风力涡轮发电机和用于使风力涡轮的毂旋转的方法技术

本公开涉及用于使风力涡轮的毂旋转的方法。该方法包括使定子的第一电相的第一串与第二串串联联接。此外，该方法包括从功率转换器向定子的第一串和第二串提供电流，以使毂旋转。此外，第二串配置成在风力涡轮的正常操作期间为第二电相的部分。还公开了配置成在微动模式与操作模式之间切换的风力涡轮发电机。模式与操作模式之间切换的风力涡轮发电机。模式与操作模式之间切换的风力涡轮发电机。

【技术实现步骤摘要】
风力涡轮发电机和用于使风力涡轮的毂旋转的方法


[0001]本公开涉及用于使风力涡轮的毂旋转的方法。本公开进一步涉及风力涡轮发电机和包括发电机的风力涡轮。

技术介绍

[0002]现代的风力涡轮通常用于将电力供应到电力网中。这种风力涡轮大体上包括塔架和布置于塔架上的转子。转子(其典型地包括毂和多个叶片)在风对叶片的影响下设定成旋转。所述旋转生成转矩，该转矩通常直接地(“直接驱动式”)或通过使用齿轮箱来通过转子轴传送到发电机。这样，发电机产生可供应到电力网的电力。
[0003]当建造风力涡轮时，大体上首先构建塔架。然后，在使用中通常包含发电机和齿轮箱(如果存在)的机舱装配于塔架的顶部上。然后，转子毂可被吊升并装配。最后，叶片被逐个地从地平面朝向转子毂吊升并装配于毂上。在备选方法中，一个或多个叶片可与毂预组装在一起并与毂一起被提升。毂包括具有开口的多个环形装配凸缘。叶片在其叶片根部处包括多个紧固件，诸如螺栓或销或螺柱。在安装期间，这些紧固件待配合到装配凸缘中的开口中。
[0004]由于大幅地增加现代风力涡轮的尺寸和重量的大体趋势，风力涡轮叶片的安装已成为越来越具有挑战性的任务。
[0005]叶片可以以多种方式(例如，以基本上竖直的方式或基本上水平地或以其它倾斜角)安装。然而，这样的方法要求在一个叶片的装配与另一叶片的装配之间使毂旋转，以在使连接紧固期间将毂的装配凸缘相对于叶片的方向正确地定位。对于使不平衡的风力涡轮转子旋转，即当并非所有叶片都已装配于毂上并且必须向上承载一个或多个叶片的重量时，要求提供转矩。因而，为了在装配一个或多个叶片之后对毂正确地进行定位，可能需要施加非常高的转矩。
[0006]可使用例如配置成提供适合于使转子毂旋转的转矩的外部工具来递送转矩。即使发电机可适合于作为马达操作，发电机大体上也将不能够递送使毂旋转所要求的转矩，尤其是当毂不平衡时，即当已装配至少一个叶片但并非所有叶片时。
[0007]风力涡轮包括用以使由发电机生成的功率转换以使得该功率与电力网兼容的转换器或逆变器。理论上，风力涡轮的转换器可适合于使外部功率供应源的功率转换以使发电机作为马达运行。然而，为了提供足够的转矩以使得毂旋转，由转换器供应到风力涡轮发电机的电流必须非常高。此外，电压和频率必须非常低。在这方面，风力涡轮转换器可典型地配置成在低频率下承受额定电流的额外30
‑
40%。
[0008]出于这些原因，风力涡轮转换器实际上大体上不适合于提供用于使不平衡毂旋转的足够转矩。为了增强用于增大递送到发电机的电流的风力涡轮控制器的能力，必须完全地重新设计转换器。这样的重新设计可意味着，对于正常操作，使风力涡轮转换器尺寸过大，这可产生额外成本和额外重量。此外，由于这样的尺寸过大的转换器的电参数的工作范围较宽，因而尺寸过大的转换器在风力涡轮正生成功率时的效率可受到不利影响。因此可
降低风力涡轮的效率。
[0009]本公开提供至少部分地克服或减轻前面提到的缺点中的一些的系统和方法的示例。

技术实现思路

[0010]在第一方面中，提供了一种用于在微动操作中使风力涡轮的毂旋转的方法。风力涡轮包括具有转子和定子的发电机，并且，该方法包括使定子的第一电相的第一串与第二串串联联接。第一串和第二串包括串联联接的一个或多个线圈。此外，该方法包括从功率转换器向定子的第一串和第二串提供电流以使毂旋转。在本文中，第二串配置成在风力涡轮的正常操作期间为第二电相的部分。
[0011]根据该第一方面，风力涡轮发电机的电相的串(其在风力涡轮的正常操作中将大体上并联布置)可在微动操作期间串联联接。利用这样的布置，发电机可提供更高的电流。此外，转换器可向风力涡轮发电机提供合适电流，使得在具体操作期间生成适合于使毂旋转的转矩。此外，串联联接的串对应于来自处于正常操作的不同电相的串的事实允许大幅地减小连接线缆的长度。这造成从一种配置切换到另一配置的复杂度的方面的大幅减小和材料成本的降低，同时使连接组装时间最小化。在本文中，用语“正常操作”和“操作模式”涉及其中风力涡轮正操作、风力涡轮转子由风驱动并且发电机使机械功率转换成电功率的发电机配置或发电机模式。
[0012]为此，风力涡轮的发电机的电相的串可在其中某些串串联连接(并且因而可通过向功率转换器提供电流来使风力涡轮的毂旋转)的微动模式与其中串并联连接(并且因而可正常地操作风力涡轮)的正常模式之间重新配置。
[0013]在另一方面中，公开了一种风力涡轮发电机。风力涡轮发电机包括配置成从正常操作改变成微动操作的定子。处于操作模式的定子包括第一电相和第二电相，第一电相和第二电相包括并联连接的多于一个的串。此外，处于微动模式的定子包括与第二电相的串串联连接的第一电相的至少一个串。在本文中，第一电相和第二电相指代操作模式。在微动模式下串联连接的定子的串可形成新电相。
[0014]遍及本公开，可理解到，串是包括在发电机电枢中的电导体，例如线。串可例如围绕电枢齿缠绕，从而形成线匝。线匝群组可被称为线圈。在一些示例中，线圈可包括仅仅一个线匝。因而，串可包括一个或多个线圈。例如，串可包括四个线圈，并且，每个线圈可围绕电枢齿缠绕。
[0015]改变的磁场(例如，由包括永磁体的转子的旋转引起的旋转磁场)可感应电枢串中的交变电压(并且因此也感应交变电流)。遍及本公开，可理解到，电相可为在串联或并联连接的一个或多个串中感应的交变电压。这样的电压可具有正弦波形。因而，如果电枢具有例如三个串，则每个串可在存在变化的磁场的情况下提供电相。在本文中，绕组系统指代所联接的所有串。
[0016]因此，遍及本公开对提供电相的串(或多个串)的任何引用可指代通过变化的磁场在所述串中(例如，在串的一个或多个线圈中)感应交变电压的事实。
[0017]两个电相可在它们之间具有电相差。在本文中，电相差可被理解为两个电相之间的角度差。当两个电相之间的电相差是零(或360
°
的倍数；即，n
·
360
°
，其中，n=1、2、3、...)
时，可以说，所述两个电相是同相的。当两个电相之间的电相差不为零时，可以说，所述两个电相是异相的。在三相电枢(即，具有三个串(或串群组)的电枢，并且每个串提供电相)中，三个电相中的任何两个之间的电相差可例如为120
°
。
[0018]遍及本公开，绕组系统可被视为包括连接到同一转换器或转换器模块的多个电相的串群组。发电机可包括多于一个的绕组系统，绕组系统中的每个连接到其自身的转换器或转换器模块。
[0019]技术方案1. 一种用于在微动操作中使风力涡轮的毂旋转的方法，所述风力涡轮具有发电机，所述发电机具有转子和定子，并且，所述方法包括：使所述定子的第一电相的第一串与第二串串联联接，所述第一串和所述第二串包括串联联接的一个或多个线圈；以及从功率转换器向所述定子的所述第一串和所述第二串提供电流，以使所述毂旋转，其中，所述第二串配置成在所述风力涡轮的正常本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于在微动操作中使风力涡轮(1)的毂(6)旋转的方法(600)，所述风力涡轮(1)具有发电机(10)，所述发电机(10)具有转子(12)和定子(13)，并且，所述方法(600)包括：使所述定子(13)的第一电相(110)的第一串(111)与第二串(162)串联联接，所述第一串(111)和所述第二串(162)包括串联联接的一个或多个线圈；以及从功率转换器(20)向所述定子(13)的所述第一串(111)和所述第二串(162)提供电流，以使所述毂(6)旋转，其中，所述第二串(162)配置成在所述风力涡轮(1)的正常操作期间为第二电相(160)的部分。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述毂在所述微动操作期间不平衡。3.根据权利要求1或2所述的方法(600)，其中，所述发电机(10)包括第一绕组系统(1001)和第二绕组系统(1002)，所述第一绕组系统(1001)和所述第二绕组系统(1002)包括处于正常操作的多个电相(110, 120, 130, 140, 150, 160)，并且其中，所述第一串(111)是处于正常操作的所述第一绕组系统(1001)的部分，并且，所述第二串(162)是处于正常操作的所述第二绕组系统(1002)的部分。4.根据权利要求1
‑
3中的任一项所述的方法(600)，进一步包括：使所述第一串(111)与所述第一电相(110)的至少另一串(112)并联连接并且使所述第二串(161)与所述第二电相(160)的至少另一串(162)并联连接；以及操作所述风力涡轮(1)。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：通用电气可再生能源西班牙有限公司，
类型：发明
国别省市：