CN101415938A - 用于控制风力涡轮机的叶片的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于控制风力涡轮机的叶片的设备。根据本发明，每个叶片(7)与使它能围绕其纵向轴线旋转的装置相关，以改变叶片(7)相对于风的攻角且选择要求的动力同时维持恒定的转子速度；或当超过预先确定的旋转速度时使叶片(7)停止。本发明的特征在于以上所述的旋转装置包括：具有电子可变速度的电动马达(11)，包括在标准液压回路(1)内的液压泵/马达(10)，和控制装置(12)，用于当存在电力供给时使用电动马达(11)和液压泵/马达(10)而使叶片(7)旋转，且当不存在电力供给时仅使用安全和紧急控制装置(4)和安全和紧急液压蓄能器(5)而使叶片(7)旋转。

Description

用于控制风力涡轮机的叶片的设备
技术领域
本发明涉及用于控制风力涡轮机的叶片的设备，以使得能修改所述叶片相对于风的攻角，以调整所要求的动力同时维持恒定的转子速度，或导致当超过预先确定的旋转速度时叶片能停止运动；且增加动力性能和风力涡轮机的叶片控制功能。
背景技术
风力涡轮机在现有技术中已知为从风能产生电力的设备，为此风力涡轮机装配有构架支承件，构架支承件在前侧具有叶片，叶片的旋转动作促动了转子，从该转子获得了电力。为此，将风力涡轮机在风中定向为使得叶片面向来流风且导致转子旋转。
另外，转子的转速和由风力涡轮机提供的动力也可以通过一个系统调节，该系统调节了叶片的每个相对于风的攻角，使得叶片以此方式提供了更大或更小的迎风的面积，以获得希望的动力。
此外，此系统用于保护转子不达到失控速度。当转子超过预先确定的旋转速度时，导致叶片的每个相对于其纵向轴线旋转到在俯仰上平行于风向(旗位置)的位置，从而导致风力涡轮机停止(空气动力学制动)，以防止其受到破坏。
在此意义上，存在两大组用于控制叶片的攻角的系统。第一组系统包括机电系统，其中叶片通过电动马达被促动，该电动马达的速度可以通过行星齿轮减速器调节。此系统具有明显的优点，即提供了高性能和对叶片的直接控制，但其缺点是要求涉及例如电池和/或电容器的电力蓄能器设备的安全系统，同时也提供了在紧急情况期间对于叶片促动速度的低控制程度。第二组系统包括涉及液压系统的电液系统，该液压系统包括液压蓄能器，液压蓄能器用于即使在不存在电力的情况下也促动叶片旋转功能，同时也提供了在紧急情况期间对于叶片的旋转速度的高控制程度。然而，这些系统的缺点是由于伺服控制机构失去性能效率。此性能的损失是因为动力的部分转化为热量且该热量加热了系统，系统又要求了高的油液压系统油的过滤。
因此，两个系统取决于对它们的要求具有优缺点。
不存在将两个系统的优点组合同时避免了它们各自缺点的系统。
发明内容
为解决以上所述的缺点，本发明开发了用于控制风力涡轮机的叶片的设备，其中以与常规设备相同的方式使每个叶片单独地与围绕它们的纵向轴线的旋转装置相关，以修改单独叶片的攻角且允许维持和选择要求的动力，同时维持恒定的转子速度，或当超过预先确定的旋转速度时导致叶片停止；旋转装置提供有装配有安全和紧急控制装置的液压系统，安全和紧急控制装置包括安全和紧急液压蓄能器和实现了叶片旋转的促动器；系统也提供了新功能，其特征在于旋转装置也包括其速度可以电子调节的电动马达，液压泵-马达和控制装置，以导致当存在可利用的电力时叶片通过电动马达和液压泵-马达旋转，且导致在无电力供给时叶片仅通过安全和紧急控制模块和安全和紧急液压蓄能器(不使用电动马达)旋转。以此方式，此构造提供了明显的优点，即不要求例如电池和/或电容器的电能蓄能器来在风力涡轮机无电力可利用时控制叶片的攻角。
在本发明中描述的构造将在本领域中已知的两个技术组合以用于控制风力涡轮机的叶片，这涉及到已在本发明的背景技术部分中描述的机电和电液系统，以具有两个系统的优点同时消除两个系统的缺点。因此，本发明的设备对象提供了带有紧凑组件和安全系统的高性能的灵活系统，该安全系统包括液压蓄能器，液压蓄能器也提供了在紧急情况期间对于促动速度的高控制程度。
用于旋转装置的液压促动器从双室缸、三室缸、旋转促动器和装配有减速器的液压马达中选择。
另外，液压泵-马达的类型维持了在低旋转时的压力，且能将旋转的方向反向以将叶片置于希望的位置。
液压泵-马达和相应的促动器不对于动力传递进行任何限制且因此不导致动力传递中的任何损失，因此允许了将以液压蓄能器实现的安全性和紧急控制安装在相应的传递线路中，从而使得冲突的电池和/或电容器电力蓄能元件成为冗余。
下面的部分包括一系列图，图作为本说明书的组成部分意图于图示而非限制本发明的目的，且便于理解在此包含的书面构思。
附图说明
图1示出了本发明的实施例的可能的例子的略图，其中所使用的促动器是双室或三室缸。
图2示出了本发明的实施例的可能的例子的略图，其中所使用的促动器是液压旋转类型的促动器。
图3示出了本发明的实施例的可能的例子的略图，其中所使用的促动器是装配有减速器的液压旋转类型的促动器。
具体实施方式
如下是基于在前述部分中列出的附图对本发明的描述。
本发明的设备对象的功能是通过控制叶片沿其纵向轴线的旋转来控制风力涡轮机的叶片相对于风的攻角。
仅一个叶片用于图示多种实施例的例子，因为设备对于风力涡轮机的叶片的每个是相同的。根据优选实施例，风力涡轮机包括三个叶片7。
在图1中图示的例子是整合有链轮9的叶片7的下端，该链轮9与齿条8啮合，该齿条8的移动通过液压回路1控制，且更特定地通过液压促动器6a控制，该液压促动器6a在图1中是双室或三室液压缸。
液压回路1也合并了预填充的控制装置2，该控制装置2连接到相应的辅助预填充组3，以维持液压回路内充足的(流体)水平，如在此类静液回路中常规地所进行，因此不要求进一步的解释。
液压回路1以相同的方式装配有连接到安全和紧急液压蓄能器5的常规的安全和紧急控制模块4。
本发明的发明方面在于合并了液压泵-马达10，该液压泵-马达10又连接到通过控制回路12控制的可变速度电动马达11。
通过此构造，如果存在供给到风力涡轮机的电力，则叶片7的每个的攻角通过促动电动马达11来控制，电动马达11的旋转又通过控制回路12控制，从而从电动马达11获得了迅速的速度改变响应，该电动马达11将液压回路1中的液压泵-马达10移动，从而导致双室或三室缸6a的促动，其用于修改叶片7的攻角。
在液压泵-马达10和双室或三室缸6a之间的流体静力学传递不提供任何传递限制，且因此不导致传递的动力的损失，这又允许了将安全和紧急控制模块4安装到传递线路中，其中安全和紧急液压蓄能器5使得不需要使用例如电池和/或电容器的电蓄能器。
当风力涡轮机不能利用电力供给(紧急情况)且叶片7的攻角必须相对于风(旗位置)被改变时，双室或三室缸被安全和紧急控制模块4和紧急液压蓄能器5促动，因此由安全和紧急控制模块4和紧急液压蓄能器5替代电动马达11和液压泵-转子10来驱动移动。
叶片7的攻角相对于风的变化被实现，以在任何给定的时间选择要求的动力，同时保持恒定的转子速度，或当转子速度超过预先确定的旋转速度时导致转子停止，在此情况中使叶片7在其纵向轴线上旋转直至实现了平行于风向的位置(旗位置或零位置)，因此叶片7停止。在风速降低到合适的速度以下时，将叶片再次置于面向风的位置，且为此情形，使液压泵-马达10能以与电动马达11相同的方式将旋转方向反向。
液压泵-马达10的类型也在低旋转下维持了压力，以获得对于叶片7的希望的旋转的更好的控制。
图2示出了与图1中示出的实施例不同的但完全等价例子。一个差异在于，合并在液压回路1中的液压促动器包括旋转促动器6b，该旋转促动器6b导致叶片7围绕其纵向轴线旋转，且它们都被液压泵-马达10的以在前述例子中描述的方式的动作控制。
图3示出了不同的实施例，该实施例也等价于在前述附图中示出的例子。在此情况中，不同处在于所使用的液压促动器包括液压马达6c，该液压马达6c连接到减速器6d以产生叶片7围绕其纵向轴线的角向移动。

Claims (3)

1.一种用于控制风力涡轮机的叶片的设备，其中每个叶片(7)与使其能围绕其纵向轴线旋转的旋转装置相关，以改变叶片(7)相对于风的攻角且实现运行，所述的运行能选择要求的动力同时维持恒定的转子速度，或当超过预先确定的旋转速度时使叶片(7)停止运动；旋转装置包括液压回路(1)，所述的液压回路(1)包括安全和紧急控制模块(4)，安全和紧急液压蓄能器(5)和用于使叶片(7)围绕纵向轴线旋转的促动器；设备的特征在于旋转装置进一步包括：可电子调节(12)速度的变速电动马达(11)，液压泵-马达(10)和控制装置(12)，用于当存在电力供给时通过电动马达(11)和液压泵-马达(10)使叶片(7)旋转，且当不存在电力供给时仅使用安全和紧急控制装置(4)和安全和紧急液压蓄能器(5)而使叶片(7)旋转。
2.根据权利要求1所述的用于控制风力涡轮机的叶片的设备，其特征在于，包括在旋转装置的液压回路内的促动器从双室缸(6a)、三室缸(6a)、旋转促动器(6b)和带有减速器(6d)的液压马达(6c)中选择。
3.根据权利要求2所述的用于控制风力涡轮机的叶片的设备，其特征在于，电动马达(11)可以在两个方向上被促动，且液压泵-马达(10)的类型在低旋转时维持了压力且能将旋转方向反向以将叶片置于希望的位置。
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C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20090422