接到一组可旋转转子叶片，

-功率变换器。所述功率变换器包括由中间DC电路分开的发电机侧变换器和电网侧变换器，以及

-功率消耗或功率存储设备，所述功率消耗或功率存储设备可操作地连接到所述中间DC电路。

所述方法包括如下步骤：以使得传动系统转矩在风力涡轮机的关闭期间具有恒定的方向的方式来操作发电机侧变换器作为发电机负载。

根据本发明的方法优选地适用于全尺寸(full-scale)风力涡轮机设备，其中由发电机生成的所有功率通过功率变换器。所述传动系统可选地包括变速箱。

根据本发明的第一方面，如果风力涡轮机变速箱中的负载反转被检测到，则发电机侧变换器可以被应用为对于发动机的负载。根据由发电机转矩-转速曲线导出的功率参考来应用发电机侧变换器的负载。

如果由发电机侧变换器提供的负载不足以维持传动系统转矩的恒定方向，则所述方法还包括以下步骤：以使得传动系统转矩在风力涡轮机的关闭期间具有恒定的方向的方式在功率消耗或存储设备中消耗或存储受控量的过多功率。因此，如果发电机侧变换器产生的负载不足，则功率消耗或功率存储设备被激活并且发电机侧变换器以受控方式将功率提供至所述功率消耗或功率存储设备。这可以有益地允许功率消耗或功率存储设备独立于发电机侧变换器控制器而以受控的方式从系统中移除过多的功率，而不需要复杂的控制，从而调整传给功率消耗或功率存储设备的功率的量。

所述功率消耗或功率存储设备包括诸如电阻器、电池、电容器等等的设备。

本发明的总体优点是有助于更快的风力涡轮机关闭。而且，这对于风力涡轮机的传动系统是更温和的。这些优点通过采用主动控制方案替换传统的被动控制方案来实现。而且，风力涡轮机的受控关闭可以由部分作用的功率变换器且在包括电网故障的情况下执行。

在第二方面中，本发明涉及一种风力涡轮机，所述风力涡轮机包括

-发电机，所述发电机经由传动系统连接到一组可旋转转子叶片，

-功率变换器，所述功率变换器包括由中间DC电路分开的发电机侧变换器和电网侧变换器，以及

-功率消耗或功率存储设备，所述功率消耗或功率存储设备可操作地连接到所述中间DC电路。

其中所述发电机侧变换器适用于以使得所述传动系统转矩在风力涡轮机的关闭期间具有恒定方向的方式被应用为发电机负载。

此外，可以根据由发电机转矩-转速曲线导出的功率参考来应用发电机侧变换器的负载。

优选地，根据第二方面的风力涡轮机是全尺寸风力涡轮机设备，其中由发电机产生的所有功率通过所述功率变换器。所述传动系统可选地包括变速箱。

所述功率消耗或功率存储设备包括诸如电阻器、电池、电容器等的设备。