[发明专利]风力涡轮机和用于改善风力涡轮机的电磁兼容性的方法

说明书

风力涡轮机（1）包括承载机舱（3）的中空塔架（2）以及在操作期间发射电磁波的至少一个功率电子部件（7），特别是位于所述塔架（2）的底部处的逆变器（8），其中，所述塔架（2）充当由所述功率电子部件（7）产生的电磁波的波导，其中，所述塔架（2）包括至少一个吸收器元件（11，11a‑h），所述至少一个吸收器元件（11，11a‑h）至少减少所述功率电子部件（7）的电磁波沿着所述塔架（2）的传输。

技术领域

本发明涉及一种风力涡轮机，其包括承载机舱的中空塔架以及在操作期间发射电磁波的至少一个功率电子部件，其中，塔架充当由功率电子部件产生的电磁波的波导。本发明还涉及一种用于改善风力涡轮机的电磁兼容性（EMC）的方法。

背景技术

用于电磁波的波导在现有技术中是已知的，并且指的是在端点之间传送电磁波的至少基本上线性的结构。波导是有利的，因为不需要返回线路，例如在带状线、同轴线缆等中所需要的返回线路。因此，波导使用外导体来经由电磁波传输电能。

通常，波导包括具有导电或相对导电边界的几何形状。在这种几何形状内，电磁波能够传播。

波导的特征在于所谓的“截止频率”，其是由波导（不需要返回线路）传输的最低频率。基于波导的形状，特别是对于圆柱形和矩形波导，在现有技术中已经知道用于计算截止频率的不同公式。另外，用于计算波导内部的电磁波的波长的公式也是已知的，而且用于计算群速度和相速度的公式也是已知的。

波导被用于不同的技术领域，特别是微波技术（例如雷达应用），以传输能量。由于低的介电常数ε_r，波导内的损耗非常低。在真空中，相对介电常数ε_r等于1，在空气中的相对介电常数ε_r约等于1。

另一方面，在现有技术中，已经提出了用于陆上和海上应用的风力涡轮机。通常，这种风力涡轮机的构造是塔架用于承载机舱，该机舱具有发电机并且承载毂，板固定到该毂。在塔架的底部，在陆上应用中，有时甚至在地面以下，提供了诸如逆变器的功率电子部件，其可经由例如在塔架内引导的线缆而电连接到发电机。

一方面，这些塔架通常是具有五米或更大的大直径的大型结构。另一方面，风力涡轮机的塔架的基体材料通常包括相对导电的材料，使得原则上塔架可以充当波导。考虑到塔架的尺寸，这种风力涡轮机塔架的截止频率可以非常低，在具有六米直径的圆柱形塔架的情况下，例如甚至低于30 MHz。这意味着，截止频率可低于被容纳在下部塔架中或下部塔架下方的功率电子部件的操作频率，使得塔架可充当由至少一个功率电子部件的操作产生的电磁波的波导。这些电磁波的能量然后被传输到机舱，机舱进而可引起来自风力涡轮机的强辐射发射。关于风力涡轮机的电磁兼容性，这是不期望的效果。例如，已知使用具有30MHz或更高的开关频率的逆变器，其电磁波因此可以通过作为波导的塔架传播。其它部件（例如冷却集合体）也可以发出这种相关的电磁波。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种具有更好电磁兼容性的风力涡轮机。

根据本发明，该目的通过包括至少一个吸收器元件的塔架来实现，所述至少一个吸收器元件至少减少功率电子部件的电磁波沿着塔架的传输。

本发明的发明人已经认识到，风力涡轮机塔架可以充当用于塔架的下部中的或塔架下方的功率电子部件（特别是逆变器）的波导，使得可能发生通过作为波导的塔架到机舱的不期望的传输，并且因此发生来自风力涡轮机的不期望的电磁能量的发射。为了防止或至少减轻这种效果，提出了在波导（在这种情况下是塔架）内部使用一个或多个吸收器元件，其也可以被称为滤波器元件。模拟和实验已经表明，使用这种吸收器元件可以极大地减少来自风力涡轮机的电磁辐射，从而改善电磁兼容性。