风力涡轮机偏航系统和控制该偏航系统的方法技术方案

本发明专利技术风力涡轮机偏航系统和控制该偏航系统的方法。具体地，提供的风力涡轮机偏航系统具有偏航齿轮、至少两个小齿轮、至少两个传动单元，每个传动单元与一个小齿轮关联以驱动相应的小齿轮。偏航系统包括的控制系统具有控制器，以根据传动单元参考信号为每个传动单元产生传动单元控制信号以控制相应传动单元，从而在相应传动单元中实现至少一个期望操作参数值，传动单元参考信号包括用于相应传动单元的至少一个期望操作参数值。控制系统包括针对每个传动单元的至少一个反馈回路，其将至少一个传动单元反馈信号反馈回控制器，反馈信号至少包括相应传动单元的一个操作参数的实际值。而且，控制器适于根据参考信号和反馈信号生成传动单元控制信号。

【技术实现步骤摘要】
风力涡轮机偏航系统和控制该偏航系统的方法
本专利技术涉及一种具有偏航齿轮、至少两个小齿轮和至少两个传动单元的风力涡轮机偏航系统，每个传动单元与小齿轮中的一个关联。此外，本专利技术涉及一种用于这类风力涡轮机偏航系统的控制方法。
技术介绍
风力涡轮机偏航系统被定位于风力涡轮机的机舱和塔架之间，用于使风力涡轮机的转子绕塔轴旋转。它通常包括环形齿轮固定到塔架，至少一个电动机从动小齿轮固定到机舱的齿轮组件。通常，存在至少两个电动机从动小齿轮以用于在环形齿轮上实现更为均匀的负载分布。风力涡轮机偏航系统的一个例子在WO2008/053017A2中有描述。当风力涡轮机的转轴不与风向一致时，偏航系统使机舱旋转，诸如通过驱动与环形齿轮啮合的小齿轮，带动转轴使其与风向一致。如已经提到的，典型地，使用与环形齿轮啮合的至少两个传动单元和小齿轮。但是，这种配置代表机械连接的电动机，其可能导致类似不仅在使用不同大小的电动机，而且在使用相同大小但具有稍微不同特征的电动机时，电动机承受不同负载的负载分担问题。尽管在低负载时，低分担通常不会是问题，但在高负载或满负载时，具有较低转差的传动电动机会承担比具有更高转差的电动机更高份额的负载。这又会引发传动电动机和变速箱的机械组件的不相等的撕扯和磨损。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种允许更均匀地在偏航系统中的传动单元上分布负载的风力涡轮机偏航系统。另一目的是提供一种有利的风力涡轮机。本专利技术的又一目的是提供一种用于控制偏航系统中的传动单元的方法，其允许在传动单元上更均匀地分布负载。这些目标分别通过根据权利要求1的风力涡轮机偏航系统、通过根据权利要求11的风力涡轮机和根据权利要求12的控制风力涡轮机偏航系统的方法来达成的。从属权利要求包含本专利技术的进一步改进。专利技术的风力涡轮机偏航系统包括偏航齿轮、至少两个小齿轮、至少两个传动单元和具有控制器的控制系统，其中每个传动单元与小齿轮中的一个关联以便驱动相应的小齿轮。控制器被配置成用来根据传动单元参考信号为每个传动单元生成传动单元控制信号以控制相应的传动单元，从而在相应的传动单元中实现至少一个期望操作参数值，其中所述传动单元参考信号包括用于相应传动单元的至少一个期望操作参数值。所述控制系统进一步包括针对每个传动单元的至少一个反馈回路，其将至少一个传动单元反馈信号反馈到所述控制器，所述传动单元反馈信号至少包括相应传动单元的一个操作参数的实际值。所述控制器适于根据所述参考信号和所述反馈信号生成传动单元控制信号。使用反馈信号允许控制传动单元，以便最小化各传动单元承受的负载之间的不同。通过此措施，机械撕裂和磨损可以在传动单元的机械和/或电学组件之间相等地分担，这又确保延长的组件寿命和延长的维修间隔。具体地，每个传动单元可以包括感测相应的传动单元产生的扭矩的至少一个扭矩传感器。所述扭矩传感器可以是机械式或电磁式扭矩传感器。在这种情况下，每个反馈信号可以至少表示相应的扭矩传感器的输出。优选地，每个传动单元包括一个电动机。则每个反馈信号可以具体地表示相应的电动机的至少一个操作参数。例如，由电动机承受的负载可以用作反馈信号中的操作参数。而且，由于电动机所承受的负载可以由相应的电动机消耗的电流表示，该电流指示电动机承受的负载，因此可以用作反馈信号中表示电动机承受的负载的操作参数。此外，每个传动单元可以包括在所述电动机和所述小齿轮之间的齿轮。在这种情况下，每个反馈信号可以表示所述齿轮的至少一个操作参数。例如，与已经提到的扭矩传感器类似的扭矩传感器可以被定位在所述齿轮的高速侧和/或所述齿轮的低速侧。那么，齿轮的操作参数相应地是由齿轮承受的扭矩或者由齿轮产生的扭矩。作为另一种选择，扭矩传感器可以被定位在齿轮本身中。更进一步地，每个传动单元可以包括一个位置编码器，该编码器对连接所述电动机和所述小齿轮的轴的旋转位置编码，或者在所述电动机和所述小齿轮之间有齿轮时，对所述电动机和所述齿轮之间的轴或者所述齿轮和所述小齿轮之间的轴的旋转位置编码。作为另一种替代，位置编码器可以被定位在齿轮的齿轮的轮子。如果存在这样的位置编码器，则反馈信号可以至少表示相应的位置编码器的输出，该位置编码器如果被适当校准，则可以表示作用于小齿轮上的负载。更进一步，每个传动单元可以包括位于所述控制器和所述电动机之间用来控制所述电动机的转速的变频器。在这种情况下，每个反馈信号可以表示相应的变频器的至少一个操作参数。本专利技术的风力涡轮机包括专利技术的风力涡轮机偏航系统。在这种风力涡轮机中，通过使用专利技术的偏航系统，偏航系统的寿命可以延长，服务间隔也可以延长。根据本专利技术的又一方面，提供一种控制具有偏航齿轮、至少两个小齿轮、至少两个传动单元的风力涡轮机偏航系统的方法。在专利技术的方法中，每个传动单元是根据包括针对相应的传动单元的至少一个期望操作参数值的传动单元参考信号被控制的，以便在相应的传动单元中实现至少一个期望操作参数值。每个传动单元的一个操作参数的至少实际值通过反馈信号被馈送到所述控制器。所述控制器根据参考信号和相应的反馈信号为所述传动单元生成传动单元控制信号。使用来自传动单元的反馈信号允许控制传动单元，以例如最小化各传动单元之间的负载的不同。通过该措施，各传动单元的机械撕裂和磨损之间的不同可以被降低，这又允许延长偏航系统的寿命，并用于延长维修间隔。具体地，传动单元控制信号可以根据所述参考信号和所述相应的反馈信号中包含的操作参数值之间的不同生成。不过，还可以根据参考信号的至少一个期望操作参数和由相应的从动控制信号控制的传动单元的反馈信号的至少一个操作参数值之间的不同生成每个传动单元的控制信号。如果每个传动单元包括电动机，则传动单元的反馈信号可以表示相应的电动机的至少一个操作参数，例如由电动机消耗的电流指示电动机承受的负载。而且，如果每个传动单元包括用于控制电动机转速的变频器和和/或电动机和小齿轮之间的齿轮，则传动单元的反馈信号可以表示相应变频器和/或相应齿轮的至少一个操作参数。例如，提到的操作参数可以是连接到齿轮的轴产生或经历的扭矩、变频器输出端的输出和齿轮的旋转位置等。附图说明通过下文对实施例的描述并结合附图，本专利技术的另外的特征、性质和优点是显然的。图1示意性地示出了风力涡轮机。图2示意性地示出了图1中所示的风力涡轮机的偏航系统的环形齿轮和其它小齿轮。图3示出了电动机的典型的电动机特征。图4示意性地示出了风力涡轮机偏航系统的控制系统。具体实施方式典型的风力涡轮机示于图1中。风力涡轮机1包括塔架1，其安置于地面3的地基上。机舱5被定位在塔架1的顶部，机舱5承载由风驱动的转子7。典型地，转子包括设置成120度角的3个转子叶片。其它具有多于或者少于3个转子叶片的转子设计也是可行的，例如两叶片转子或者甚至是一个叶片的转子。但是，最常用的是两叶片转子，特别是三叶片转子。偏航驱动10被设置在机舱5和塔架1之间，以允许机舱5绕塔轴A旋转，从而带动转轴B与风向D对准，并保持转轴B与风向D对准。典型的偏航驱动10以平面图示意性地示于图2中。它包括典型地被定位在塔架顶部的环形齿轮11和被定位在机舱5并与环形齿轮11啮合的许多小齿轮13。小齿轮13可以被电动机驱动，使得通过旋转小齿轮13，可以实现机舱5绕塔轴A的旋转。注意，尽管环形齿轮典本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种风力涡轮机偏航系统，其具有偏航齿轮（１１）、至少两个小齿轮（１３）、至少两个传动单元（２３）以及具有控制器（２５）的控制系统，其中每个传动单元（２３）与所述小齿轮（１３）中的一个关联以便驱动相应的小齿轮（１３），所述控制器（２５）用于根据传动单元参考信号为每个传动单元（２３）产生传动单元控制信号以控制相应的传动单元（２３），从而在相应的传动单元（２３）中实现至少一个期望操作参数值，其中所述动单元参考信号包括用于相应传动单元（２３）的至少一个期望操作参数值，其特征在于：所述控制系统包括针对每个传动单元（２３）的至少一个反馈回路，其将至少一个传动单元反馈信号反馈到所述控制器（２５），所述传动单元反馈信号至少包括相应传动单元（２３）的一个操作参数的实际值，而且所述控制器（２５）适于根据所述参考信号和所述反馈信号生成传动单元控制信号。

【技术特征摘要】
2010.06.29 EP 10167623.71.一种风力涡轮机偏航系统，其具有偏航齿轮（11）、至少两个小齿轮（13）、至少两个传动单元（23）以及具有控制器（25）的控制系统，其中每个传动单元（23）与所述小齿轮（13）中的一个关联以便驱动相应的小齿轮（13），所述控制器（25）用于根据传动单元参考信号为每个传动单元（23）产生传动单元控制信号以控制相应的传动单元（23），从而在相应的传动单元（23）中实现至少一个期望操作参数值，其中所述传动单元参考信号包括用于相应传动单元（23）的至少一个期望操作参数值，其特征在于：所述控制系统包括针对每个传动单元（23）的至少一个反馈回路，其将至少一个传动单元反馈信号反馈到所述控制器（25），所述传动单元反馈信号至少包括相应传动单元（23）的一个操作参数的实际值，所述操作参数的实际值表示作用在所述传动单元上的负载，而且所述控制器（25）适于根据所述参考信号和所述反馈信号生成传动单元控制信号，以便最小化各传动单元之间的负载的不同。2.根据权利要求1所述的风力涡轮机偏航系统，其特征在于：每个传动单元（23）包括感测相应传动单元（23）产生的扭矩的至少一个扭矩传感器（37），和每个反馈信号至少表示相应的扭矩传感器（37）的输出。3.根据权利要求2所述的风力涡轮机偏航系统，其特征在于：每个传动单元（23）包括一个电动机（27），和每个反馈信号表示相应的电动机（27）的至少一个操作参数。4.根据权利要求3所述的风力涡轮机偏航系统，其特征在于：每个反馈信号至少表示由相应的电动机（27）承受的作为电动机（27）的操作参数的负载。5.根据权利要求3所述的风力涡轮机偏航系统，其特征在于：每个反馈信号至少表示由相应的电动机（27）消耗的电流。6.根据权利要求3所述的风力涡轮机偏航系统，其特征在于：每个传动单元（23）包括在所述电动机（27）和所述小齿轮（13）之间的齿轮（31），和每个反馈信号表示所述齿轮（31）的至少一个操作参数。7.根据权利要求6所述的风力涡轮机偏航系统，其特征在于：所述扭矩传感器（37）被定位在所述齿轮（31）的高速侧。8.根据权利要求6所述的风力涡轮机偏航系统，其特征在于：所述扭矩传感器（37）被定位在所述齿轮（31）的低速侧。9.根据权利要求6所述的风力涡轮机偏航系统，其特征在于：每个传动单元（23）包括一个位置编码器（35），该编码...

【专利技术属性】
技术研发人员：K安德森，
申请(专利权)人：K安德森，
类型：发明
国别省市：DE