具有低电磁干扰的风力系统技术方案

技术编号:22727160 阅读:13 留言:0更新日期:2019-12-04 07:40
一种系统,该系统包括对电磁辐射敏感的接收单元以及具有可变转子速度、大于1MW的额定功率、至少50m的转子直径的一个或更多个风力涡轮机,所述一个或更多个风力涡轮机位于距所述接收单元小于20km的距离处,并且其中,所述系统被布置以用于减少通过由一个或更多个风力涡轮机发射和/或反射的电磁辐射对接收单元的干扰,并且特别地其中,所述接收单元包括至少一个用于接收在10Mhz至250MHz之间的频率范围内的宇宙电磁辐射的天线。

Wind power system with low electromagnetic interference

A system includes a receiving unit sensitive to electromagnetic radiation and one or more wind turbines with variable rotor speed, rated power greater than 1MW, and rotor diameter of at least 50m, wherein the one or more wind turbines are located at a distance less than 20km from the receiving unit, and wherein the system is arranged to reduce the amount of energy transmitted by one or more Interference of electromagnetic radiation emitted and / or reflected by more wind turbines to a receiving unit, and in particular, the receiving unit includes at least one antenna for receiving cosmic electromagnetic radiation in the frequency range from 10 MHz to 250 MHz.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有低电磁干扰的风力系统
本专利技术涉及具有低电磁辐射发射的风力涡轮机,涉及包括对电磁辐射敏感的接收单元和具有低电磁辐射发射的一个或更多个风力涡轮机两者的系统,所述风力涡轮机可以位于距所述接收单元小于20km的距离处,并且涉及用于优化所述系统的方法以及涉及用于测量风力涡轮机的电磁辐射的发射的方法。
技术介绍
由于涡轮机符合限制发射水平的国际规定,因此风力涡轮机的电磁辐射(进一步所谓的EM辐射)的发射通常不是问题。然而,对于若干的特定情况,发射水平仍然妨害接收单元。接收单元可以是主观上或客观上对EM辐射敏感的任何单元。这样的单元的示例是所谓的LOFAR(用于接收10MHz至250MHz的带宽内的宇宙辐射的低频阵列装置)的天线。另一示例构成(form)声称对EM辐射敏感并且有时会经受妨害的人。有些人声称,一般来说,生物物种(植物和动物两者)都受EM辐射妨害。最后,虽然风力涡轮机符合关于发射水平的规定,但是仍然有许多接收单元会经受通过由风力涡轮机发射的EM辐射的干扰的妨害。这是对于风能的实现并且因此对于向可再生能源过渡的障碍。用于减少干扰的已知基本解决方案是在风电场的风力涡轮机停止和/或关断的某些时段上达成一致。另一种已知的解决方案是在某些区域中简单地不允许安装风力涡轮机。在这两种情况下,结果都是风能的实现放慢或者风电场产生较少的能量并且变得不经济。第三种先进的方法是安装风电场,并且忽视直接或间接地经由其他生物物种经受妨害的人的抱怨。这当然是一种不期望的方式,因为其对风能产生了很大的阻力。专利技术内容本专利技术的目的是克服现有解决方案的上述缺点。此外,风能的实现在过去几十年不断增长并且风力涡轮机已经被安装在最合适的位置处。因此,现在考虑接收单元尤其是对由EM辐射的干扰具有高敏感性的人员已经移动至的其他区域、有时是安静区域,以用于安装风电场。因此,预期通过由风力涡轮机发射的EM辐射的妨害将增加。因此,需要以有效的方式并且特别地通过一种不忽视人类的抱怨且不会严重地妨害风电场的实现的方法来减少妨害。至此,根据本专利技术的一个方面,提出了在对通过由风力涡轮机的EM辐射的干扰具有客观或主观敏感性的区域中安装可变转子速度风力涡轮机,该可变转子速度风力涡轮机具有大于1MW的额定功率和至少50m的转子直径,该可变转子速度风力涡轮机包括若干主要部件例如塔架、可以与发电机集成的机舱、轮毂和至少一个叶片,该可变转子速度风力涡轮机还包括变压器和用于使发电机功率的可变频率适应电网频率的主转换器,其中,风力涡轮机被布置成减少特别是在10Mhz至250Mhz之间的范围内的EM辐射。在本专利技术的实施方式中,进一步表示为“在实施方式中”,在风力涡轮机中的任一个或更多个部件被布置成减少EM辐射的发射时,风力涡轮机被布置成减少EM辐射的发射。在另一实施方式中,风力涡轮机被认为是EM辐射源,该EM辐射源被布置成将30MHz至230MHz之间的频率范围内的等效全向辐射功率减小至低于2.5pW/Hz(皮瓦每赫兹)、并且特别地低于0.25pW/Hz并且更特别地低于0.025pW/Hz并且甚至更特别地低于0.0025pW/Hz的水平。在又一实施方式中,风力涡轮机被布置成在距机舱30m的距离处将30MHz至230MHz之间的频率范围内的以120kHz的带宽的所发射的EM场强度限制降低至低于24dBμV/m、特别地低于18dBμV/m并且更特别地低于12dBμV/m并且甚至更特别地低于9dBμV/m的水平。在实施方式中,风力涡轮机包括第一主要部件和第二主要部件,这些部件彼此可枢转地连接,并且其中,所述部件包括针对EM辐射的屏蔽件,这些屏蔽件封闭可以为EM辐射源的设备,其中,所述屏蔽件特别地经由滑环彼此导电地连接,使得屏蔽件形成可以是闭合的公共场的共同的屏蔽件。在实施方式中,第一主要部件的屏蔽件以及可能还有第二主要部件的屏蔽件在一定程度上或全部地延续(continue)至枢轴连接的旋转中心并且接地或互连至相邻的屏蔽件。在一定程度上延续可以被限定为向旋转中心延伸至距旋转中心小于1m,特别地小于0.6m并且更特别地小于0.3m。这样的布局的优点是屏蔽件本身可以形成针对带宽在10MHz至250MHz之间的EM辐射的闭合表面。在可枢转地连接的两个主要部件的两个相邻屏蔽件的情况下,优点是较少需要或甚至不需要屏蔽件之间的导电连接(例如,滑环、电刷或基于液态金属的接触)来闭合屏蔽件。在实施方式中,使用基于镓的合金来代替汞用于基于液体金属的接触。根据实施方式,屏蔽件在两个主要部件可枢转地连接的位置处闭合,屏蔽件可以具有用于维护人员或用于运输维修部件的通道。该通道可以具有门或舱口的形状,并且可以屏蔽其本身。主要部件指的是塔架、至少包括发电机的定子的机舱、可能包括发电机的转子的轮毂和任何的叶片。可枢转地连接的两个主要部件指的是塔架和机舱、机舱或发电机、机舱和轮毂或轮毂和叶片。根据本专利技术的屏蔽件可以包括最大未屏蔽距离小于1m、特别地小于0.3m并且更特别地小于0.1m并且优选地小于0.03m的未屏蔽的区域。此外,屏蔽件中的任一个可以是分离的屏蔽件,或者可以与风力涡轮机的另一部件集成(integrate),例如,但不限于,发电机的壳体既可以用作针对EM辐射的屏蔽件也可以用作壳体。此外,机舱的外表面可以与防止EM辐射的屏蔽件集成。这样的屏蔽件还可以具有其他功能例如但不限于结构功能或雷电保护。在实施方式中,风力涡轮机包括至少两个主要部件,这些主要部件可以相对于彼此可枢转地移动,并且这些主要部件均包括针对EM辐射的屏蔽件,其中,所述屏蔽件被接地并且具有至少10cm并且特别地至少30cm并且更特别地至少1m的交叠。在实施方式中,风力涡轮机包括两个主要部件,其中,第一主要部件包括直接驱动发电机的定子,并且可枢转地连接至第一主要部件的第二主要部件包括直接驱动发电机的转子,其中,两个主要部件都包括防止EM辐射的发射的屏蔽件,该屏蔽件沿围绕发电机的旋转轴的闭合曲线彼此接界,该屏蔽件沿该闭合曲线电连接,其中,沿曲线测量的电连接例如所述滑环、电刷或基于液态金属的接触或者任何其他已知的导电连接之间的最大距离小于1m,特别地小于0.3m并且更特别地小于0.1m。有利地,根据本专利技术的风力涡轮机还包括具有针对EM辐射的舱口屏蔽件的舱口,该舱口屏蔽件与针对EM辐射的屏蔽件接界(border),该针对EM辐射的屏蔽件是主要部件或基座的分离或集成的部件,并且其中,所述舱口屏蔽件包括一个或更多个至所述屏蔽件的导电接头,其中,在多个接头的情况下,沿闭合曲线测量的接头之间的最大距离小于1m,特别地小于0.3m并且更特别地小于0.1m,舱口屏蔽件沿该闭合曲线与屏蔽件接界。应当注意的是,词语“舱口”可以指风力涡轮机中的任何开口。这样的开口例如门、通风口、检查孔或人孔可以被认为是舱口,所述开口中的任一个可以位于塔架中、基座中、机舱中、轮毂中或叶片中。在实施方式中,风力涡轮机的机舱和/或轮毂封闭电子设备,其中,所述设备在所有方向上或在除了向下方向之外的所有方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可变转子速度风力涡轮机(1),其具有大于1MW的额定功率和至少50m的转子直径,所述可变转子速度风力涡轮机(1)包括若干主要部件例如塔架(2)、能够与直接驱动发电机(4)集成的机舱(3)、轮毂(5)和至少一个叶片(6),所述可变转子速度风力涡轮机(1)还包括变压器(7)和用于使所述发电机功率的可变频率适应所述电网频率的主转换器(8),其中,所述风力涡轮机被布置成减少特别是在10Mhz至250Mhz之间的范围内的电磁(EM)辐射的发射。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170123 NL 10422361.一种可变转子速度风力涡轮机(1),其具有大于1MW的额定功率和至少50m的转子直径,所述可变转子速度风力涡轮机(1)包括若干主要部件例如塔架(2)、能够与直接驱动发电机(4)集成的机舱(3)、轮毂(5)和至少一个叶片(6),所述可变转子速度风力涡轮机(1)还包括变压器(7)和用于使所述发电机功率的可变频率适应所述电网频率的主转换器(8),其中,所述风力涡轮机被布置成减少特别是在10Mhz至250Mhz之间的范围内的电磁(EM)辐射的发射。


2.根据权利要求1所述的风力涡轮机,包括第一主要部件和第二主要部件,所述第一主要部件和所述第二主要部件彼此可枢转地连接,并且其中,所述部件均包括针对EM辐射的屏蔽件,所述屏蔽件封闭能够为EM辐射源的设备,其中,所述屏蔽件特别地经由滑环(25)彼此导电地连接,使得所述屏蔽件与最大未屏蔽距离小于1m、特别地小于0.3m且更特别地小于0.1m且优选地小于0.03m的未屏蔽区域形成共同的屏蔽件。


3.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机,包括第一主要部件和第二主要部件,所述第一主要部件和所述第二主要部件彼此可枢转地连接,并且其中,所述部件中的任一个包括针对EM辐射的屏蔽件,所述屏蔽件封闭能够为EM辐射源的设备,其中,在所述枢轴连接附近,所述屏蔽件(30,31,33,34)在一定程度上朝向所述枢轴连接的旋转中心延续并且特别地经由滑环接地(32,35),其中,所述屏蔽件能够包括最大未屏蔽距离小于1m、特别地小于0.3m且更特别地小于0.1m且优选地小于0.03m的未屏蔽区域。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的风力涡轮机,包括至少两个主要部件,所述至少两个主要部件能够相对于彼此旋转,并且所述至少两个主要部件均针对EM辐射被屏蔽,其中,所述屏蔽件被接地并且具有至少10cm且特别地至少30cm且更特别地至少1m的交叠(24)。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的风力涡轮机,包括两个主要部件,其中,所述第一主要部件包括所述直接驱动发电机(4)的定子(27),并且可枢转地连接至所述第一主要部件的所述第二主要部件包括所述直接驱动发电机的转子(28),其中,两个主要部件包括防止EM辐射的发射的屏蔽件,所述屏蔽件沿围绕所述发电机的旋转轴的闭合曲线(26)彼此接界,所述屏蔽件沿所述闭合曲线电连接(25),其中,沿所述曲线测量的电连接之间的最大距离小于1m,特别地小于0.3m并且更特别地小于0.1m。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的风力涡轮机,还包括舱口(20,22),所述舱口(20,22)具有针对EM辐射的舱口屏蔽件,所述舱口屏蔽件与针对EM辐射的屏蔽件接界,所述针对EM辐射的屏蔽件是所述轮毂、所述机舱、所述塔架、所述基座或所述叶片的分离或集成的部件,并且其中,所述舱口屏蔽件包括一个或更多个至所述屏蔽件的导电接头(21,23),其中,在多个接头的情况下,沿闭合曲线测量的所述接头之间的最大距离小于1m,特别地小于0.3m并且更特别地小于0.1m,所述舱口屏蔽件沿所述闭合曲线与所述屏蔽件接界。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的风力涡轮机,其中,所述机舱和/或所述轮毂封闭电子设备,其中,所述设备通过可能具有未屏蔽区域的接地导电表面在所有方向上或者在除了向下方向之外的所有方向上被封闭至所述塔架顶之中,所述未屏蔽区域的最大非导电距离小于1m,特别地小于0.3m并且更特别地小于0.1m并且优选地小于0.03m。


8.根据权利要求7所述的风力涡轮机,其中,所述机舱的外表面和针对EM辐射的屏蔽件是集成的,并且特别地其中,所述机舱包括屏蔽EM辐射的金属外表面或与导电材料集成的复合材料外表面。


9.根据权利要求1至8中任一项所述的风力涡轮机,包括所述主转换器与所述变压器之间的至少一个电力线缆,其中,所述电力线缆的长度小于20m,特别地小于10m并且优选地小于5m。


10.根据权利要求1至9中任一项所述的风力涡轮机,包括连接至所述主转换器的至少一个电力线缆,其中,对于共模和/或差模信号,所述电力线缆电信号通过小于50MHz且特别地小于10MHz的截止频率被低通滤波。


11.根据权利要求1至10中任一项所述的风力涡轮机,其中,连接至所述主转换器的至少一个电力线缆并且特别地连接至所述主转换器的所有电力线缆被一个或更多个铁氧体磁芯围绕,所述一个或更多个铁氧体磁芯优选地被安装在距所述主转换器1m内或者集成在所述主转换器中,并且特别地其中,所述铁氧体磁芯由接地的导电表面封闭。


12.根据权利要求1至11中任一项所述的风力涡轮机,其能够被切换至低EM辐射发射模式,其中,所述主转换器被永久地关断或者所述主转换器电力电路未被激活,并且特别地其中,如果存在的话,用于所述横摆和俯仰马达的转换器在所述低EM辐射发射模式的至少50%的时间期间关断,并且特别地在所述低EM辐射发射模式的至少90%的时间期间...

【专利技术属性】
技术研发人员:安德烈·海因茨·普班斯亨德里克·兰伯特斯·拉格韦杰阿尔特·万德波尔艾伯塔斯·瓦伊延伯格古斯塔夫·保罗·科尔滕
申请(专利权)人:劳格文温德有限公司
类型:发明
国别省市:荷兰;NL

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