[发明专利]风力涡轮机的电偏航驱动器、风力涡轮机、操作其的方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力涡轮机领域，特别是涉及用于使风力涡轮机吊舱绕着风力涡轮机塔架的轴枢转的电偏航驱动器和用于操作风力涡轮机的方法。

背景技术

风力涡轮机通常包括风力涡轮机塔架和风力涡轮机吊舱，其承载具有水平轴的风力涡轮机转子和风力涡轮机发电机。

风力涡轮机吊舱的高旋转速度可以导致风力涡轮机结构上的严重负载，特别是与旋转的风力涡轮机转子和风力涡轮机发电机相组合。

根据现有技术，可以用机械制动系统来限制风力涡轮机吊舱旋转，这能够防止风使风力涡轮机吊舱以不受控方式转动。

此外，提供了电偏航驱动器，其一方面可以使风力涡轮机吊舱绕着风力涡轮机塔架的垂直轴枢转，使得风力涡轮机转子的定向遵循风向。另一方面，可以经由功率转换器来控制电偏航驱动器的转矩以限制风力涡轮机吊舱的旋转速度。

然而，机械制动系统伴随着定期维护。功率转换器一方面可能变得失败（get tripped up），并且另一方面取决于为其提供的功率。

因此，可能需要一种电偏航驱动器和用于操作风力涡轮机的方法，其以高可靠性和降低的成本阻止风力涡轮机吊舱的不受控枢转。

发明内容

可以由根据独立权利要求的主题来满足此需要。用从属权利要求来描述本发明的有利实施例。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于风力涡轮机的电偏航驱动器，其中，风力涡轮机包括风力涡轮机吊舱和风力涡轮机塔架，其中，所述电偏航驱动器包括异步电动机、激励电容器组和转储负载(dump load)，并且其中，所述激励电容器组和转储负载可电连接到异步电动机的绕组。

根据第一示例性实施例，电偏航驱动器是无制动电偏航驱动器。

应将无制动电偏航驱动器理解为电偏航驱动器，其不包括摩擦制动器或涡流制动器。电偏航驱动制动器要求定期维护以保证其可操作性。因此，无制动电偏航驱动器可以降低维护成本。

根据电偏航驱动器的第二示例性实施例，激励电容器组被配置成可以德耳塔（delta）连接的形式连接到异步电动机的绕组。

如果用IT（isoléterre）接地方案来操作风力涡轮机，则将激励电容器组以德耳塔连接的形式连接到异步电动机的绕组可能是特别有用的。

根据电偏航驱动器的另一示例性实施例，激励电容器组被配置成以星形连接的形式可连接到异步电动机的绕组。

如果用TN（terre neutre）接地方案来操作风力涡轮机，则将激励电容器组以星形连接的形式连接到异步电动机的绕组可能是有用的。

根据电偏航驱动器的另一示例性实施例，激励电容器组和/或转储负载经由常闭接触器可电连接到异步电动机的绕组。

本实施例可以具有优点，即其仅包括无源部件且允许特别高的可靠性。

根据电偏航驱动器的又另一示例性实施例，转储负载经由常开接触器可电连接到异步电动机的绕组。

这在电网或功率转换器故障的情况下可以允许电偏航驱动器的缓慢移动。因此，风力涡轮机吊舱可以绕着风力涡轮机塔架轴枢转以跟随风向。

根据本发明的第二方面，提供了一种包括根据任何上述实施例的电偏航驱动器的风力涡轮机，其中，所述异步电动机被经由功率转换器供电。

功率转换器可以控制电偏航驱动器上的转矩。此外，可以将功率转换器设置成可操作以在任何时间跟踪目标偏航方向。

根据本发明的第三方面，提供了一种包括根据任何上述实施例的电偏航驱动器和风力涡轮机发电机的风力涡轮机，其中，所述异步电动机被经由风力涡轮机发电机电源电压供电。

风力涡轮机发电机电源电压可以特别地是电网电压。电网电压是将多个风力涡轮机连接的电网中的电压。即使风力涡轮机发电机从电网断开连接且停止，在风力涡轮机上可获得电网电压。

用风力涡轮机发电机电源电压直接对电偏航驱动器供电可以降低用于电偏航驱动器的控制机制的复杂性。然而，电偏航驱动器即使在失去电网连接的情况下可以限制风力涡轮机吊舱枢转速度。

根据本发明的第四方面，提供了一种用于根据上述示例性实施例来操作风力涡轮机的方法。该方法包括在检测到电切断时自动地将激励电容器组连接到异步电动机的绕组，并且在检测到电切断时自动地将转储负载连接到异步电动机的绕组。

根据示例性实施例，该方法包括在将激励电容器组连接到异步电动机的绕组之后检测产生的电压，并且如果产生的电压超过预定阈值电压，则将转储负载连接到异步电动机的绕组。