CN102062057B - 风力发电设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风力发电设备，带有一机器支架(5)，一可绕转子轴线(7)旋转地支承在机器支架上并且可通过风(13)驱动而绕转子轴线作旋转运动的转子(6)，该转子包括转子轮毂(8)和多个转子叶片(9，10)，所述风力发电设备还带有设置在转子(6)上的、可使转子叶片(9，10)绕其叶片轴线(11，12)转动的叶片角调整驱动器(17，18)，带有至少一个与该叶片角调整驱动器(17，18)耦连的、可控制该叶片角调整驱动器(17，18)的叶片角控制装置(24)，以及带有至少一个与转子(6)机械耦连并且可通过该转子驱动的、可产生电能的发电机(15)，其中，所述叶片角控制装置(24)包括多个分别与所述叶片角调整驱动器(17，18)耦连的控制单元(22，23)，其中，第一控制单元(22)固定在转子(6)上，而所述第二控制单元(23)固定在机器支架(5)上。

Description

风力发电设备

技术领域

本发明涉及一种风力发电设备，带有一机器支架，一可绕转子轴线旋转地支承在机器支架上并且可通过风驱动而绕所述转子轴线作旋转运动的转子，该转子包括转子轮毂和多个转子叶片，所述转子叶片分别沿横向或基本上横向于转子轴线延伸的叶片轴线的方向延伸并且可绕其各自的叶片轴线旋转地支承在转子轮毂上，所述风力发电设备还带有设置在转子上的叶片角调整驱动器，借助于该叶片角调整驱动器可使转子叶片绕其叶片轴线转动，带有至少一个与所述叶片角调整驱动器耦连的叶片角控制装置，借助于该叶片角控制装置可控制叶片角调整驱动器，以及带有至少一个与转子机械耦连并且可通过转子驱动的发电机，借助于该发电机可产生电能。

背景技术

现代的风力发电设备包括可转动地支承在转子上的转子叶片，其中，能够通过单独改变叶片角改变风的入流角。这种修正-调节的风力发电设备例如由DE 103 38 127 B4公开。在这种风力发电设备中，用于调节转子叶片的修正系统完全设置在转子内，也就是设置在风力发电设备的旋转部分中。修正系统与交流电网连接，并且对应于每个转子叶片包括一个直流电机，用于调节所述转子叶片的控制和调节装置以及变流器配属于该直流电机。在电网故障或停电时必须保证电机的电压供应至少在短时间内保持不变。因此，用于各个转子叶片的修正系统具有设置在转子中的、形式为电池或蓄能器的直流电源，该直流电源在电网故障时直接与各自的电机连接。相应的转子叶片通过电机的调节运动被置于所谓的标号位置(Fahnenstellung)，并因此关闭风力发电设备。另外，在已知的修正系统中可以通过设置在转子中的叶片角控制装置经由开关装置将各个直流电源与各自的电机连接，使得能够实现转子叶片间接的、受控或受调节的调整，而不需要关闭设备。

EP 1 707 807 A2记载了另一种用于风力发电设备的修正系统，其带有用于调节叶片的直流驱动器。电机的相同电压方向借助于桥电路实现，该桥电路包括有源的电子开关元件并且同时在电网故障或停电时用作修正系统的电源。在此，修正系统也完全设置在风力发电设备的旋转部分中。

修正系统在风力发电设备的旋转部分中的布置与显著的缺点相关。在旋转过程中，修正系统的部件经受大量由于转子的运动导致的疲劳过程。因此，部件必须尤其是针对它们的旋转运动在机械和电力方面专门地设计，因此所述部件的制造成本较高。叶片角控制装置在转子中的布置还与用于修正系统和设置在转子外部的风力发电设备控制装置的通信的巨大开销和成本相关联。

修正系统完全布置在转子内部还对于维修风力发电设备是不利的，因为接近旋转的设备部分中的修正系统非常费劲并且对于维护人员而言行动不便。此外，转子中的狭窄布置还需要调节该区域温度的设备。

发明内容

从此出发，本发明所要解决的技术问题是，能够在开头所述类型的风力发电设备中至少部分地以较简单的部件实现叶片角控制装置。

该技术问题按本发明通过一种风力发电设备解决，其包括一机器支架，一可绕转子轴线旋转地支承在机器支架上并且可通过风驱动而绕所述转子轴线作旋转运动的转子，该转子包括转子轮毂和多个转子叶片，所述转子叶片分别沿横向或基本上横向于转子轴线延伸的叶片轴线的方向延伸并且可绕各自的叶片轴线旋转地支承在转子轮毂上，所述风力发电设备还包括设置在转子上的叶片角调整驱动器，借助于该叶片角调整驱动器可使转子叶片绕其叶片轴线转动，包括至少一个与所述叶片角调整驱动器耦连的叶片角控制装置，借助于该叶片角控制装置可控制叶片角调整驱动器，以及包括至少一个与转子机械耦连并且可通过转子驱动的发电机，借助于该发电机可产生电能，其中，所述叶片角控制装置包括多个分别与所述叶片角调整驱动器耦连的控制单元，其中，第一控制单元设置在转子上，而第二控制单元设置在机器支架上。

通过将叶片角控制装置划分为多个控制单元(其中，第一控制单元可与转子一起绕转子轴线相对设置在机器支架上的第二控制单元转动)，叶片角控制装置的多个部件，尤其是第二控制单元的部件设置在机器支架上，使得可围绕转子轴线旋转的部件的数量得以减少。因此，可以设计较少的用于绕转子轴线旋转的部件，因此能够节约成本。

例如可以在第二控制单元中使用不旋转固定的简单电闸门。本发明尤其追求这一目标，即，将设置在转子中的部件的数量保持得尽可能少。

由于转子中电气部件数量的减少还获得了这样的优点，即，在转子中产生较少的热量，因此能减小设置在转子中的部件过热的风险。另一优点在于，由于转子中电气部件数量的减少在转子中形成了更多的自由空间，因此在转子中为维护人员提供了更大的活动空间。也可以减小布设电缆的开销。

叶片角控制装置优选可由供电装置供应电能。另外，可由发电机产生的电能优选可传输到电网中。按照本发明的一种构造，供电装置与电网电耦连或由电网形成。在第一种情况下，供电装置优选可由电网供应电能。供电装置优选形成交流电源，尤其是多相交流电源，例如三相交流电源。电网优选是交流电网，尤其是多相电网，例如三相电网。

叶片角调整驱动器优选可借助于第一控制单元控制和/或调节。叶片角控制装置尤其具有一个或多个固定在转子上并且与第一控制单元电耦连的第一蓄能器，尤其在供电装置和/或电网失效时，借助于该第一蓄能器能够至少暂时地向叶片角调整驱动器和/或第一控制单元供电。第一蓄能器尤其能实现紧急移出，因此，转子叶片可借助于第一控制装置绕其叶片轴线分别旋转到规定的位置，该位置为风提供最小的作用面，并且也被称作标号位置。

叶片角调整驱动器优选包括电机，该电机尤其设计为直流电机或交流电机。按照本发明的一种构造，电机可借助于第一控制单元直接或间接地与第一蓄能器电连接。直接连接尤其适用于直流电机。按照本发明的一种扩展设计，在转子上固定有辅助变流器或逆变器，其中，电机可借助于第一控制单元在中间连接有辅助变流器或逆变器的情况下与第一蓄能器电连接。这种间接连接尤其适用于交流电机。叶片角控制装置可以包括辅助变流器或逆变器。

第一蓄能器尤其分别设计为直流电源。第一蓄能器优选分别包括至少一个蓄电池，至少一个电池或至少一个电容器。能够提供叶片角调整驱动器所需的电功率的电池和/或蓄电池是常用的蓄能器。电容器尤其包括双层电容器，例如超电容(Ultracaps)，在该超电容中可实现非常高的能量密度。每个叶片角调整驱动器优选配置一个或多个第一蓄能器。

叶片角调节装置优选可借助于第二控制单元控制和/或调节。叶片角调整驱动器尤其可按照选择借助于第一控制单元或借助于第二控制单元控制和/或调节。

第二控制单元优选具有一个或多个变流器，借助于所述变流器可控制叶片角调整驱动器。变流器尤其具有一个或多个直流级间耦合电路。按照本发明的一种构造，各变流器分别具有一个直流级间耦合电路。变流器优选与叶片角调整驱动器电连接。变流器还优选与供电装置电连接。

按照本发明的一种构造，第二控制单元具有尤其与供电装置电耦合的输入级、对于每个叶片角调节驱动装置具有与该叶片角调节驱动装置电连接的输出级和连接在输入级和输出级之间的直流级间耦合电路装置。与传统的、其中为每个叶片角调整驱动器设置一个单独的变流器的方案相比，在该构造中，多个输出级与同一个直流级间耦合电路装置耦合，该直流级间耦合电路装置仅通过一个输入级供给。因此可以节约成本。变流器优选包括输入级、输出级和直流级间耦合电路装置。

输入级优选是整流的输入级，因此所述输入级用作或能够用作整流器。输入级优选包括变流器或电流转换器，例如整流器。输出级优选是可控制的。输出级尤其分别包括一个例如形式为晶体管级的可控电流转换器。每个输出级优选包括多个可控的电开关元件，这些电开关元件优选连接成桥式电路。开关元件例如通过晶体管、尤其通过绝缘栅双级晶体管(IGBT)形成。第二控制单元优选具有一个或多个控制器，借助于所述控制器可控制输出级。尤其设置一个或至少一个计算器，所述计算器完全或部分地包括或形成一个或多个所述控制器。相比传统方案的优点是，可通过唯一一个计算器实现。直流级间耦合电路装置优选形成直流连接，尤其是直流总线(Gleichstrombus)。每个叶片角调整驱动器优选配设一个输出级，其中，每个叶片角调整驱动器与配属于其的输出级电连接，并且可借助于所述输出级控制和/或调节。

按照本发明的一种扩展设计，叶片角控制装置包括至少一个固定在机器支架上并且与第二控制单元电耦合的第二电蓄能器，尤其在供电装置和/或电网的电压受到暂时影响时，借助于该第二电蓄能器可至少暂时为叶片角调整驱动器和/或第二控制单元供电。该第二蓄能器尤其用于在电网电压暂时下降时使叶片角调整驱动器能够继续运行。因此，在叶片角调整驱动器由第二蓄能器供应电能时，该叶片角调整驱动器也优选可借助于第二控制单元控制和/或调节。因此，可以克服暂时的电网电压下降，这也被称为LVRT(英文：lowvoltage ride through)。第二控制单元和/或输入级尤其包括开关装置，借助于开关装置可以在不关闭风力发电设备和/或不将风力发电设备与电网断开的情况下，度过暂时的电网扰动，尤其是暂时的电网电压下降。

第二蓄能器优选可通过变流器与叶片角调整驱动器电连接。第二蓄能器尤其与变流器的直流级间耦合电路电连接或可电连接。按照本发明的一种扩展设计，第二蓄能器与直流级间耦合电路装置电连接或可电连接，使得叶片角调整驱动器可在中间连接有输出级的情况下由第二蓄能器供电。第二蓄能器尤其形成一个或至少一个直流电源。第二蓄能器优选包括至少一个电池、至少一个蓄电池或至少一个电容器。

叶片角控制装置尤其与风力发电设备控制装置连接，优选电连接。第一控制单元和/或第二控制单元尤其与风力发电设备控制装置连接。优选可借助于风力发电设备控制装置监测和控制风力发电设备的整个运行。叶片角控制装置和/或第二控制单元优选包括一个尤其固定在机器支架上的电源滤波器。因此，优选仅需要唯一一个电源滤波器，该滤波器尤其与风力发电设备控制装置连接。因此可以节约成本，因为在传统的风力发电设备中通常为每个驱动器配设一个设置在转子中的电源滤波器。电源滤波器也可以通过较简单的连接与风力发电设备控制装置连接，因为所述连接不必从旋转的转子中引出。另外，在转子中形成了额外的自由空间。

按照本发明的一种扩展设计，机器支架可绕摇转轴线旋转地支承在支撑结构上并且可借助于至少一个与摇转角控制装置耦连的摇转驱动器相对所述支撑结构绕所述摇转轴线旋转，其中，第二控制单元尤其与该摇转角控制装置耦连。叶片角控制装置和摇转角控制装置之间的连接可以通过简单的接口实现，因为该连接不必从旋转的转子中引出。摇转驱动器优选包括至少一个交流电机，该交流电机可尤其通过摇转角控制装置控制。支撑结构尤其是竖塔。

叶片角的调节优选可与摇转角控制装置协调，尤其是可实现可与叶片角调节同步的摇转角控制装置。按照本发明的一种构造，转子叶片可根据摇转角速度或影响该摇转角速度的主要参数绕其叶片轴线旋转。

按照本发明的一种构造，第二控制单元通过连接元件与叶片角调整驱动器连接，该连接元件尤其包括连接导线。连接导线可以包括电导线和/或光学的导线。连接元件优选包括一个或多个通信导线、一个或多个控制导线和/或一个或多个供电导线。一个或多个控制导线优选包括一个或多个电导线。一个或多个供电导线优选包括一个或多个电导线。连接元件优选包括多个汇流环，所述一个或多个连接导线通过该汇流环导引。汇流环尤其设置在转子和机器支架之间的分隔位置上。汇流环优选设置在转子上，尤其设置在转子轴上。各个汇流环优选沿转子轴线的方向相互错开。所述一个或多个控制导线和/或所述一个或多个供电导线尤其通过汇流环导引。所述一个或多个通信导线优选包括一个或多个光学的信息传输导线，尤其是光波导线。连接元件优选包括至少一个光学的耦合装置，该耦合装置尤其设置在转子和机器支架之间的分隔位置上。光学的耦合装置优选设置在相对转子轴线的径向中央。因为光学的导线能够同时传递大量的信息，光学的耦合装置和第二控制单元之间的连接优选仅通过一个光学的导线实现。优选在光学耦合装置和叶片角调整驱动器之间延伸有多个光学的导线。

按照本发明的一种扩展设计，叶片角调整驱动器优选分别具有一个开关装置，该开关装置也被称为电机面板。该开关装置尤其与第一控制单元和/或第二控制单元耦合并且优选分别包括一个测量装置，借助于该测量装置可以检测在各个叶片角调整驱动器上产生的测量值。

按照本发明的一种构造，叶片角调整驱动器分别包括至少一个带有电机轴的电机。电机优选是叶片角调整驱动器的上述电机并且因此可以设计为直流电机或交流电机。测量装置优选分别包括一个用于检测相应的电机轴的角位置和/或角速度的传感器。测量装置还优选分别包括一个用于检测各电机的温度的传感器。按照本发明的一种扩展设计，开关装置分别包括一个用于各叶片角调整驱动器和/或电机的、带有制动控制器的制动装置。制动控制器优选与第一控制单元和/或第二控制单元耦合。按照本发明的一种构造，开关装置通过通信导线和/或控制导线尤其是直接地相互耦连。开关装置还可以分别配设有至少一个第一蓄能器。

按照本发明的一种扩展设计，第一控制单元配设有一开关柜，该开关柜优选相对转子轴线在径向中央或接近径向中央地设置在转子中。开关柜优选具有多个内部的分隔壁，所述分隔壁将开关柜的内部空间划分为多个单独的区域，所述区域优选分别通过开关柜的外壁限定边界，其中，区域的数目尤其相当于叶片角调整驱动器的数量。内部的分隔壁例如可以机械地通过折叠制造，因此为形成分隔壁不需要焊接加工。所述区域优选相互间电绝缘。通过将转子中的开关柜布置在径向中央可以节约结构空间，因此为维护人员提供了更多的自由空间。开关柜优选具有多边形的结构。按照本发明的一种构造，开关柜围绕转子轴。

每个第一蓄能器可以设置和/或固定在其所配属的叶片角调整驱动器上。每个第一蓄能器尤其可以直接法兰连接在各自的电机和/或各自的电机面板(开关装置)上。但是，第一蓄能器优选在空间上紧邻地布置并且与叶片角调整驱动器间隔地布置。第一蓄能器优选设置在开关柜的区域内。第一蓄能器尤其设置在开关柜上或设置在开关柜内。第一蓄能器优选在开关柜的外部固定在其外壁上。因此，第一蓄能器对于维护人员来说易于维修和/或更换。

第一控制单元尤其设置在开关柜中。第一控制单元优选包括多个子控制单元，其中每个子控制单元设置在一个区域中。优选每个子控制单元对应一个叶片角调整驱动器。子控制单元的数量尤其相当于叶片角调整驱动器的数量。

按照本发明的第一种变型，所述一个或多个通信导线、所述一个或多个控制导线和所述一个或多个供电导线从各个开关装置或各个叶片角调整驱动器导引通向第一和/或第二控制单元。按照本发明的第二种变型，各个开关装置或叶片角调整驱动器通过一个或多个通信导线和/或通过一个或多个控制导线相互串联。在这种情况下，一个或多个通信导线和/或一个或多个控制导线可以仅从一个开关装置或仅从一个叶片角调整驱动器出发导引通向第一和/或第二控制单元。但是，所述一个或多个供电导线优选从各个开关装置或各个叶片角调整驱动器导引通向所述第一和/或第二控制单元。

表述“固定在转子上”尤其这样理解，即，固定在转子上的物体可与转子一起绕转子轴线旋转。这些物体例如包括第一控制单元、第一蓄能器、开关装置和/或叶片角调整驱动器。物体在转子上的固定可以分别直接或间接地进行，例如通过一个或多个支架或其它的中间元件进行。另外，表述“固定在机器支架上”尤其这样理解，即，固定在机器支架上的物体不能与转子一起绕转子轴线旋转。这些物体例如包括第二控制单元，第二蓄能器、电源滤波器和/或摇转角控制器。物体在机器支架上的固定可以分别直接或间接地进行，例如通过一个或多个支架或其它的中间元件进行。因此，尤其是固定在转子上的物体能与转子一起相对固定在机器支架上的物体绕转子轴线旋转。第一蓄能器例如可与转子一起相对第二蓄能器绕转子轴线旋转。

本发明还涉及一种通过使转子叶片绕其叶片轴线旋转来调节按本发明的风力发电设备的至少一个转子叶片的叶片角的方法，其中，转子叶片的叶片角调节根据选择借助于固定在机器支架上的第二控制单元或借助于固定在转子上的第一控制单元实现。所述风力发电设备可以按照所有所述的构造进一步扩展。

在借助于第二控制单元调整叶片角时，叶片角优选被调节。在借助于第一控制单元调整叶片角时，叶片角优选被设定为规定的角度，该角度尤其相当于标号位置。

按照本发明的一种扩展设计，在借助于第一控制单元调整叶片角时，尤其是在故障，例如在供电装置和/或电网失效时，叶片角调整驱动器由一个或多个固定在转子上并且与第一控制单元耦连的第一电蓄能器供应电能。

按照本发明的一种构造，在借助于第二控制单元调整叶片角时，尤其是在故障，例如电网的供电和/或电压受损时，叶片角调整驱动器由至少一个与第二控制单元耦连并且固定在机器支架上的第二蓄能器供应电能。

叶片角控制装置优选具有转换装置，借助于该转换装置可实现从通过电网为叶片角调整驱动器供电转换到通过所述蓄能器为所述叶片角调整驱动器供电。

附图说明

以下参照附图根据优选的实施形式说明本发明。在附图中示出：

图1是按本发明的第一种实施形式的风力发电设备的示意图；

图2是图1可见的转子的局部前视图；

图3是按第一种实施形式的叶片角控制装置的示意图；

图4是按第一种实施形式的电机面板的示意图；

图5是按本发明的第二种实施形式的叶片角控制装置的示意图；

图6是按本发明的第三种实施形式的叶片角控制装置的示意图；

图7是按本发明的第四种实施形式的叶片角控制装置的示意图；

图8是按第一种实施形式的开关柜在打开状态的立体视图；

图9是图8所示的开关柜以及安装的蓄电池的立体视图以及

图10是图8所示的在关闭状态的开关柜以及安装上的蓄电池的俯视图。

具体实施方式

由图1可见按本发明的第一种实施形式的风力发电设备1，其中，该风力发电设备1包括竖立在基座2上的塔3，在塔远离基座2的端部设置有机器间4。该机器间4具有机器支架5或者固定在该机器支架上，转子6可绕转子轴线7旋转地支承在该机器支架上，转子包括转子轮毂8和多个与该转子轮毂连接的转子叶片9，10和67(见图2)，所述转子叶片可分别绕叶片轴线11，12或68(见图2)旋转地支承在转子轮毂8上。转子叶片9，10和67沿它们各自的叶片轴线11，12或68的方向从转子轮毂8延伸出去，其中，叶片轴线11，12和68横向于转子轴线7延伸。转子6通过风13绕转子轴线7旋转，并且借助于转子轴14与固定在机器支架5上的发电机15机械地耦连，该发电机由转子6驱动。发电机15产生电能并且将电能馈入外部电网16。转子叶片9，10和67可分别通过叶片角调整驱动器17，18或69绕它们各自的叶片轴线11，12或68相对转子轮毂8旋转。图2示出了转子6局部的前视图。

机器支架5可绕摇转轴19旋转地支承在塔3上，并且可借助于摇转驱动器20相对塔3绕摇转轴线19旋转，摇转轴线在此与塔3的纵轴线重合。摇转驱动器20可借助于固定在机器支架5上的摇转角控制装置21控制。

叶片角调整驱动器17，18和69分别与设置在转子6中的第一控制单元22和固定在机器支架5上的第二控制单元23连接。两个控制单元22和23是图3所示的叶片角控制装置24的一部分。另外，摇转角控制装置21和叶片角控制装置24与风力发电设备控制装置25电连接，该风力发电设备控制装置按照该实施形式固定在机器支架5上。固定在转子轮毂8上的开关柜26设置在转子轮毂8的径向中央，所述第一控制单元22容纳在该开关柜中。

由图3可见叶片角控制装置24，其中，转子6示意性地作为虚线的方框示出。叶片角调整驱动器17，18和69分别具有一个电机，其中电机27对应于叶片角调整驱动器17，电机28对应于叶片角调整驱动器18以及电机29对应于叶片角调整驱动器69。电机27，28和29分别通过开关装置(电机面板)30和连接导线31与第一控制单元22和第二控制单元23连接。连接导线包括供电导线32、电控制导线33和通信导线34，其中，通信导线设计为光波导线。供电导线32和控制导线33通过位于转子轴14上的汇流环35导引通向第二控制单元23。反之，通信导线34通过设置在转子轴线7上的光学耦合装置36(光学接口)与第二控制单元23连接。还示出了蓄电池37，所述蓄电池固定在开关柜26外面并且与第一控制单元22电连接。

第二控制单元23包括一整流器38，该整流器的交流侧通过电源滤波器39与供电装置40连接，该供电装置向第二控制单元23供应交流电并且与电网16连接。作为替代，电源滤波器39也可以直接与电网16连接，因此省略了供电装置40或者该供电装置通过电网16形成。

整流器38在直流侧与直流总线41连接，三个输出级42，43和44连接在该直流总线上。输出级42通过电机27的供电导线32与配属于该电机的开关装置30连接。输出级43通过电机28的供电导线32与配属于该电机的开关装置30连接。另外，输出级44通过电机29的供电导线32与配属于该电机的开关装置30连接。电机27可通过输出级42控制，电机28可通过输出级43控制，电机29可通过输出级44控制。整流器38和直流总线41与每个输出级分别形成一个变流器。但是也可以说，整流器38、直流总线41和输出级42，43和44形成变流器，该变流器具有三个输出级。

第二控制单元23包括控制器45，借助于该控制器可控制输出级42，43和44。因此，叶片角调整驱动器17，18和69的电机27，28和29可以借助于第二控制单元23控制。另外，蓄电池66连接在直流总线41上。蓄电池66可以与直流总线41持久地电连接，或者借助于控制器45和/或输入级38与直流总线41电连接。

在电网16的电压暂时下降时，直流总线41通过蓄电池66进行供电。因此，叶片角调整驱动器17，18和69可继续运行，直至度过电压下降过程并且再次提供满的电网电压。这具有这样的优点，即，使得风力发电设备1在仅仅暂时的电压下降过程中不必关闭。然而，如果电压下降的持续时间超过了预定的持续时间或者电压下降到低于预定的阈值，则借助于第一控制单元22将转子叶片9，10和67旋转到所谓的标号位置。在这种情况下，电机27，28和29通过蓄电池37进行供电。因为电机27，28和29是直流电机，蓄电池37借助于第一控制单元22与电机27，28和29直接电连接。但是作为替代方案，电机27，28和29也可以设计为交流电机，因此蓄电池37与电机27，28和29在中间连接有逆变器70的情况下进行连接，所述逆变器优选设置在开关装置30中(见图4)。但是，作为替代方案，逆变器也可以设置在第一控制单元22中或者连接在蓄电池37和电机27，28和29之间的其它位置。因此，当第二控制单元23失效和/或蓄电池66耗尽时，转子叶片本身可以被旋转到标号位置。

由图4可见配属于电机27的开关装置30的示意电路图，该电机具有电机轴46，该电机轴可以借助于制动装置47制动和/或固定。制动装置47通过供电导线48供应电能，其中，供电导线32优选包括供电导线48。

开关装置30具有温度监测装置49，该温度监测装置带有用于检测电机27的温度的传感器50，开关装置具有用于检测电机轴46的角位置和角速度的传感器51和制动控制器52，借助于该制动控制器可控制制动装置47。监测装置49、传感器51和控制器52分别与光学的通信装置53电连接。该通信装置形成到通信导线34的接口。还示出了逆变器70，但是如果电机27设计为直流电机，该逆变器可以省略。

由图5至7示出了本发明的其它实施形式，其中，与第一种实施形式相同或相似的特征用与第一种实施形式中相同的附图标记表示。

由图5可见按本发明的第二种实施形式的叶片角控制装置24，其中，摇转角控制装置21与第二控制单元23电连接。摇转驱动器20包括两个电机54和55，所述电机分别通过变流器56或57与摇转角控制装置21连接。摇转角控制装置21还包括多个可控的输出级58，所述输出级分别与直流总线41连接。输出级58优选与叶片角调整驱动器连接，因此，可额外地借助于摇转角控制装置21，优选根据机器支架5绕摇转轴线19的摇转运动控制该叶片角调整驱动器。另外在图5中示出了配属于开关装置30的传感器59。

由图6可见按本发明的第三种实施形式的叶片角控制装置24，其中，蓄电池37不是设置在开关柜26上，而是设置在电机27，28和29的区域中或者设置在所述电机上。在此，每个开关装置30分别配设一个蓄电池37。

由图7可见按本发明的第四种实施形式的叶片角调整驱动器24，其中，蓄电池37的布置与第三种实施形式相同。但与第三种实施形式的区别在于，第一控制单元22设置在电机27的区域中或者设置在该电机上，其中，开关装置30通过通信导线34和控制导线33相互串联。因此，鉴于通信导线34和控制导线33可以减小安装费用。

由图8可见按第一种实施形式的开关柜26在打开状态的立体视图，其中，开关柜的内部空间通过内部的分隔壁60划分为多个区域61，所述区域还通过开关柜26的外壁62限定边界。每个叶片角调整驱动器17，18和69刚好对应一个所述区域61。第一控制单元22包括对应于每个叶片角调整驱动器的子控制单元64(见图9)，其中，每个子控制单元64设置在一个区域61中。在外壁62的外侧固定有支架63，蓄电池37可以安装在该支架上。

图9示出了带有安装上的蓄电池37的开关柜26的立体视图，其中也示出了设置在区域61中的子控制单元64。每个叶片角调整驱动器分别配设有两个设置在各自的区域61的外壁62上的蓄电池37。由图10可见带有安装上的蓄电池37的开关柜26的俯视图，其中，开关柜26通过盖65封闭。

附图标记清单

1风力发电设备

2基座

3塔

4机器间

5机器支架

6转子

7转子轴线

8转子轮毂

9转子叶片

10转子叶片

11叶片轴线

12叶片轴线

13风

14转子轴

15发电机

16电网

17叶片角调整驱动器

18叶片角调整驱动器

19摇转轴线/塔轴线

20摇转驱动器

21摇转角控制装置

22第一控制单元

23第二控制单元

24叶片角控制装置

25风力发电设备控制装置

26开关柜

27电机

28电机

29电机

30开关装置/电机面板

31连接导线

32供电导线

33控制导线

34通信导线

35汇集环

36光学的耦合装置

37蓄电池

38整流器

39电源滤波器

40供电装置

41直流总线/直流级间耦合电路装置

42输出级

43输出级

44输出级

45控制装置

46电机轴

47制动装置

48供电导线

49温度监测装置

50温度传感器

51位置和速度传感器

52制动控制器

53光学的通信装置

54电机

55电机

56变流器

57变流器

58输出级

59开关装置的传感器

60开关柜的内部分隔壁

61开关柜内部空间的区域

62开关柜的外壁

63用于蓄电池的支架

64子控制单元

65开关柜的盖

66蓄电池

67转子叶片

68叶片轴线

69叶片角调整驱动器

70逆变器

Claims (38)

1.一种风力发电设备，带有

一机器支架(5)，

一可绕转子轴线(7)旋转地支承在所述机器支架(5)上并且可通过风(13)驱动而绕所述转子轴线(7)作旋转运动的转子(6)，该转子包括转子轮毂(8)和多个转子叶片(9，10)，所述转子叶片分别沿横向或基本上横向于所述转子轴线(7)延伸的叶片轴线(11，12)的方向延伸并且可绕其各自的叶片轴线(11，12)旋转地支承在所述转子轮毂(8)上，

设置在所述转子(6)上的叶片角调整驱动器(17，18)，借助于该叶片角调整驱动器可使所述转子叶片(9，10)绕其叶片轴线(11，12)转动，

至少一个与所述叶片角调整驱动器(17，18)耦连和与风力发电设备控制装置(25)相连接的叶片角控制装置(24)，借助于该叶片角控制装置可控制所述叶片角调整驱动器(17，18)，借助于所述风力发电设备控制装置监测和控制风力发电设备的整个运行，

至少一个与所述转子(6)机械耦连并且可通过所述转子驱动的发电机(15)，借助于该发电机可产生电能，其特征在于，

所述叶片角控制装置(24)包括多个分别与所述叶片角调整驱动器(17，18)耦连的控制单元(22，23)，其中，第一控制单元(22)固定在所述转子(6)上，而第二控制单元(23)固定在所述机器支架(5)上，所述叶片角调整驱动器(17，18)的供电导线(32)导引通向所述第二控制单元(23)，所述叶片角调节驱动器(17，18)可借助于所述第二控制单元(23)控制，所述叶片角控制装置(24)包括一个或多个固定在所述转子(6)上并且与所述第一控制单元(22)电耦连的第一电蓄能器(37)，借助于该第一电蓄能器能够至少暂时地向所述叶片角调整驱动器(17，18)供电。

2.如权利要求1所述的风力发电设备，其特征在于，所述叶片角调整驱动器(17，18)包括多个电机(27，28，29)，所述电机可借助于所述第一控制单元(22)与所述第一电蓄能器(37)直接或间接地电连接。

3.如权利要求2所述的风力发电设备，其特征在于，在所述转子(6)上固定有辅助变流器或逆变器(70)，其中，所述电机(27，28，29)可借助于所述第一控制单元(22)在中间连接有辅助变流器或逆变器(70)的情况下与所述第一电蓄能器(37)电连接。

4.如上述权利要求之一所述的风力发电设备，其特征在于，所述叶片角调整驱动器(17，18)的供电导线(32)不仅导引通向所述第一控制单元，还导引通向所述第二控制单元。

5.如权利要求1至3之一所述的风力发电设备，其特征在于，所述第一电蓄能器(37)分别包括至少一个蓄电池或至少一个电容器。

6.如权利要求1至3之一所述的风力发电设备，其特征在于，所述叶片角调整驱动器(17，18)可根据选择借助于所述第一控制单元(22)或借助于第二控制单元(23)控制或调节。

7.如权利要求1至3之一所述的风力发电设备，其特征在于，所述第二控制单元(23)具有一个或多个变流器，借助于该变流器可控制所述叶片角调整驱动器(17，18)。

8.如权利要求1至3之一所述的风力发电设备，其特征在于，所述第二控制单元(23)具有整流的输入级(38)、对应于每个叶片角调整驱动器(17，18)具有一与该叶片角调整驱动器电连接的输出级(42，43，44)和连接在所述输入级与所述输出级之间的直流级间耦合电路装置(41)。

9.如权利要求1至3之一所述的风力发电设备，其特征在于，所述叶片角控制装置(24)包括至少一个固定在所述机器支架(5)上并且与所述第二控制单元(23)电耦合的第二电蓄能器(66)，借助于该第二电蓄能器可至少暂时地向所述叶片角调整驱动器(17，18)供应电能。

10.如权利要求7所述的风力发电设备，其特征在于，所述叶片角控制装置(24)包括至少一个固定在所述机器支架(5)上并且与所述第二控制单元(23)电耦合的第二电蓄能器(66)，借助于该第二电蓄能器可至少暂时地向所述叶片角调整驱动器(17，18)供应电能。

11.如权利要求8所述的风力发电设备，其特征在于，所述叶片角控制装置(24)包括至少一个固定在所述机器支架(5)上并且与所述第二控制单元(23)电耦合的第二电蓄能器(66)，借助于该第二电蓄能器可至少暂时地向所述叶片角调整驱动器(17，18)供应电能。

12.如权利要求10所述的风力发电设备，其特征在于，所述第二电蓄能器(66)可通过所述变流器与所述叶片角调整驱动器(17，18)电连接。

13.如权利要求11所述的风力发电设备，其特征在于，所述第二电蓄能器(66)与所述直流级间耦合电路装置(41)可电连接，因此，所述叶片角调整驱动器(17，18)可在中间连接有所述输出级(42，43，44)的情况下由所述第二电蓄能器(66)供电。

14.如权利要求9所述的风力发电设备，其特征在于，所述第二电蓄能器(66)包括至少一个蓄电池或至少一个电容器。

15.如权利要求1至3之一所述的风力发电设备，其特征在于，所述叶片角控制装置(24)包括固定在所述机器支架(5)上的电源滤波器(39)。

16.如权利要求1至3之一所述的风力发电设备，其特征在于，所述机器支架(5)可绕摇转轴线(19)旋转地支承在支撑结构(3)上并且可借助于至少一个与摇转角控制装置(21)耦连的摇转驱动器(20)相对所述支撑结构(3)绕所述摇转轴线(19)旋转，其中，所述第二控制单元(23)与所述摇转角控制装置(21)耦连。

17.如权利要求1至3之一所述的风力发电设备，其特征在于，所述第二控制单元(23)通过连接元件与所述叶片角调整驱动器(17，18)连接，该连接元件包括通信导线(34)，电控制导线(33)和/或所述供电导线(32)。

18.如权利要求17所述的风力发电设备，其特征在于，所述连接元件包括多个汇流环(35)，所述一个或多个导线(32，33)通过该汇流环导引。

19.如权利要求17所述的风力发电设备，其特征在于，所述通信导线(34)包括光学的信息传输导线。

20.如权利要求1至3之一所述的风力发电设备，其特征在于，可借助于所述风力发电设备控制装置(25)监测和控制风力发电设备的整个运行。

21.如权利要求1至3之一所述的风力发电设备，其特征在于，所述叶片角调整驱动器(17，18)分别具有包括测量装置的开关装置(30)，所述开关装置既与所述第一控制单元(22)耦合也与所述第二控制单元(23)耦合。

22.如权利要求21所述的风力发电设备，其特征在于，所述叶片角调整驱动器(17，18)分别包括至少一个带有电机轴(46)的电机，其中，所述测量装置分别包括用于检测各电机轴(46)的角位置和角速度的传感器(51)和用于检测各电机的温度的传感器(50)。

23.如权利要求21所述的风力发电设备，其特征在于，所述开关装置(30)分别包括一个用于各自的叶片角调整驱动器(17，18)的、带有制动控制器(52)的制动装置(47)，该制动控制器既与所述第一控制单元(22)耦合也与所述第二控制单元(23)耦合。

24.如权利要求17所述的风力发电设备，其特征在于，所述叶片角调整驱动器(17，18)分别具有包括测量装置的开关装置(30)，所述开关装置既与所述第一控制单元(22)耦合也与所述第二控制单元(23)耦合。

25.如权利要求24所述的风力发电设备，其特征在于，所述开关装置(30)通过所述通信导线(34)和控制导线(33)相互耦连。

26.如权利要求1所述的风力发电设备，其特征在于，所述叶片角调整驱动器(17，18)分别具有包括测量装置的开关装置(30)，所述开关装置既与所述第一控制单元(22)耦合也与所述第二控制单元(23)耦合。

27.如权利要求26所述的风力发电设备，其特征在于，所述开关装置(30)分别配设有至少一个所述第一电蓄能器(37)。

28.如权利要求1至3之一所述的风力发电设备，其特征在于，所述第一控制单元(22)配设有开关柜(26)，该开关柜相对于所述转子轴线(7)在径向中央设置在所述转子(6)中。

29.如权利要求28所述的风力发电设备，其特征在于，所述开关柜(26)具有多个内部的分隔壁(60)，所述分隔壁将所述开关柜(26)的内部空间划分为多个单独的区域(61)，所述区域分别通过所述开关柜(26)的外壁(62)限定边界，其中，所述区域(61)的数目相当于所述叶片角调整驱动器(17，18)的数量。

30.如权利要求29所述的风力发电设备，其特征在于，所述区域(61)相互之间电绝缘。

31.如权利要求1所述的风力发电设备，其特征在于，所述第一电蓄能器(37)在空间上紧邻地布置并且与所述叶片角调整驱动器(17，18)间隔地布置。

32.如权利要求1所述的风力发电设备，其特征在于，所述第一控制单元(22)配设有开关柜(26)，该开关柜相对于所述转子轴线(7)在径向中央设置在所述转子(6)中。

33.如权利要求32所述的风力发电设备，其特征在于，所述第一电蓄能器(37)设置在所述开关柜(26)上或设置在所述开关柜中。

34.如权利要求33所述的风力发电设备，其特征在于，所述第一电蓄能器(37)在所述开关柜(26)的外部固定在所述开关柜的外壁(62)上。

35.一种用于通过使转子叶片绕其叶片轴线旋转来调节按权利要求1至34之一所述的风力发电设备的至少一个转子叶片的叶片角的方法，其特征在于，根据选择借助于固定在所述机器支架(5)上的第二控制单元(23)或借助于固定在所述转子(6)上的第一控制单元(22)进行所述转子叶片(9)的叶片角调整。

36.如权利要求35所述的方法，其特征在于，在借助于所述第一控制单元(22)调整叶片角时，所述叶片角调整驱动器(17，18)由一个或多个固定在所述转子(6)上并且与所述第一控制单元(22)耦连的第一电蓄能器(37)供应电能。

37.如权利要求35或36所述的方法，其特征在于，在借助于所述第二控制单元(23)调整叶片角时，所述叶片角调整驱动器(17，18)由至少一个与所述第二控制单元(23)耦连并且固定在所述机器支架(5)上的第二电蓄能器(66)供应电能。

38.如权利要求35或36所述的方法，其特征在于，所述叶片角控制装置(24)具有转换装置，借助于该转换装置可实现从通过电网(16)为所述叶片角调整驱动器(17)供电转换到通过所述电蓄能器(37，66)为所述叶片角调整驱动器(17，18)供电。