變流系統(tǒng)以及風(fēng)力或水力發(fā)電設(shè)備的制造方法
【專利說明】變流系統(tǒng)以及風(fēng)力或水力發(fā)電設(shè)備
[0001]本發(fā)明涉及一種具有整流器和至少兩個(gè)逆變器的變流系統(tǒng)，其中整流器能夠由交流電源供電，整流器通過共用的直流電路與每個(gè)逆變器相連以便給逆變器供電，并且每個(gè)逆變器能夠分別與用電器相連，以便給各用電器供電。
[0002]US 7，126，236B2公開了一種用來給風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的至少一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)供電的方法和系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有與電源相連的橋接整流器，以便產(chǎn)生直流電壓并且將該直流電壓供應(yīng)給上述的至少一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)，該系統(tǒng)還具有中間電路電容器，它使直流電壓變得平緩并且作為蓄電器和電源用于上述的至少一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)。此外還公開的是，應(yīng)用多個(gè)直流電動(dòng)機(jī)，它們由單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)供電，這些驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的中間電路彼此連接，因此能夠在這些中間電路之間交換電量。
[0003]US 7，740448B2公開了一種用來控制風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的轉(zhuǎn)子葉片的間隙角的裝置，該裝置具有:間隙角控制系統(tǒng)，其具有基于MOSFET的功率轉(zhuǎn)換器；直流電壓電路，其具有直流電壓電路電容器并且被配置成通過基于MOSFET的功率轉(zhuǎn)換器給間隙角控制系統(tǒng)供電；用于交流電輸入電量的電源，用來給直流電壓電路供電；備用蓄電池，其被配置成如果供應(yīng)了滿的交流電輸入電量，則該備用蓄電池不給直流電壓電路供電；并且該裝置還被配置成利用存儲(chǔ)在直流電壓電路電容器中的電量，以便在交流電輸入電量損失或斷開期間通過基于MOSFET的功率轉(zhuǎn)換器給間隙角控制系統(tǒng)供電；一旦直流電壓電路電容器上的電壓在給調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)供電期間下降，則在應(yīng)用備用蓄電池的情況下維持直流電壓電路電容器上的電荷；其中交流電源是非再生電源，并且直流電壓電路對于多個(gè)間隙角電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)來說是共用的，并且在應(yīng)用充電的備用蓄電池的情況下，維持直流電壓電路電容器上的電荷還包括將源自備用蓄電池的電流傳輸至共用的直流電壓電路。
[0004]以上現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是，例如在中間電路(尤其是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的一個(gè)的中間電路電容器)中出現(xiàn)短路時(shí)，所有中間電路都通過所述短路完全放電，因此源自驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電能不能再供應(yīng)給電動(dòng)機(jī)。這在未借助直流電來驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)中尤其會(huì)出現(xiàn)問題，因?yàn)橹绷麟妱?dòng)機(jī)除了借助驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的運(yùn)轉(zhuǎn)以外還能夠直接連接到電池或電容器上，以便在緊急情況下至少借助存儲(chǔ)在電池或電容器中的電量運(yùn)轉(zhuǎn)一段有限的時(shí)間。相反，這一點(diǎn)在交流電動(dòng)機(jī)中無法輕易地實(shí)現(xiàn)。
[0005]此外，本發(fā)明還涉及一種具有轉(zhuǎn)子的風(fēng)力或水力發(fā)電設(shè)備，其中轉(zhuǎn)子具有旋翼轂和至少兩個(gè)轉(zhuǎn)子葉片，這些轉(zhuǎn)子葉片可以通過用電器圍繞著各自的縱軸線旋轉(zhuǎn)。
[0006]因此本發(fā)明的目的是，說明一種尤其可靠的變流系統(tǒng)以及風(fēng)力或水力發(fā)電設(shè)備。
[0007]前面引出以及指出的目的由前述變流系統(tǒng)通過以下方式得以實(shí)現(xiàn):在直流電路和一個(gè)逆變器之間的至少一個(gè)連接中設(shè)置有脫耦裝置，該脫耦裝置阻止了電能從逆變器開始沿直流電路的方向傳遞。令人驚訝的是，本發(fā)明的變流系統(tǒng)具有比由現(xiàn)有技術(shù)水平得到的系統(tǒng)更明顯的優(yōu)點(diǎn)。尤其是逆變器從直流電路上的脫耦，使得逆變器也相互脫耦，這保護(hù)了每個(gè)逆變器免受出現(xiàn)在其他部件中的干擾。在沒有脫耦裝置的情況下，例如逆變器的直流電壓側(cè)上的短路可能通過直流電路直接對其他所有逆變器產(chǎn)生影響。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的有利的改進(jìn)實(shí)施例，該脫耦裝置或至少一個(gè)脫耦裝置具有至少一個(gè)二極管。尤其有利的是，該脫耦裝置或至少一個(gè)脫耦裝置由至少一個(gè)二極管構(gòu)成。通過應(yīng)用一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)的二極管，能夠使一個(gè)或多個(gè)逆變器可靠地從直流電路上脫耦，因此阻止了電能從所述一個(gè)或多個(gè)逆變器回傳到直流電路中。
[0009]本發(fā)明的有利的實(shí)施例的特征在于，逆變器中的至少一個(gè)具有應(yīng)急蓄電器，使逆變器能夠通過該應(yīng)急蓄電器供電。通過配備應(yīng)急蓄電器，能夠給各逆變器供應(yīng)存儲(chǔ)在應(yīng)急蓄電器中的電能。因此在緊急情況下，例如在直流電路對逆變器停止供電時(shí)，逆變器至少在一定時(shí)間段中給用電器供應(yīng)來自應(yīng)急蓄電器的電量，以便在緊急情況下能夠使用電器產(chǎn)生期望的甚至必需的反應(yīng)。用電器的這種期望的或必需的反應(yīng)例如在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中是所謂的緊急運(yùn)行。在此，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的幾乎所有的轉(zhuǎn)子葉片都通過風(fēng)旋轉(zhuǎn)，因此它們不再能從氣流中接收能量，而是通過氣體動(dòng)力學(xué)方面的制動(dòng)將風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的轉(zhuǎn)子慢慢帶到停止?fàn)?br>??τ O
[0010]根據(jù)本發(fā)明的尤其有利的改進(jìn)實(shí)施例，該應(yīng)急蓄電器或者多個(gè)應(yīng)急蓄電器中的至少一個(gè)由電容器、尤其是超級電容器構(gòu)成。電容器，尤其是超級電容器，已被證實(shí)能夠尤其有利地應(yīng)用在變流系統(tǒng)中。這種電容器具有高的存儲(chǔ)量(在容積較小的情況下)以及明顯更長的使用壽命，因此明顯優(yōu)于通常應(yīng)用的電池。應(yīng)急蓄電器尤其能夠由單個(gè)電容器或多個(gè)電容器構(gòu)成。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例，該應(yīng)急蓄電器或者多個(gè)應(yīng)急蓄電器中的至少一個(gè)直接與各逆變器的中間電路電容器相連。通過各逆變器的中間電路電容器和應(yīng)急蓄電器之間的直接連接，能夠?qū)㈦娔芤龑?dǎo)和存儲(chǔ)在應(yīng)急蓄電器中，所述電能在特定的運(yùn)行情況下由用電器發(fā)送到逆變器上并且由該逆變器整流。此外，通過將應(yīng)急蓄電器直接連接在中間電路電容器上，可使中間電路電容器設(shè)計(jì)得相對較小，即容量較小，因?yàn)閼?yīng)急蓄電器至少部分地承擔(dān)了中間電路電容器的任務(wù)。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，中間電路電容器容量非常小，可忽略不計(jì)。在這種情況下，應(yīng)急蓄電器替代中間電路電容器的功能。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施例，整流器的輸出電壓與該應(yīng)急蓄電器或多個(gè)應(yīng)急蓄電器的額定電壓匹配。通過這種方式能夠省略用于所述一個(gè)或多個(gè)應(yīng)急蓄電器的外部充電裝置，因?yàn)樗鲆粋€(gè)或多個(gè)應(yīng)急蓄電器能夠通過這樣的電能充電，即所述能量由整流器供應(yīng)給直流電路并且從中引導(dǎo)到逆變器中。
[0013]此外還有利的是，整流器在輸入側(cè)具有過壓保護(hù)。這樣能夠保護(hù)整個(gè)變流系統(tǒng)，以避免源自交流電源的過壓。這尤其使變流系統(tǒng)免受感應(yīng)地耦合到交流電源中的過壓，例如可能通過電擊等方式引起的過壓。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的改進(jìn)實(shí)施例，整流器具有可編程存儲(chǔ)器的控制系統(tǒng)。該可編程存儲(chǔ)器的控制系統(tǒng)尤其可用來控制整流器和/或逆變器。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的有利的實(shí)施例，整流器和/或至少一個(gè)逆變器具有現(xiàn)場總線接口。通過該現(xiàn)場總線接口實(shí)現(xiàn)與其他系統(tǒng)的通訊。所述其他系統(tǒng)尤其指上一級的控制裝置。例如在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中，這種上一級的控制裝置由特別預(yù)先規(guī)定轉(zhuǎn)子葉片位置額定值的設(shè)備控制系統(tǒng)構(gòu)成，設(shè)備控制系統(tǒng)監(jiān)控變流系統(tǒng)的額定值的遵守情況，并且通過相應(yīng)地操控與逆變器相連的用電器(尤其是電動(dòng)機(jī))來確保遵守額定值。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一有利的實(shí)施例，整流器的電流消耗受到限制。這種限制既可通過例如具有至少一個(gè)電阻的扼流裝置來實(shí)現(xiàn)，也可通過整流器的相應(yīng)控制來實(shí)現(xiàn)，例如在可控的橋接整流器(具有相應(yīng)的受限電流調(diào)節(jié))是可行的。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的尤其有利的實(shí)施例，用電器中的至少一個(gè)是交流電動(dòng)機(jī)或直流電動(dòng)機(jī)。
[0018]前面引出以及指出的目的由前述風(fēng)力或水力發(fā)電設(shè)備通過以下方式得以實(shí)現(xiàn):風(fēng)力或水力發(fā)電設(shè)備具有根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的變流系統(tǒng)，其中變流系統(tǒng)給用電器供電。在這種風(fēng)力或水力發(fā)電設(shè)備中，變流系統(tǒng)是所謂的變槳系統(tǒng)的一部分，其使轉(zhuǎn)子葉片圍繞著其各自的縱軸線旋轉(zhuǎn)。這些用電器通常由交流或直流電動(dòng)機(jī)構(gòu)成。
[0019]詳細(xì)說來，現(xiàn)在已有多個(gè)方案來配置和改進(jìn)根據(jù)本發(fā)明的變流系統(tǒng)和風(fēng)力或水力發(fā)電設(shè)備。為此，在參照附圖的情況下，參照專利權(quán)利要求1后面的專利權(quán)利要求以及對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的后續(xù)詳細(xì)描述。
[0020]這些附圖示出了:
[0021]圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選改進(jìn)實(shí)施例的本發(fā)明的變流系統(tǒng)；
[0022]圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的本發(fā)明的變流系統(tǒng)的一部分；
[0023]圖1示出了本發(fā)明的變流系統(tǒng)，其具有整流器I和三個(gè)逆變器2。該整流器I與交流電源3相連，