具有无传动装置的发电机和发电机滤波器的风能设施制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种风能设施(100)，包括：无传动装置的发电机(204)，其中发电机(204)构成为具有定子和转子的同步发电机；与定子耦联的发电机滤波器(202)，所述发电机滤波器用于对定子电流进行滤波，其中发电机滤波器(202)具有可变的滤波器性能；和滤波器控制装置(228)，所述滤波器控制装置用于控制发电机滤波器(202)。

Wind energy facilities with gearless generators and generator filters

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有无传动装置的发电机和发电机滤波器的风能设施
本专利技术涉及一种具有无传动装置的发电机和与其耦合的发电机滤波器的风能设施。此外，本专利技术涉及这种发电机滤波器并且本专利技术涉及一种用于控制无传动装置的风能设施的方法。
技术介绍
风能设施是已知的并且大量现代的风能设施具有无传动装置的发电机。发电机在此具有转子，所述转子直接由空气动力学的旋转体驱动。转子于是相对于无传动装置的发电机的定子转动，由此在定子中产生电流。这种在定子中产生的电流于是为了继续应用、即尤其为了馈入到供电网中被相应地转换。在这种无传动装置的状况中，转子相对缓慢地转动，如小于20转/分，而常见的发电机或者电机常常具有1500转/分或者3000转/分的额定转速。这样慢地转动的发电机在此也会引起在风能设施的吊舱中的振荡或振荡激励。原则上，在每种发电机类型中都存在特定的性能，所述性能能够在吊舱的区域中产生激励。这些激励根据表现形式会导致具有声音发射的问题，其中所述具有声音发射的问题也与架设地点和在该处适用的规定相关。噪声效果例如能够在10Hz至120Hz的频率范围中出现。为了抵抗这种噪声发射，例如能够设有隔音装置，或者考虑在吊舱壳体和机器承载件之间的振荡解耦。公开文献DE102014206703A1示出一种用于安置在承载模块或吊舱挡板和机器承载件之间的解耦机构，以便经由此建立与机器承载件的弹性减振的连接。也存在如下解决方式，所述解决方式整体上使得发电机噪音更低。这种解决方案在公开文献DE102014947A1中提出。在该处，对于发电机提出如下定子，所述定子在环周方向上划分为定子区段，并且其中至少两个定子区段沿着环周方向相互错开或者交叠。但是，这种解决方案的前提条件是发电机的相应的结构变化，这就此而言倒不如说对于设计新的发电机看起来是有效的。德国专利商标局在本申请的优先权申请中检索到下述现有技术：DE10011750A1；DE10130339A1；De102014200947A1；DE102014206703A1；DE102015205348A1和EP2869458A1。
技术实现思路
由此，本专利技术基于如下目的：解决上述问题中的至少一个。尤其应当提出一种解决方案，所述解决方案引起风能设施因发电机引起的声音降低，这能够实现至少一个相对低噪音地运转的发电机或者能够有助于低噪音的运转。至少应当相对于迄今为止已知的解决方案提出一个替选的解决方案。根据本专利技术，提出一种根据权利要求1所述的风能设施。该风能设施包括无传动装置的发电机，所述发电机构成为同步发电机。该同步发电机具有定子和转子。转子是发电机的旋转部分，并且在此尤其使用术语转子，以便避免可能与风能设施的空气动力学的旋转体混淆。术语转子的使用就此而言不限于特定的发电机类型。就此而言，将无传动装置的发电机理解为，在发电机和空气动力学的旋转体之间不存在传动装置。就此而言，也能够提及无传动装置的风能设施。这种无传动装置的发电机是缓慢运转的，因为其以与风能设施的空气动力学的转子相同的转速转动。其转速小于20转/分，尤其小于15转/分，尤其优选小于10转/分。这种缓慢的转速也对可能要预期或要降低的振荡产生影响。具有传动装置的发电机通常以3000转/分或1500转/分的转速运转。优选地，同步发电机构成为环形发电机，其中定子和转子的磁性作用元件环形地围绕发电机的转动轴线设置为，使得在发电机的为气隙直径的至少0至50百分比的内部区域中不设置有发电机的磁性作用元件。也就是说，转子和定子，除了承载结构之外，基本上环形地设置在气隙的区域中。发电机滤波器与定子耦联，以便对定子电流进行滤波。特别地，对于每个三相的定子电流设有一个子滤波器，其中所有子滤波器一起基本上形成发电机滤波器。在此，所有子滤波器是受控的子滤波器并且能够共同地经由滤波器控制装置或者分别经由子滤波器控制装置来操控。所有子滤波器控制装置共同地能够基本上形成滤波器控制装置。针对发电机滤波器所描述的任意性能也可有意义地应用于每个子滤波器。每个子滤波器由此也视为可独立控制的发电机滤波器，所述发电机滤波器对定子电流进行滤波。对于该发电机滤波器提出，所述发电机滤波器具有可改变的滤波器性能。此外，提出一种用于控制发电机滤波器的滤波器控制装置。由此，能够经由滤波器控制装置来操控发电机滤波器从而改变其滤波器性能。由此能够尤其在高次谐波方面影响定子电流。已经认识到，这种高次谐波会导致发电机中的相应的噪声。此外已经认识到，根据这种噪声的类型，尤其根据频率和振幅，该噪声也还会通过风能设施的元件增强。这会导致：这种噪声增强并且尤其能够通过吊舱挡板连同导流罩和/或转子叶片放射。通过控制发电机滤波器从而控制或改变电流高次谐波，该电流高次谐波能够改变为，使得所产生的噪声生成也改变。有时，在此一次谐波的降低可能就足够，或者降低或改变多次谐波。尤其在转速可变的、尤其在此提出的风能设施中，能够根据风能设施的运行状态改变这种电流高次谐波。通过发电机滤波器的可控的改变，能够对此动态地做出反应。由此，所述解决方案也是尤其灵活和可调整的。也已经认识到，噪声生成也能够是如下内容的指标：并非最佳的定子电流或者以另一方式和方法并非最佳地工作的发电机。通过借助改变发电机电流来降低噪声的措施，由此也能够改进发电机的运行表现。根据一个实施方式提出，发电机滤波器为了改变其滤波器性能而具有滤波器部段，所述滤波器部段具有可控的电容性能，或者具有以其他方式可控的电容性能。据此提出，发电机滤波器的可控制性至少部分地通过如下方式实现：控制电容性能。这能够表示：通过接通或者关闭电容器或者其一部分来改变电容器或者电容器组。但是，电容器的这种改变在此尤其仅为了说明而提及。更确切地说，电容或电容性能能够通过操控半导体器件来影响。尤其也考虑，发电机滤波器像这种电容一样表现。发电机滤波器为此例如有源地控制定子电流，就好像发电机滤波器具有电容性能一样。通过控制的改变，由此也能够控制电容性能。根据一个实施方式提出，发电机滤波器有源地影响定子电流，尤其使得向定子电流通过有源的发电机滤波器施加电流信号。通过对定子电流的这种有源的或直接的影响，定子电流能够有针对性地被影响，并且这种影响能够至少部分地发挥如通过具有电容或者电容性能的无源的滤波器所得出的作用。将电流信号这样施加给定子电流的改变于是如等价的无源滤波器的性能改变那样起作用。由此，也因此能够改变或设定发电机滤波器的电容性能。根据一个实施方式提出，发电机滤波器构成为变流器或者逆变器，或者包括变流器或逆变器。如果发电机滤波器作为变流器工作，那么所述发电机滤波器能够将定子电流或者其一部分转换为另一交变电流或者产生如下电流，所述电流能够与定子电流叠加。在此，应当仅转换定子电流或定子电压的一小部分，即高次谐波分量。变流器于是工作为，使得其与所存在的定子电流和所期望的定子电流相关地产生相应的设有相应的高次谐波的电流信号并且与定子电流叠加，这在此也称为施加。由此，能够以所期望的方式和方法影响定子电流。...

【技术保护点】
1.一种风能设施(100)，所述风能设施包括：/n-无传动装置的发电机(204)，其中所述发电机(204)构成为具有定子和转子的同步发电机，/n-与所述定子耦联的发电机滤波器(202)，所述发电机滤波器用于对定子电流进行滤波，其中所述发电机滤波器(202)具有可变的滤波器性能，和/n-用于控制所述发电机滤波器(202)的滤波器控制装置(228)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170613 DE 102017112958.81.一种风能设施(100)，所述风能设施包括：
-无传动装置的发电机(204)，其中所述发电机(204)构成为具有定子和转子的同步发电机，
-与所述定子耦联的发电机滤波器(202)，所述发电机滤波器用于对定子电流进行滤波，其中所述发电机滤波器(202)具有可变的滤波器性能，和
-用于控制所述发电机滤波器(202)的滤波器控制装置(228)。


2.根据权利要求1所述的风能设施(100)，
其特征在于，
-所述发电机滤波器(202)为了改变所述滤波器性能具有可控电容性能，尤其是带有可控电容性能的滤波器部段。


3.根据权利要求1或2所述的风能设施(100)，
其特征在于，
所述发电机滤波器(202)构成为变流器或者逆变器，或者包括变流器或者逆变器。


4.根据上述权利要求中任一项所述的风能设施(100)，
其特征在于，
-所述发电机滤波器设置在所述定子和整流机构之间，所述整流机构用于对所述定子电流整流，并且可选地，
-所述发电机滤波器具有串联连接的电容，使得所述定子电流从所述定子穿过所述电容流至所述整流机构，或者
-所述发电机滤波器配置用于，对这种串联连接的电容进行仿真。


5.根据上述权利要求中任一项所述的风能设施(100)，
其特征在于，
所述发电机滤波器(202)被控制为，使得
-将所述定子电流改变为，使得所述定子电流在所述发电机(204)中引起更高的输出的功率，尤其使得
-所述定子电流通过所述发电机滤波器(202)具有电容性的无功电流份额，所述无功电流份额引起输出的功率的提高。


6.根据上述权利要求中任一项所述的风能设施(100)，
其特征在于，
-所述发电机滤波器(202)设计用于，对所述定子电流进行滤波，使得降低所述发电机(204)的机械振荡激励，尤其使得
-所述发电机滤波器(202)针对一个频率范围设计，以便对所述定子电流进行滤波，使得降低所述发电机(204)的机械振荡激励，尤其使得
-降低所预期的或者所检测的机械振荡的六次和/或十二次谐波。


7.根据上述权利要求中任一项所述的风能设施(100)，
其特征在于，
-设有用于将发射信号反馈给所述滤波器控制装置(228)的发射反馈装置，其中
-所述发射信号代表从所述发电机(204)发出的发射，尤其噪声发射或者电振荡和/或机械振荡，并且
-所述滤波器控制装置(228)配置用于，根据反馈的发射信号来控制所述发电机滤波器(202)，以便降低从所述发电机(204)发出的发射。


8.根据上述权利要求中任一项所述的风能设施(100)，
其特征在于，
-所述发电机(204)具有多个子发电机系统(208)，尤其两个三相的子定子，以便由此产生六相的定子电流，
-设有电流检测机构，用于检测每个子发电机系统(208)的定子电流并且用于将至少一个表示所述定子电流的电流信号分别传输给所述滤波器控制装置(208)，用于控制所述发电机滤波器(202)，并且其中
-所述滤波器控制装置(228)配置用于，根据所述电流信号来控制所述发电机滤波器(202)，使得所述定子电流之间的差异和/或所述子发电机系统的输出的功率之间的差异最小化，和/或
-所述滤波器控制装置(228)配置用于，根据相应的所述电流信号来控制所述发电机滤波器(202)，使得降低相应的所述子发电机系统(208)内磁化安匝的差异。


9.根据上述权利要求中任一项所述的风能设施(100)，
其特征在于，
-设有用于提供中间回路电压的共同的直流电压中间回路，和
-为所述定子电流或每个定子电流设置有整流机构，以便对所述定子电流整流并且将其输送给共...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔弗雷德·贝克曼，沃伊切赫·京格尔，西蒙·施罗布斯多夫，
申请(专利权)人：乌本产权有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE