用于风力应用的无源故障电流限制器制造技术

本发明专利技术涉及用于风力应用的无源故障电流限制器。本发明专利技术涉及用于限制针对特别是风力涡轮机的发电机的故障电流的设备。第一框架由铁磁材料制成，其中第一框架包括第一框架部分和另一第一框架部分，其中在第一框架部分与另一第一框架部分之间形成第一间隙。在第一框架部分周围缠绕第一线圈，其中第一线圈可连接到发电机的定子的第一定子绕组。在另一第一框架部分周围缠绕另一第一线圈，其中另一第一线圈可连接到电子设备。在第一间隙内布置第一永磁体元件。第一框架界面和另一第一框架部分相对于彼此形成，使得提供在第一线圈与第一永磁体元件和所述另一第一线圈与第一永磁体元件之间的电磁相互作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于限制针对特别是风力涡轮机的发电机的故障电流的设备。此夕卜，本专利技术涉及一种用于制造用于限制针对特别是风力涡轮机的发电机的故障电流的设备的方法。
技术介绍
在风力涡轮机中使用的直接驱动同步发电机具有处理短路故障的固有问题，主要是由于在寿命期间发生概率高的转换器短路。短路的结果是在发电机绕组中感生的大的电流并且引起热负载、磁体消磁和大的气隙转矩。这些短路电流可以是操作电流的三倍，导致可能潜在地损坏涡轮机结构的气隙剪切力。通过分别地将发电机和风力涡轮机的结构设计得更加鲁棒以对付增加的故障条件负载来回避该问题，使得风力涡轮机针对正常操作被过度地设计并且对能量的最终成本(COE)添加成本。这也以发电机的磁体来完成，因为磁体高度和等级被选择成经受得住在所述故障条件期间所经历的短路场，所以又对涡轮发电机添加了成本。
技术实现思路
目的可以是提供具有适当的能量成本(COE)率的更轻的风力涡轮机。根据独立权利要求，通过一种用于限制针对特别是风力涡轮机的发电机的故障电流的设备、通过一种风力涡轮机并且通过一种用于制造用于限制针对特别是风力涡轮机的发电机的故障电流的设备的方法来解决此目的。根据本专利技术的第一方面，提出了一种用于限制针对特别是风力涡轮机的发电机的故障电流的设备。所述设备的第一框架由铁磁材料制成，其中，第一框架包括第一框架部分和另一第一框架部分。在第一框架部分与该另一第一框架部分之间形成第一间隙。在第一框架部分周围缠绕设备的第一线圈，其中，第一线圈可连接到发电机的定子的第一定子绕组并且可连接到诸如变频器的电气设备。在所述另一框架部分周围缠绕设备的另一第一线圈，其中，该另一第一线圈可连接到发电机并且可连接到诸如变频器的电气设备。在第一间隙内部布置第一永磁体元件，其中，所述第一框架部分和所述另一第一框架部分相对于彼此形成，使得可提供在第一线圈与第一永磁体元件和所述另一第一线圈与第一永磁体元件之间的电磁相互作用。第一永磁体与第一框架进行磁相互作用，使得生成在第一循环方向上通过第一框架部分循环的第一磁场，并且生成通过所述另一第一框架部分循环的在另一第一循环方向上定向的另一第一磁场，所述另一第一循环方向在相对于第一磁场相反的方向上循环。第一线圈可连接到发电机的定子的第一定子绕组并且可连接到例如电气设备，使得可生成在相对于第一磁场相反的方向上定向的第一电磁场。所述另一第一线圈可连接到电子设备并且可连接到例如定子，使得可生成在相对于所述另一第一磁场相反的方向上定向的另一第一电磁场。根据本专利技术的另一方面，提出了一种风力涡轮机，诸如直接驱动风力涡轮机。该风力涡轮机包括包含具有至少第一定子绕组的定子的发电机和电子设备。此外，该风力涡轮机包括如上所述的设备。所述设备的第一线圈(电)连接在发电机的定子(的例如第一定子绕组)与所述电子设备之间。根据本专利技术的另一方面，描述了一种用于制造用于限制针对特别是风力涡轮机的发电机的故障电流的上述设备的方法。上述风力涡轮机包括风力涡轮机塔以及被可枢转地(Pivotably)安装到风力涡轮机塔的吊舱。在吊舱中，安装发电机。包括多个风力涡轮机叶片的轮毂耦合到所述发电机。发电机包括转子和定子，将所述轮毂安装到所述转子。所述定子包括定子线圈。转子通过作用于风力涡轮机叶片的风力而环绕定子旋转。定子和转子进行电磁相互作用，使得生成例如电压和电流的电功率。在风力涡轮机中，可以将所述发电机配置为所谓的直接驱动发电机。直接驱动发电机没有任何齿轮。为了防止使用齿轮，发电机的定子的直径和转子的直径必须非常大。发电机可以分别是三相发电机和直接驱动同步发电机，其中，第一类型的线圈形成第一相位，第二类型的线圈形成第二相位，并且第三类型的线圈形成第三相位。每个类型的线圈親合到诸如变频器的电机(electrical machine),以便控制相对于彼此的相位。第一线圈和所述另一第一线圈可以是相同相位的，或者可以是相反相位的。第一线圈和所述另一第一线圈被以这样的方式缠绕在各个框架部分周围:使得故障电流将生成各个电磁场，其将对永磁体元件具有相反的影响。为了分别地承受并且减少峰值电流和故障电流，安装根据本专利技术的设备。该设备耦合在发电机的定子与变频器之间。如果出现故障电流的风险，则设备增加电感，使得故障电流被减少和阻尼。根据本专利技术的设备包括由铁磁材料制成的第一框架。第一框架例如由铁、钢或包括高磁导率的其他适合的铁磁材料制成。第一框架可以包括围绕内体积的矩形剖面。在框架的一侧处，限定第一框架部分。在相对于第一框架部分的内体积的另一对向侧，限定第二框架部分。第一线圈缠绕在第一框架部分周围，并且可以用一端耦合到定子的第一定子绕组并用另一端耦合到例如变频器的电机。所述另一第一线圈缠绕在所述另一第一框架部分周围，并且用一端耦合到第一或另一定子绕组并用另一端耦合到例如变频器的电机。流过第一线圈的电流相对于流过所述另一第一线圈的电流可以被移位或者可以处于相同相位。分别在内体积和间隙的内部布置第一永磁体元件。在正常操作条件下，在第一线圈内中的电流在预先限定的阈值之内。然后将永磁体元件布置在内体积内，使得给出在第一线圈与所述另一第一线圈之间的适当磁通量，并且给出低电感。具体地，永磁体包括北极和南极，并且与第一框架进行磁相互作用。因此，由于第一框架由铁磁材料制成，所以生成在第一循环方向上通过第一框架部分进行循环的第一磁场，并且生成通过所述另一第一框架部分进行循环的所述另一第一磁场，其中所述另一第一磁场包括在相对于第一磁场相反的方向上定向的另一第一循环方向。各个第一线圈和所述另一第一线圈包括各自的电流，其生成具有预定循环方向的各个第一和另一第一电磁场。因此，通过第一线圈的电流被配置成使得生成第一电磁场，所述第一电磁场在相对于由永磁体生成的第一磁场相反的方向上定向。附加地，通过所述另一第一线圈的电流被配置成使得生成所述另一第一磁电磁场，所述另一第一磁电磁场在相对于所述另一第一磁场相反的方向上定向。因此，第一电磁场作用在相对于第一磁场的反方向上，并且所述另一电磁场作用在对所述另一第一磁场的反方向上。因此，如果低电流流过各个第一和另一第一线圈，则永磁体元件生成各个第一和另一第一磁场，其提供在铁磁第一框架中的强的磁饱和。因此，第一线圈和所述另一第一线圈的电感是低的。然而，如果电流在第一线圈中增加并且针对所述另一第一线圈增加，则各个第一电磁场和所述另一第一电场变得更强，使得永磁体的效应被降低当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于限制针对特别是风力涡轮机的发电机（200）的故障电流的设备（100），该设备（100）包括：第一框架（110），由铁磁材料制成，其中，第一框架（110）包括第一框架部分（111）和另一第一框架部分（112），其中，在第一框架部分（111）与所述另一第一框架部分（112）之间形成第一间隙（101），第一线圈（102），缠绕在第一框架部分（111）周围，另一第一线圈（103），缠绕在所述另一第一框架部分（112）周围，以及第一永磁体元件（104），布置在第一间隙内部，其中，所述第一框架部分（111）和所述另一第一框架部分（112）相对于彼此形成，使得可提供在第一线圈（102）与第一永磁体元件（104）和所述另一第一线圈（103）与第一永磁体元件（104）之间的电磁相互作用，其中，所述第一永磁体元件（104）与第一框架（110）进行磁相互作用，使得生成第一磁场（106），其在第一循环方向上通过第一框架部分进行循环，以及生成另一第一磁场（107），其通过所述另一第一框架部分进行循环，定向在另一第一循环方向上，所述另一第一循环方向在相对于第一磁场（106）在相反的方向上循环，其中，第一线圈（102）可连接到发电机（200）的定子的第一定子绕组，使得可生成在相对于第一磁场（106）相反的方向上定向的第一电磁场（108），其中，所述另一第一线圈（103）可连接到电子设备（300），使得可生成在相对于所述另一第一磁场（107）相反的方向上定向的另一第一电磁场（109）。...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：A托马斯，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE