用于节距控制能量转换的方法和设备技术

一种用于为风力涡轮机（１００）的至少一个ＤＣ节距电动机（４１０）的节距电动机驱动系统（４００）供电的方法，包括：使用桥接电路（４０２）校正电压从而为包括主动切换设备（４０６）的电桥（４０４）供给ＤＣ连接电压，和使用至少一个连接电容器（４０８）平滑该ＤＣ连接电压并且起该ＤＣ节距电动机或电动机的散能器和电源作用。

【技术实现步骤摘要】
用于节距控制能量转换的方法和设备
本专利技术一般涉及DC电动机的控制，尤其涉及特别用于高效控制风力涡轮机中的DC节距电动机的方法和设备。
技术介绍
近来，风力涡轮机作为环境安全和相对低廉的替代性能源，受到了越来越多的注意。随着注意的增多，已经做了相当多的努力来发展实用高效的风力涡轮机。一般地，风力涡轮机包括具有多个叶片的转子。该转子被安装在位于支架或管架顶部的外壳或机罩上。实用级别的风力涡轮机(即设计成为实用网格提供电源的风力涡轮机)可以具有大型转子(例如30米或更大的直径)。这些转子的叶片将风能转化为转距或力，用于驱动通过齿轮箱可旋转地耦合到该转子或者直接耦合到该转子的一个或更多发电机。当存在该齿轮箱时，该齿轮箱逐渐增加涡轮转子原有的较低转速，以使得该发电机高效地将机械能转化为电能，该电能被供给到实用网格。在节距控制的风力涡轮机中，使用电子控制器与叶片节距机构一起对叶片在其各自的纵轴周围进行调节(pitch)以控制风力涡轮机的能量输出。电动机被提供用于在该转子转动的同时调节该叶片。需要连续再生一些新的节距产生系统。例如，在具有一个或多个DC连接作为电源和负载之间的中间连接的风力涡轮机中使用节距控制驱动系统，在一些条件下就需要该DC连接吸收再生能量。例如，当节距驱动电动机减速时，会需要由二级管源供给的DC连接吸收再生能量。该连续吸收再生能量的需要是新的，并且没有发现被先前已知的风力涡轮机节距系统配置提出过。
技术实现思路
因此，在一方面，本专利技术的一些配置提供了一种对用于风力涡轮机的至少一个DC节距电动机的节距电动机驱动系统供电的方法。该方法包-->括，使用桥接电路校正电压从而将DC连接电压供给到包括主动切换设备的桥接器，并且使用至少一个连接电容器平滑该DC连接电压和起该DC节距电动机或电动机的散能器或电源作用。另一方面，本专利技术的一些配置提供了一种用于为风力涡轮机的至少一个DC节距电动机供给能量的系统。该系统包括耦合到能量源并且配置成产生校正DC连接电压的桥接电路，配置成切换该DC连接电压并且将该切换的DC连接电压供给到DC节距电动机或电动机的主动切换桥接器，和电路中的至少一个连接电容器，配置成平滑该DC连接电压并起该DC节距电动机或电动机的散能器或电源作用。另一方面，本专利技术的一些配置提供了一种具有转子的风力涡轮机，该转子本身具有可操作地耦合到至少一个DC节距电动机的至少一个叶片。还提供了一种能量系统，包括可操作地耦合到能量源并且配置成产生校正DC连接电压的桥接电路，配置成切换该DC连接电压并且将该切换的DC连接电压供给到DC节距电动机或电动机的主动切换桥接器，和电路中的至少一个连接电容器，配置成平滑该DC连接电压并起散能器或电源作用。从而可以明白，本专利技术的各种配置实现了系统成本、可靠性和/或实用性的优点，特别是当用于风力涡轮机节距控制系统时。此外，用于风力涡轮机节距控制系统的本专利技术的一些配置可以有利地配置成，提供单个DC总线上的节距电动机驱动系统之间的能量交换，和/或提供在单节距电动机驱动系统中消散再生能量的其他方式，和/或有利地允许节距控制能量转换器之间的能量交换。工作期间的能量交换通过允许减少或最小化动态制动器电阻器和DC连接电容器的数量和额定值来获得优于单转换器工作的优点。附图说明图1是风力涡轮机的一个示范性配置的示意图。图2是图1所示示范性风力涡轮机配置的机罩的剖面透视图。图3是用于图1所示风力涡轮机配置的控制系统的示范性配置的框图。图4是表示本专利技术的一些节距控制能量转换系统的示意性框图。图5是表示在具有多个节距电动机和节距电动机驱动系统的风力涡轮机中，本专利技术的一些节距控制能量转换系统配置的示意性框图。图6是表示在具有多个节距电动机和节距电动机驱动系统并且具有-->共用动态制动器电阻器的风力涡轮机中，本专利技术的一些节距控制能量转换系统配置的示意性框图。图7是表示在具有多个节距电动机和节距电动机驱动系统并且其中用一组输入能量切换器替代非再生二级管电桥的风力涡轮机中，本专利技术的一些节距控制能量转换系统配置的示意性框图。图8是表示与图7相似的本专利技术的一些节距控制能量转换系统的示意性框图，但是具有为每个节距驱动器提供的单独再生MOSFET源。具体实施方式在一些配置中，参照图1，在一些配置中的风力涡轮机100包括容纳发电机(图1中未示出)的机罩102。机罩102被安装在高架104的顶部，在图1中仅显示其一部分。风力涡轮机100还包括转子106，该转子106包括连接到旋转轴毂110上的多个转子叶片108。虽然图1所示的风力涡轮机100包括三个转子叶片108，但是对于本专利技术所需的转子叶片108的数量不作特定限制。在一些配置中，参照图2，各种组件被容纳在风力涡轮机100的支架104顶部的机罩102中。支架104的高度是基于本领域公知的因素和条件选择的。在一些配置中，控制面板112中的一个或多个微控制器包括用于整体系统监视的控制系统并且控制包括节距和速度调节，高速轴和偏转制动应用，偏转和泵电动机应用以及错误监视。在一些配置中使用可选的分布式或集中式控制结构。在一些配置中，该控制系统为可变叶片节距驱动器114(包括DC节距驱动电动机，图2中未示出)提供控制信号以控制叶片108(在图2中也未示出)的节距，该叶片在风的作用下驱动轴毂110。在一些配置中，轴毂110接收三个叶片108，而其他配置可以应用任何数量的叶片。在一些配置中，叶片108的节距被叶片节距驱动器114单个地控制。轴毂110和叶片108一起包括风力涡轮机转子106。风力涡轮机的驱动系统包括连接到轴毂110的主转子轴116(也称为“低速轴”)和齿轮箱118，在一些配置中，使用双通路结构驱动封闭在齿轮箱118内的高速轴。高速轴(图2中未示出)用于驱动被主框架132支撑的第一发电机120。在一些配置中，转子转距通过连轴器122传送。第一发电机120可以是任何适当的类型，例如不限制的，可以是绕线转子感应发电机。另一种非限制示例的适当类型是可以以直接驱动配置中的低速轴的速度运行的多极发电机而不需要齿轮箱。偏转驱动器124和偏转平台126为风力涡轮机100提供偏转定向系统。在一些配置中，该偏转定向系统由控制系统根据从用于测量轴法兰位移的传感器接收的信息进行电操作和控制，如下所述。对于该法兰位移测量传感器替代的或者附加的，一些配置使用风向标128来为该偏转-->定向系统提供信息。该偏转系统被安装在在支架104顶部提供的法兰上。在一些配置中，参照图3，用于风力涡轮机100的控制系统300包括总线302或者其他通信设备以传输信息。处理器304耦合到总线302以处理信息，包括来自配置成测量位移或力距的传感器的信息。控制系统300进一步包括随机存取存储器(RAM)306和/或其他存储设备308。RAM 306和存储设备308耦合到总线302以存储和传送被处理器304执行的信息和指令。RAM 306(以及存储设备308，如果需要的话)还可以用于存储处理器304在执行指令期间的临时变量或其他中间信息。控制系统300还可以包括只读存储器(ROM)和或其他静态存储设备310，其被耦合到总线302以便为处理器304存储和提供静态(即非变化)信息和指令。输入/输出设备31本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于为风力涡轮机（１００）的至少一个ＤＣ节距电动机（４１０）的节距电动机驱动系统（４００）供电的方法，所述方法包括：使用桥接电路（４０２）整流电压从而为包括主动切换设备（４０６）的电桥（４０４）供给ＤＣ连接电压，和使用至少一个连接电容器（４０８）平滑该ＤＣ连接电压并且起该至少一个ＤＣ节距电动机的散能器和电源作用。

【技术特征摘要】
US 2005-3-15 11/0800171.一种用于为风力涡轮机(100)的至少一个DC节距电动机(410)的节距电动机驱动系统(400)供电的方法，所述方法包括：使用桥接电路(402)整流电压从而为包括主动切换设备(406)的电桥(404)供给DC连接电压，和使用至少一个连接电容器(408)平滑该DC连接电压并且起该至少一个DC节距电动机的散能器和电源作用。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括使用至少一个动态制动电阻器(418)来散发来自该至少一个DC节距电动机(410)的再生能量，和使用多个连接电容器(408)平滑该DC连接电压并且起该至少一个DC节距电动机的散能器和电源作用。3.根据权利要求1所述的方法，其中该风力涡轮机(100)包括多个DC节距电动机(410)，每个被分离的节距电动机驱动系统(400)驱动，并且所述方法进一步包括在多个节距电动机驱动系统之间共用该DC连接电压。4.一种为风力涡轮机(100)的至少一个DC节距电动机(410)供电的系统，所述系统包括：耦合到电源并且配置成产生校正DC连接电压的桥接电路(402)，配置成切换该DC连接电压并且将该切换的DC连接电压供给到至少一个DC节距电动机(410)的主动切换设备(406)的电桥(404)，和电路中的至少一个连接电容器，并且该连接电容器配置成平滑该DC连接电压并且起该至少一个DC节距电动机的散能器和电源作用。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：CD哈布尔特，JA梅利乌斯，AM里德诺尔，DG小万纳，HR埃蒙兹，AS威尔金森，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]