[发明专利]风力节距调整系统

说明书

公开了一种用于控制与风力涡轮机系统有关的风力节距调整系统的系统和方法。在一个实施例中，风力节距调整系统可包括电源，其配置成将交流电输入信号转换成直流电电压；控制器，其配置成接收来自电源的信号，且提供一个或更多个控制命令至节距调整马达；以及浪涌停止装置，其包括联接在电源和控制器之间的开关元件。浪涌停止装置配置成监测来自输电网的输入电压且至少部分地基于监测到的输入电压来驱动开关元件，使得开关元件配置成当监测到的输入电压在电压阈值上时阻碍电流穿过开关元件至控制器。

技术领域

本主题大体上涉及风力涡轮机系统，并且更具体地涉及控制与风力涡轮机系统相关的风力节距控制系统(wind pitch control system)。

背景技术

风力认作是最清洁，对环境最友好的目前可用的能源中的一种，并且风力涡轮机在该方面得到增长的关注。现代风力涡轮机典型地包括塔架、发电机、变速箱、机舱和一个或更多个转子叶片。转子叶片使用已知的箔片(foil)原理从风捕获动能，并且将动能通过旋转能传输来使将转子叶片联接于变速箱(或如果未使用变速箱，则直接地联接于发电机)的轴转动。发电机接着将机械能转换成可配置至公用电网的电能。

在风力涡轮机的运转期间，风力涡轮机的各种构件由于作用于叶片的空气动力学的风力载荷而经历各种载荷。叶片载荷取决于风速、叶片的叶尖速度比和/或节距设置。可期望的是基于表示叶尖速度比的信号(例如，各种速度读数)调整风力涡轮机的运转来调整风力涡轮机的转子叶片的载荷，和/或增加风力涡轮机的能量产生。

为了减少转子叶片载荷，已经研制了各种方法和设备以允许转子载荷甩掉其经历的载荷的一部分。一些方法和设备包括例如俯仰转子叶片和/或降低运转期间的发电机力矩。因此，许多风力涡轮机包括风力涡轮机控制器，其能够基于叶尖速度比风力涡轮机载荷来以各种方式操作风力涡轮机。例如，在某些运转条件下，风力涡轮机可调整发电机的力矩和/或转子叶片的节距角来调整叶尖速度比，以满足期望的叶尖速度比设置点来增加由风力涡轮机捕获的能量。

可例如使用风力节距调整系统来控制转子叶片的节距角。风力节距调整系统可包括诸如由DC/DC变换器驱动的直流(DC)马达的马达。在一些实施方式中，风力节距调整系统包括DC源、控制电路、逆变桥、和/或具有一个或更多个电容器装置的DC总线电容器组。

风力涡轮机和/或节距调整系统可从电网接收电力。在一些情形中，如果未采取预防措施，则由各种输电网事件(诸如高电压跨失输电网事件)造成的电压浪涌(voltagesurge)可能破坏风力涡轮机的各种构件和/或节距调整系统。一些节距调整系统可包括动态制动装置，其配置成抑制与输电网事件有关的电压浪涌。

发明内容

本公开的实施例的方面和优点将在以下描述中部分地阐明，或者可从描述学习，或者可通过实施例的实践学习。

本公开的一个示例实施例是针对一种与风力涡轮机系统有关的风力节距调整系统。该系统包括电源，其配置成将交流电输入信号转换成直流电电压。该系统还包括控制器，其配置成接收来自电源的信号，且提供一个或更多个控制命令至节距调整马达。系统还包括浪涌停止装置，其包括联接在电源和控制器之间的开关元件。浪涌停止装置配置成监测来自输电网的输入电压且至少部分地基于监测到的输入电压来驱动开关元件，使得开关元件配置成当监测到的输入电压在电压阈值上时阻碍电流穿过开关元件至控制器。

本公开的另一个示例方面针对一种控制与风力涡轮机系统有关的风力节距调整系统的方法。该方法包括接收表示由电网提供的电压的一个或更多信号。该方法还包括将由电网提供的电压与一个或更多个阈值电压比较。一个或更多个阈值电压与和电网有关的输电网事件相关联。该方法还包括至少部分地基于该比较而生成一个或更多个控制信号。该方法还包括至少部分地基于一个或更多个控制信号来控制浪涌停止装置的操作。浪涌停止装置联接在与由电网提供的电压有关的电源和与节距调整系统有关的控制器之间。浪涌停止装置配置成至少部分地基于一个或更多个控制信号来调节穿过浪涌停止装置至控制器的电流。