通过使用应变传感器对风能设备进行过载保护制造技术

一种用于控制风能设备(100)的方法(200)，所述风能设备具有转子，所述转子具有至少一个转子叶片(17)，所述方法包括：测量(210)至少一个转子叶片的应变；至少部分地基于所测量的至少一个转子叶片的应变来改变(220)至少一个转子叶片的桨距角；其中测量至少一个转子叶片的应变是测量转子叶片(17)的叶片根部的区域中的至少一个应变。的至少一个应变。的至少一个应变。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过使用应变传感器对风能设备进行过载保护


[0001]本公开涉及一种用于控制风能设备的方法和一种风能设备。尤其地，根据本公开的方法涉及对风能设备的控制，其中测量在风能设备的转子叶片的叶片根部区域中的至少一个应变。此外，根据本公开的方法涉及改变风能设备的转子叶片的桨距角，其中尤其防止风能设备的发电机和/或逆变器过载。

技术介绍

[0002]风能设备将风能转换为电能。风将力施加到风能设备转子的至少一个转子叶片上，使得风的动能转换为转子的旋转能。转子驱动电发电机，所述发电机将电能馈入电网中。发电机通常产生交流电压。
[0003]风作用到转子叶片上的力随时间变化，例如与阵风、风力和风向相关。因此，所产生的电功率和由发电机产生的电压和/或由发电机产生的电流的频率发生改变。
[0004]借助于逆变器可行的是，基于由风能设备的发电机产生的具有可变频率的电压/电流向电网馈入具有恒定频率的电压/电流。
[0005]例如，由发电机产生的具有可变频率的交流电压能够在逆变器中转换为直流电压，其中储能器，如电容器，基于直流电压暂时储存电能，所述电能又在逆变器中用于例如提供具有恒定频率的输出电压/电流。
[0006]逆变器能够几乎接收发电机的具有可变频率的所有电能，基于所产生的直流电压将能量暂时储存在诸如电容器的储能器中，并且在产生具有恒定频率的交流电流的情况下将电能馈入电网中。
[0007]在双馈异步发电机中，逆变器能够构成用于将由发电机产生的能量的一部分馈入电网中，或者也能够部分地将能量引导到发电机。风能设备在电网连接点处的总输出电压/总输出电流是由发电机产生的电压/由发电机产生的电流与由逆变器产生的电压/由逆变器产生的电流的组合，使得能够确保在电网馈电点处的恒定频率。
[0008]通过使用双馈异步发电机，逆变器的尺寸能够更小，因为仅总能量和总功率的一部分流经逆变器。
[0009]在阵风和/或强风的情况下，风能设备的逆变器和/或发电机会过载。过强的风和/或过强的阵风引起风能设备的转子的动能的增加，该增加又会引起发电机的所产生的电功率的增加。这会使风能设备发电机受损。如果由发电机产生的电功率超过极限值，那么逆变器也会受损，例如当过高的电流流入逆变器的半导体元件中时。
[0010]因此，必须限制转子的动能和/或从转子传输到电发电机的运动学功率和/或由发电机产生的电功率和/或流经逆变器的功率，以便避免损坏。
[0011]对上述功率的限制例如能够通过设定转子叶片的桨距角来进行。
[0012]通过设定桨距角，能够减少风施加到转子叶片上的力，使得减少所传输的运动学功率。由此减少了转子的运动学旋转功率并且发电机产生较少的电功率。这防止发电机和/或逆变器过载。
[0013]如果过迟地设定桨距角，可能会不再能够防止过载。
[0014]如果过早地设定桨距角，可能会失去原本能够转换为电能的风功率。
[0015]因此，存在改进方法的必要性，以便尽可能最佳地改变转子叶片的桨距角，使得尤其有效地防止发电机和/或逆变器过载，而不会不必要地损失仍能由风能设备转换为电能的风功率，和/或不会对发电机和/或转子叶片造成损坏。

技术实现思路

[0016]根据一个实施方式，公开了一种用于控制风能设备的方法，所述风能设备具有转子，所述转子具有至少一个转子叶片，所述方法包括：测量至少一个转子叶片的应变；至少部分地基于测量到的至少一个转子叶片的应变来改变至少一个转子叶片的桨距角；其中测量至少一个转子叶片的应变是测量在转子叶片的叶片根部的区域中的至少一个应变。
[0017]根据另一实施方式，公开了一种风能设备，所述风能设备包括：用于测量风能设备的至少一个转子叶片的应变的传感器；控制单元，所述控制单元设计用于至少部分地基于由传感器测量的至少一个转子叶片的应变来改变至少一个转子叶片的桨距角；以及其中控制单元根据上述方法控制风能设备。
[0018]其他实施方式、细节和优点根据从属权利要求、下述说明书和附图公开。
附图说明
[0019]图1示出根据本公开的实施方式的风能设备。
[0020]图2示出根据本公开的用于控制风能设备的方法。
具体实施方式
[0021]风能设备将风的动能转换为电能，或者说将运动学功率转换为电功率。将功率理解为每单位时间消耗的能量，或者说能量的时间导数。
[0022]图1示出根据本公开的实施方式的风能设备。
[0023]风能设备10包括至少一个驱动转子14的转子叶片。风与转子叶片17碰撞从而使力作用到转子叶片上，所述力引起转子的转矩。由此转子14和转子叶片17被加速，直到通过相反的转矩产生平衡。该相反的转矩能够是将运动旋转能量转换为电能的发电机16的转矩和/或因摩擦引起的转矩。
[0024]风能设备10能够包括逆变器12，所述逆变器尤其用于基于由发电机16产生的不具有恒定频率的交流电流/交流电压实现/产生具有恒定频率的交流电流，因为风不会引起转子14的恒定转速。
[0025]风能设备10还能够包括风速表(风速计)11和/或控制设备13，所述控制设备尤其能够控制或调节转子叶片17的桨距角。通过设定转子叶片17的桨距角可行的是，改变风施加到转子叶片上的力。由此改变转子叶片的由风产生的转矩。
[0026]同样，发电机16的转矩和/或从转子14到发电机16的转速传动比也能够改变，例如借助于设定传动装置来改变。
[0027]对于所提供的风速，可获得的电功率是有限的。在风速过高时，风能设备可能受到损坏。例如，发电机会过多负荷运动学功率，和/或逆变器会过多负荷电功率，其中逆变器/
发电机过载在本公开中意味着超过最大标称功率，无论是朝向逆变器/发电机和/或来自逆变器/发电机。
[0028]根据本公开的实施方式，风能设备10包括在转子叶片17的叶片根部中的至少一个应变传感器15。
[0029]如果风能设备10在强风阶段期间处于满负荷运行中，那么以具有提高的风速的阵风形式来临的过载会导致逆变器12受损。如果设备的调节对过载的反应过迟，那么由发电机16产生的电能就不再能够在逆变器12中正确地被处理。其后果是逆变器超出其功率参数短暂运行和使其受损。这导致风能设备的停止运转，直到损坏被修复。后果是高的成本和电能的损失。
[0030]如果转子给发电机提供的运动学功率过多时，或者说如果流经逆变器的电功率过多时，所述电功率例如超过最大允许的额定功率，那么会出现风能设备的发电机和/或逆变器过载。
[0031]例如，如果风强度过强或出现过强的阵风，那么转子的旋转功率会急剧增加，这可能导致由发电机产生的电功率在很短时间内增加，由此会使发电机受损和/或使逆变器受损，例如当在逆变器的半导体元件中流过过高的电流时，其中所述电流例如超过半导体元件的最大额定电流。
[0032]基于设备的功率曲线对设备进行的常规的调节是将当前产生的功率与所保存的参考曲线进行比较。风能设备通过转子叶片桨距角本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于控制风能设备(100)的方法(200)，所述风能设备具有转子，所述转子具有至少一个转子叶片(17)，所述方法包括：测量(210)所述至少一个转子叶片的应变，至少部分地基于所测量的至少一个转子叶片的应变，改变(220)所述至少一个转子叶片的桨距角，其中，测量所述至少一个转子叶片的应变是测量所述转子叶片(17)的叶片根部的区域中的至少一个应变。2.根据权利要求1所述的方法，其中测量所述至少一个转子叶片的应变是探测所述至少一个转子叶片的挠度，所述挠度预示所述转子短时间内即将加速。3.根据权利要求2所述的方法，其中一旦探测到所述挠度，就改变所述至少一个转子叶片的桨距角，以便防止所述转子的短时间内即将的加速。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中改变所述桨距角防止所述风能设备的发电机和/或逆变器过载，其方式为：保持从转子叶片传输给发电机和/或逆变器的功率受限。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中借助于光纤应变传感器执行应变测量，所述光纤应变传感器设置在所述至少一个转子叶片的叶片根部中并且包含纤维布拉格...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得，
申请(专利权)人：福斯四X股份有限公司，
类型：发明
国别省市：