风力涡轮机变桨系统的运转方法技术方案

一种风力涡轮机变桨系统的运转方法，其中所述变桨系统至少具有一电源电压测量设备（5），每个输入整流器（1）至少具有一半导体开关元件（6），依靠半导体开关元件（6）从供电网络（3）流入相应的输入整流器（1）的电流可以被闭塞，由此每个电源电压测量设备（5）测量所述供电网络（3）的电压，并且如果供电网络（3）的测量电压或从几个测量电压中得到的计算值超过了第一电压值，那么每个半导体开关元件（6）闭塞了从供电网络（3）流入相应的输入整流器（1）的电流，并且每个变桨系统（2）由相连的紧急电源存储设备（4）提供电力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种风力涡轮机变桨系统的运转方法，其中风力涡轮机至少具有一个转子叶片，由此变桨系统至少具有一个输入整流器和变桨驱动器，由此每个转子叶片可以通过一个变桨驱动器或至少多个变桨驱动器的其中之一围绕它的纵轴旋转，每个输入整流器通过供电网络提供交流电压，并且每个变桨驱动器通过一个输入整流器或至少多个输入整流器的其中之一提供电力，每个变桨系统连接至一个紧急电源存储设备，由此每个变桨系统可以通过连接的紧急电源存储设备提供电力。
技术介绍
供电网络可以是，例如普通电网或一个风力涡轮机的内部供电网络，风力涡轮机由它自身的发电机供电，或由另外的能源供电，如一个柴油发电机或一个光伏装置。现代的风力涡轮机通常装备有电动变桨系统，电动变桨系统至少具有一个变桨驱动器。在大多数情况下，至少一个变桨驱动器具有转子叶片。由于转子叶片围绕它们的纵轴旋转，变桨系统根据风的情况，调节转子叶片的位置，并且它们经常是使风力涡轮机的转子停止的唯一可靠方式。其过程是，单个或多个变桨驱动器转动转子叶片至所谓的顺浆位置，使转子静止，并且不再被风所驱动。变桨系统通常通过网络提供电力，风力涡轮机也向变桨系统提供它产生的电力。如果网络发生故障，就会出现危险情况，例如，在风力抬升时，如果风力涡轮机的转子的旋转速度超过了可允许的最大值，这会使风力涡轮机可能受到损坏，或者附近出现的人们可能受到伤害。为了避免此种危险情况的发生，即使在网络发生故障时，必须能够把转子叶片转到顺浆位置，即使在变桨系统不再由外部网络供电时，也需如此。为达到此目的，已知的现有技术提出在网络故障的情况下，为变桨系统提供一个或更多的紧急电源设备，以确保输至变桨系统的电源，以及变桨系统的可用性，至少坚持到转子叶片移动至安全的顺浆位置。变桨驱动器可具有，例如一个逆变器或一个电子变桨马达。这里，此逆变器通过一个输入整流器提供电力，由此逆变器使用此电源运行变桨马达。直流的马达和交流马达都是一个变桨马达的可用选项。现有技术已知的变桨系统具有一些缺点，即它们对过电压很敏感，并且无法继续维持运转，即使供电网络中的过电压非常微小。供电网络中的过电压可以由，例如闪电击中所引起。依据闪电击中的部位不同和闪电的能量进入供电网络的方式不同，需保护的变桨系统的电压变化的非常剧烈。因而，现有技术使用过压保护设备保护已有的变桨系统抵御微小的过压。通常已知的过压保护设备使用，例如压敏电阻，抑制二极管或气体放电管。一般来说，压敏电阻用于保护变桨系统。尽管存在过压保护设备，如果一个变桨系统受到甚至只是一个简短的过压，由于安全原因会立即启动一个紧急操作，即所有的转子叶片被转到顺浆位置。
技术实现思路
在此背景下，本专利技术的目的是提出一种方法，以用于风力涡轮机变桨系统的运转，即使在现代的过电压网络的情况下，也能允许变桨系统进行持续的运转。上述设想的目的在上述方法的基础上实现，以用于风力涡轮机变桨系统的运转，其中变桨系统至少具有一个供电电压测量设备，每个输入整流器至少具有一个半导体开关元件，依靠此半导体开关元件，可以闭塞从供电网络至相应的输入整流器的电流，由此每个供电电压测量设备测量供电网络的电压，并且如果供电网络的测量电压或一个源自一些测量电压的计算值超过了第一电压值，则每个半导体开关元件闭塞了从供电网络至相应的输入整流器的电流，并且每个变桨驱动器通过连接的紧急电源存储设备提供电力。根据本专利技术，此方法使变桨驱动器免受供电网络中的过电压的威胁。这是基于一个惊人的发现，即当半导体开关元件处于闭塞模式时，它们比变桨驱动器具有一个更高的过压电阻。因此，为了保护变桨驱动器，闭塞从供电网络至一个或多个输入整流器的电流是足够的，以便于保护变桨系统的其它组件免受供电网络中的过电压的威胁。随后，供电网络的电压可以参考供电网络的测量电压和一个从几个测量电压中得出的计算值。根据本专利技术，所有变桨系统的的电源可来自于一单个紧急电源存储设备。然而在本专利技术的范围内，也可能为每个变桨驱动器提供一个或多个紧急电源存储设备。为了保护变桨系统免受过电压的威胁，其中的过电压超过了半导体开关元件的过压电阻或快于半导体开关元件的响应时间，可使用现有技术中已知类型的过压保护设备。这样一个过压保护设备通常设置于供电网络和一个或多个输入整流器中。此外，已经证实过压保护设备具有一监控模块是有利的，由此监控模块可发出一个告警信号和/或一个出错信号。当过压保护设备在某一时期内不得不被替换时，一个告警信号被发出。过压保护设备的替换时必需的，例如如果过压保护设备由于老化不再为过电压提供可靠的保护。过压保护设备不得不被替换的某一时期基本上取决于过压保护设备的老化状态。不考虑告警信号，过压保护设备每隔一段时间的替换，可同样确保过压保护设备总是能提供足够的过压保护，而免受供电网络的过电压的威胁。如果过压保护设备有一个缺陷，此缺陷影响了它的过压保护功能，一个出错信号被发出了。在此情况下，出错信号可用于启动一个紧急操作。此外，出错信号也可用于防止变桨系统—以及整个风力涡轮机—被再次启动。因此，告警信号和出错信号有本质上的不同。鉴于变桨系统可在出现告警信号的情况下继续运行一段时间，一个出错信号通常引起一个紧急操作以及风力涡轮机的停转，既然整个变桨系统可能由于一个进一步的过电压而导致故障。上面提到的两个信号可以特别的具有视觉或听觉属性。对于监视模块至少具有一个—特别是数字的—输出，或至少具有一个开关触头，以用于每种信号类型，通过它信号可以输出至一个上一级的控制单元，这是有优势的。根据本专利技术的一个有利的改进，如果至少一个半导体开关元件被切换成闭塞模式的时间久于第一时间段，则启动一紧急操作。既然存储在一个或多个紧急电源存储设备中的电力是有限的，变桨系统不可能永远运行于闭塞的半导体开关元件之下。因而，为了确保风力涡轮机的安全，必须以一个及时的方式执行一个紧急操作。这个操作可以例如通过使用一定时器来完成，定时器用于测量一个或多个半导体开关元件已经切换的多长时间，以及自动的启动紧急操作，如果已经超过第一时间段的话。本专利技术的一个有利的实施例，其特征在于，如果供电网络的测量电压超过了第二电压值，则启动一紧急操作。既然变桨系统的保护受到一个或多个半导体开关元件的过压电阻的限制，这实现了在一个过电压达到或在一个安全范围内接近过压电阻时，风力涡轮机通过一个紧急操作被改变成安全模式。根据本法明的一个特别有利的改进，在供电网络和一个或多个输入整流器间的连接处，设置了一个干线接触器，由此每个输入整流器可通过干线接触器从供电网络中断开，如果供电网络的测量电压超过了第二电压值的话。既然干线接触器可以带来变桨系统的一个电绝缘隔离供电网络，此干线接触器的使用可以非常有效的保护变桨系统免遭进一步的过电压的威胁。在本专利技术的一个优选的实施例中，第二电压值大于第一电压值。以此方式，干线接触器只有在一个或多个半导体开关元件闭塞电流的情况下打开，此情况被实现了。根据本专利技术另一个优选的实施例，在供电网络和一个或多个输入整流器间的连接处，设置了个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力涡轮机变桨系统的运转方法，所述风力涡轮机至少具有一转子叶片，由此变桨系统具有至少一输入整流器（1）和至少一变桨驱动器（2），由此每个转子叶片可以通过一变桨驱动器（2）或至少多个变桨驱动器（2）的其中之一围绕它的纵轴旋转，每个输入整流器（1）通过供电网络（3）提供交流电压，并且每个变桨驱动器（2）通过一输入整流器（1）或至少多个输入整流器（1）的其中之一提供电力，每个变桨系统（2）连接至一紧急电源存储设备（4），由此每个变桨系统（2）可以通过连接的紧急电源存储设备（4）提供电力，其特征在于，所述变桨系统至少具有一电源电压测量设备（5），每个输入整流器（1）至少具有一半导体开关元件（6），依靠所述半导体开关元件（6）从所述供电网络（3）流入相应的所述输入整流器（1）的电流可以被闭塞，由此每个电源电压测量设备（5）测量所述供电网络（3）的电压，并且如果所述供电网络（3）的测量电压或从几个测量电压中得到的计算值超过了第一电压值，那么每个半导体开关元件（6）闭塞了从所述供电网络（3）流入相应的所述输入整流器（1）的电流，并且每个变桨系统（2）由相连的紧急电源存储设备（4）提供电力。

【技术特征摘要】
2013.12.02 EP 13195270.71.一种风力涡轮机变桨系统的运转方法，所述风力涡轮机至少具有一转子叶片，由此变桨系统具有至少一输入整流器（1）和至少一变桨驱动器（2），由此每个转子叶片可以通过一变桨驱动器（2）或至少多个变桨驱动器（2）的其中之一围绕它的纵轴旋转，每个输入整流器（1）通过供电网络（3）提供交流电压，并且每个变桨驱动器（2）通过一输入整流器（1）或至少多个输入整流器（1）的其中之一提供电力，每个变桨系统（2）连接至一紧急电源存储设备（4），由此每个变桨系统（2）可以通过连接的紧急电源存储设备（4）提供电力，其特征在于，所述变桨系统至少具有一电源电压测量设备（5），每个输入整流器（1）至少具有一半导体开关元件（6），依靠所述半导体开关元件（6）从所述供电网络（3）流入相应的所述输入整流器（1）的电流可以被闭塞，由此每个电源电压测量设备（5）测量所述供电网络（3）的电压，并且如果所述供电网络（3）的测量电压或从几个测量电压中得到的计算值超过了第一电压值，那么每个半导体开关元件（6）闭塞了从所述供电网络（3）流入相应的所述输入整流器（1）的电流，并且每个变桨系统（2）由相连的紧急电源存储设备（4）提供电力。
2.如权利要求1所述的风力涡轮机变桨系统的运转方法，其特征在于，如果至少一个半导体开关元件（6）被切换成闭塞模式的时间长于一第一时间段，则启动一紧急操作。
3.如权利要求1或2所述的风力涡轮机变桨系统的运转方法，其特征在于，如果所述供电网络（3）的测量电压超过了一第二电压值，则启动一紧急操作。
4.如权利要求1至3中的一个所述的风力涡轮机变桨系统的运转方法，其特征在于，在所述供电网络（3）和所述一个或多个输入整流器（1）间的连接处设置有一干线接触器（7），如果所述供电网络（3）的测量电压超过了所述第二电压值，则每个输入整流器（1）通过所述干线接触器（7）从所述供电网络（3）中断开。
5.如权利要求3至4中的一个所述的风力涡轮机变桨系统的运转方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔夫·维特尔，马提亚·泡利，
申请(专利权)人：穆格乌纳股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE