CN102105807B - 风能设备的变桨距系统的监视装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风能设备，其具有转子（12）、由之驱动以产生电能的发电机，其中该转子具有至少一个可借助变桨距装置（2）调节的叶片（14），并且该变桨距装置（2）包含有具有电池（21）和执行器（3）的能量供应单元以及还有控制单元（4）。根据本发明设置了负载模块（5），该负载模块把该执行器（3）在运行模式和检验模式之间进行切换，其中在检验模式中该执行器（3）构成了该电池（21）的一个可预选的规定的负载。从而在没有与硬件有关的附加耗费的情况下，能够设置大的并且可重现的负载，其中该负载与环境条件无关，以能够简单而快速地在持续运行中也实施具有高预测能力的负荷测试。

Description

风能设备的变桨距系统的监视装置

技术领域

本发明涉及风能设备的变桨距系统（Pitchsysteme）的一种监视装置。确切地说，本发明涉及风能设备，其具有转子、由其驱动的用于发电的发电机，其中该转子具有至少一个可利用变桨距装置来调节的叶片，其中该变桨距装置包含有借助于电池和执行器的能量供应器，并且其中为该变桨距装置的电池设置有控制单元。

背景技术

前述种类的风能设备具有可调节的转子叶片，其中该叶片的相对于吹来的风的攻角是可变化的。这种变桨距系统实现了两种不同的功能，也即一方面是转速可变的运行，另一方面是风能设备的停机。后者的实现方式是，转子叶片处于顺风位置，在该位置中该转子叶片不再被风转换为旋转运动。正是后者的功能是明显重要的，因为其体现为刹车功能。其对于风能设备是一个尤其安全关键的方面。为了能够通过桨距调节在风能设备供电故障的情况下也保证停机，对于该变桨距装置大多设置有自己的蓄电系统。其在电网故障的情况下也保证了该变桨距系统的供电。作为能量存储器通常采用可充电的蓄电池或者具有尤其高容量的电容（所谓的Ultra-Caps）。与确切采用哪种构造形式作为蓄电池完全无关，它们所具有的共同缺点是，它是易损件。为了因为安全关键的功能而可靠地避免由于可能故障的蓄电池而使该变桨距装置失效，以规则的时间间隔来对蓄电池进行检验。为此在现有技术中已公开了不同的方法。

在DE 10 2005 030 709中，公开了通过对负载过程和充电过程进行优化来延长蓄电池的寿命，其方式是，采用限流措施，监视蓄电池的温度并测量单个蓄电池的端子电压。

发明内容

本发明所基于的任务是，根据前述的方法来提供一种改善的不易出错的监视装置及方法。

根据本发明的解决方案参见独立权利要求的特征。有利的扩展是从属权利要求的主题。

在一种风能设备中，其中该风能设备具有转子、由其驱动的用于产生电能的发电机，其中该转子具有至少一个可借助变桨距装置调节的叶片，并且该变桨距装置包含有能量供应单元以及控制单元，该能量供应单元具有电池和执行器，根据本发明设置了一个负载模块，该负载模块把该执行器在运行模式和检验模式之间进行切换，其中在检验模式中该执行器为该电池构成了一个可预选的规定负载。可以给该电池施加该负载，并在该负载下来检验其特性（负荷测试）。

电池理解为一种电能存储器。其尤其可以是一种可重复充电的蓄电池或者一种高容量电容（Ultra-Cap）。

本发明所基于的想法是，利用该执行器来提供在检验模式下规定的框架条件，其中在该条件下可以对该变桨距装置的能量供应单元进行品质检验。通过接入一个已知的、被良好地确定的负载（固定负载）可以提供可重现的测试条件。从而也能够对时间上依次相邻的测量进行相互比较。电池随时间的变化能够被识别，并在确定更换期限时被加以考虑。另外可重现的测量所具有的优点是，可以设置更精确的界限值。这不仅提高了测量的质量，而且还允许省略对不可影响的环境变化用作缓冲的安全裕度，如此使得该电池直至其实际的更换期限都可以被使用。从而不必通常出于安全原因的考虑而更早地提前进行更换，这降低了成本耗费。同时，通过可重现的条件而避免了到更换期限的电池由于对其更有利的测试条件而被错误分类为继续可用的。这种错误分类目前对于风能设备的故障安全性还伴随有高的安全风险，这利用本发明而被避免。本发明从而把有利的运行成本的优点与安全性的提高相统一起来。

优选地该执行器在其输入上具有一个可开关的电阻，在检验模式中该电阻用作固定负载。设置这样的电阻意味着是可忽略的耗费。在输入上利用这样的电阻从而能够以尤其简单而合适的方式实现了一种固定负载。

如果该执行器包含有一个逆变器和一个直流电机，那么这是优选的，其中该负载模块构造用于根据规定的负载来给该直流电机施加一个可给定的电流。本发明在此所利用的是，在现代风能设备中该变桨距装置的执行器通常都具有一个逆变器和一个电机、大多是直流电机。到目前为之还没有产生额外的耗费。通过把该逆变器与由它供电的电机如此相连接，使得它用作固定负载，从而能够在没有与硬件有关的额外耗费的情况下形成一个固定的以及所期望的大负载。利用该逆变器还实现了在大电流下对该电池的检验。从而不仅能够实施快速的测试，而且还实施负荷测试，其中该负荷测试关于电池的适用性而具有高的准确性。采用逆变器的另一优点在于，施加到电池上的负载并不受限于电阻及其功率负荷能力。为了能够施加所期望的更大的负载，符合目的地操作该执行器的刹车，与该刹车相对抗的是运行执行器。这使得能够与转子叶片的位置无关地来实施电池测试。从而不需要把转子叶片设置到一个界限位置，在该界限位置上它比如处于停止。从而可以统一地采用负载测试。该测试尤其还可以在风能设备运行期间来实施，也即在风能设备处于部分负载运行期间。为了进一步提高电池的负载，还可以规定除了该电阻之外还在该执行器的输入上施加电流。为了避免正好在大测试电流时的过载，优选地在该逆变器和/或该电阻上设置有温度监视。

根据本发明的一个优选的改进而设置有一个放电控制模块，该放电控制模块构造用于在测试开始时把作用于该执行器上的电压降低到一个可给定的电压水平。这通常涉及电池电压水平，其中该中间回路被放电到该电池电压水平。但进一步也可以是该电池被放电。如果为了保证足够的可靠性该能量供应单元应该如此来设计，使得它不仅在电池理想的、完全充电的情况下，而且在电池仅部分充电的情况下也能够作用于转子叶片的调节，那么这是有意义的。

优选地该负载模块还与一个隔离保护合作，其中该隔离模块把该电池与电网相隔离。利用该隔离保护，达到了在测试期间防止通过电网给该电池充电，并从而避免了由于该电网而使测试结果产生错误的危险。

另外还优选地设置有一个监视模块，该监视模块对电阻的状态、尤其温度、转子叶片的位置（比如刹车的功能）和/或直流电机的位置进行监视，并在需要的情况下中止测试。从而防止了以下的危险，即尤其在利用大电流进行测试时发生为测试而采用的部件的过载。在此所产生的损害不仅具有导致部件故障的缺点，而且还甚至导致风能设备的停机（这意味着高的成本），这是因为在此涉及安全重要的部件。

有利地设置了一个负载识别模块，该负载识别模块确定该风能设备的负载状态，并在超过一个阈值时禁止该负载控制模块。所述的禁止在此理解为，该负载控制模块被设置为如下一种状态，也即它不实施电池的测试。已指出，本发明虽然原则上允许在连续运行中进行风能设备的测试，但是其并不应该在满负载或大负载下进行，因为在该范围内必须通过变桨距电机（Pitchmotor）来进行桨距调节(Pitchverstellung)。由于进行电池测试而设置的额外负载在风较强的情况下可能导致该变桨距装置承载过大的调节力。为了避免损坏或故障的危险，该负载识别模块对大负载情况的出现进行识别，并且只要在电池测试期间比如借助转速、功率和/或风速而识别出大的负载，那么就在此阻止或中断实施电池测试。

该负载识别模块符合目的地与一个定时器合作，其中该定时器以可给定的间隔来促使进行测试，并在测试时对时间到期进行监视。从而在自主运行中对该风能设备进行进一步自动化的监视。

根据本发明的负载控制模块优选地可以进一步构造用于在实施刹车时对转子叶片的桨距变化进行监视。如果在实施负载测试时该转子叶片尽管实施了刹车但仍旧运动，那么这就意味着刹车有错误，并把一个相应的信号输出给该风能设备的运行控制装置。这也可以有针对地进行。那么就可以为了检验刹车的状态而另外设置一个刹车检验单元，该刹车检验单元给该执行器提供一个确定的检验力矩。该检验力矩如此来选择，使得它小于可由刹车而引起的保持力矩。如果刹车仍旧滑动，那么该刹车就是损坏的，并输出一个错误信号。

优选地还设置有一个监视模块，该监视模块对电池监控装置的功能进行检验。从而可以实现一种自我控制。从而尤其避免以下危险的状况，即不再正常工作的电池通过错误运行的负载控制模块而被错误地分类为“良好”。为此该监视模块符合目的地具有一个探测器，该探测器在测试开始时对电池电压下降进行监视，并在缺少该电压下降时输出一个错误信号。在电池良好的情况下在开始测试时由于大的负载也会导致电压下降。如果不存在电压下降，那么就意味着，或者电压监视运行错误，或者电池还通过电网而被供电。在这两种情况下都不能进行测试，并相应地输出一个错误信号。

存在一个第一监视方法，即在负载下对蓄电池的电压进行检验。为此该变桨距装置被操作，其中从该蓄电池来获取电流，并确定在此所出现的电压下降。在一个第二扩展监视方法中，不仅检验电压下降的大小，而且还监视时间过程。为此设置了一个电池监控装置，该电池监控装置被选择用于在加载期间短时地容忍电压的下降，并然后对该电压曲线来检验该电压在结束加载之后在一个规定的时间内是否恢复。如果在此不满足预定的限定值，那么该蓄电池就被分类为不再适合的。该方法的一个缺点是依赖于外部因素。因此，可能由于不利的风载荷或者由于非常冷的温度而使齿轮粘滞而提高了执行器的电流消耗。由此所决定的增大的电流消耗导致电压下降更大并且时间更长，如此使得还有用的蓄电池在该过高的负载下体现为到达更换期限的。另外，也可能出现的是，在确定的风载荷下如此来降低负载，使得旧的蓄电池仅具有微小的电压下降，并从而被分类为继续可用的。

根据本发明的另一有利的实施方案，设置了一种检验控制模块，其中该方案在必要时值得进行独立保护。该检验控制模块构造用于把可选的检验特征参数连接到该执行器上。为此该检验控制模块具有一个存储器，该存储器具有多个检验控制特征参数，从中选择一个并用于借助该负载控制模块来进行检验。优选地在该存储器中包含有至少三个检验特征参数来作为概况。一个第一概况，其形成具有固定电阻的负载，一个第二概况，其形成具有恒定电流的负载，以及一个第三概况，其形成具有恒定功率的负载。具有电阻的负载形成了最简单的情况，其需要最小的硬件耗费。具有恒定功率的负载所具有的优点是，其非常等同于在实际运行中的负载。具有恒定电流的负载所具有的优点是，其提供了最佳可分析的结果，因为在该负载下电池的电压变化可以直接被用作测量值。该执行器在此被如此来控制，使得该电机流过一个恒定的电流。在此该执行器连同它的逆变器一起用作直流变压器，其中变比可以通过控制而变化。这通常如此来进行，即该检验控制模块利用一个可给定的调制度来控制该执行器。该调制度可以对应于相应所期望的负载而变化。真正电机的固定电阻从而在电池侧变成一个可调节的电阻。从而在最小额外硬件耗费的情况下实现了两个主要的优点，也即一方面电池的负载可以是可变的并能够被调节，另一方面，比如静态地由于制造公差、或动态地由于温升而造成的电阻增大而引起的电机电阻变化可以容易地被补偿。符合目的地该检验控制模块构造用于探测电机的实际参数，并具有一个补偿单元，该补偿单元对参数相对于标准值的变化进行补偿。

在较大的风能设备中，经常采用复励电机来作为执行器，其拥有一个串励绕组和一个并励绕组。已证明，对于负载检验作为单纯的串励电机来运行是合适的。符合目的地该检验控制模块连同一个励磁开关模块合作，其中该励磁开关模块在检验时仅对串励绕组施加电流，并断开并励绕组。

为了继续使该执行器的部件有尽可能小的额外负载，优选地设置了一个方向选择模块。其构造用于在风能设备运行时来确定转子叶片的负载方向，并如此影响该检验控制模块，使得该执行器在相反方向上来操作该叶片。从而由空气动力学的力所造成的叶片的预加负载以合适的方式被用作附加负载，如此使得该执行器及其刹车在这方面被卸载。

优选地设置有一个记录单元，其构造用于对用于实施测试的数据和状态信号以及结果进行记录。它有利地与风能设备的运行控制和/或变桨距装置的控制相结合。可以进行评估和续传，如此使得在错误情况下可以把相应的错误通知传输给上级机构（区域所有者或电网运营商及维护企业）。其能够对干扰进行响应，并促使进行解决。

本发明还涉及风能设备的变桨距装置的一种监视装置，其中该风能设备具有电池和执行器，其中该监视装置包含有电池监控装置，其中根据本发明设置有负载控制模块，该负载控制模块把该执行器在运行模式和检验模式之间进行切换，其中在检验模式中该执行器形成一个可预选的规定负载。

此外本发明还涉及用于监视风能设备的变桨距装置的一种方法，其中该变桨距装置具有电池和执行器，并在测试时在负载情况下监视电池电压，并根据本发明把该执行器在运行模式和检验模式之间进行切换，其中在检验模式中该执行器用于生成一个规定负载。

参见上文的实施以进行详细解释。

附图说明

下面结合附图来详细解释本发明，其中示出了本发明的有利的实施例。其中：

图1示出了根据本发明一个实施例的风能设备的概况图；

图2示出了轮毂的放大图，其中该轮毂具有图1所示的风能设备的变桨距装置；

图3示出了变桨距装置执行器的调节功能图；

图4示出了具有监视单元的变桨距装置电路的框图；以及

图5a-d示出了电压和电流的曲线图。

具体实施方式

根据本发明的一个实施例的风能设备包含有在塔架10上并且方位可摆动的一个吊舱11，在该吊舱前侧可旋转地设置有一个风轮12。该风轮12包括一个轮毂13和一个或多个转子叶片14。它通过一个（未示出的）转子轴来驱动一个发电机15。该发电机把该风轮12由风所产生的机械功率转换为电功率。该发电机15是一种双馈异步电机（但也可以设置其他的发电机构造类型）。与之相连接了一个逆变器16。在该发电机15和逆变器16上连接了一个导线17，该导线把由该塔架10所生成的电功率传输到在其基部所设置的中压变压器18，以续传到电网（未示出）。另外在该吊舱11中还设置有一个运行控制装置19，该运行控制装置对整个风能设备的运行进行监视。

为了调节该转子叶片14的攻角，在该轮毂13中设置有一个整体用符号2来表示的变桨距装置。该变桨距装置包含有一个能量供应单元20，该能量供应单元包含有一个电池21以及连接到设备内电网的一个端子22。该电网给至少一个执行器3供电，该执行器主要包含有一个中间回路34、一个电阻30、一个逆变器31以及一个作为致动器的直流电机32。该直流电机通过一个构造为正齿轮33的齿轮组使转子叶片围绕其纵轴旋转，以从而改变攻角θ。该攻角和调节速度n由在齿轮缘上的一个传感器38来探测。该齿轮组33优选地如此来实施，使得它自锁的。这理解为，在空气动力学负载影响下该转子叶片14不能（或仅稍微能够）通过该正齿轮33来旋转该直流发电机32。应注意的是，也可以设置其他的齿轮构造形式，比如涡轮，以提高自锁。为了能够在所有运行状态下对该转子叶片14在其攻角θ方面来可靠定位，另外还设置有一个刹车39。它可以以已知的方式实施为卡尺构造形式或者电磁刹车。

为了控制该变桨距装置2而设置了一个控制单元4。该控制单元通过（未示出的）信号线与该变桨距装置的其他部件相连接，并在其一侧通过（同样未示出的）信号线从该运行控制装置19接收输入信号，并反向把状态信号和错误通知传输到该运行控制装置。

用于调节攻角的原理参照图3来解释。攻角θ的设定值施加到攻角调节装置的一个设定值输入上。确切地说，它施加到一个加法器41的正输入上。在其负输入上施加了由传感器38所确定的实际攻角的测量值。由此形成了一个差值，并施加到一个状态、角度或位置调节器42上。该调节器由此确定一个调节速度n，该调节速度借助一个限值器43而被限值。在加法器44上从该设定速度再次减去由该传感器38所确定的速度值，并且在此所得到的差值施加到一个转速调节器45上。该转速调节器由此确定该电机32所需力矩的电流值。该电流值被连接到一个限值器46上。如此被限值的电流值作为设定值被施加到一个加法器47上，在其负输入上施加了实际的电机电流值。如此形成的差值施加到一个电流调节器48的输入上，该电流调节器由此确定该逆变器31的激活开关的导通脉冲长度的信号。该信号再次通过最大值和最小值限值器而被限值，并接着被施加到该脉宽调制器35的控制输入上。该脉宽调制器控制该逆变器31的激活单元的开关。在这种构造中所产生的问题是，在电机32被恒定刹车的情况下，角度状态的设定值的变化导致转速和电机电流的相应设定值受到了限值。为了对此进行预测，可以通过一个反馈信号来额外地把该转速调节器45的电流控制降低，亦即降低到电机电流的上限和下限。这可以在一个预控制装置50的范围内来进行，如在图3中所示。该预控制装置50构造用于针对所期望的电池电流来生成一个相应的电机电流设定值。从而避免了该调节器42、45和48在测试时进入饱和。

在该控制单元4上连接了一个电池监控装置40。该电池监控装置构造用于监视该电池21的充电状态。该电池21原则上可以在正常运行期间通过设备内部电网22而被充电，如此使得其在电网故障的情况下也能够保证该变桨距装置2的足够供电。其大小如此来确定，使得该转子叶片14在所有条件下都能够运转到中性顺风位置。这理解为，该电池21为此必须具有足够的容量，并且在既不故障又不损坏的情况下允许丢失如此多的容量，使得它所存储的电荷不再足以把转子叶片14运转到安全的顺风位置。该电池借助该电池监控装置40以规则的间隔来对其功能进行检验。

首先应该借助图4来详细解释该执行器3的构造以及它与电池21的合作。该逆变器31给该直流电机供电，该直流电机实施为具有一个串励绕组36和一个并励绕组37的复励电机。该逆变器31再次由具有平滑电容35的一个中间回路34来供电。该中间回路34以两种不同的方式被供电。一方面是电网22来供电，其中该电网可以通过一个隔离保护24与该中间回路的输入侧相连接。另一方面是设置有一个电池21，该电池通过一个电池保护23连接到该中间回路34的输入侧。该电网22一方面用于给具有直流电机32的逆变器31供电，但还用于给电池21充电。如前所述，该电池21在电网故障的情况下负责供电，如此使得通过该逆变器31能够如此来控制该直流电机32，以把转子叶片运转到一个安全的位置。在该中间回路34上在该电池保护23与该逆变器31之间设置有一个电压传感器25。另外还可选地把一个可开关的固定电阻30与该逆变器31的输入并联地连接到该中间回路34。利用该固定电阻，该中间回路34并从而该电池21可以被加载。该保护23、24以及该逆变器31由该控制单元来操作。

该控制单元4与一个负载控制模块5、一个负载识别模块6以及一个检验控制模块7合作。该负载控制模块5包含有一个放电控制模块51、一个监视模块52、一个定时器53、一个监视模块54以及一个探测器55。该检验控制模块7包含有一个存储器70、一个调制度发生器71以及用于确定直流电机32的实际参数的一个测量单元72、一个补偿单元73、一个刹车检验单元74、一个方向选择模块75和一个励磁开关模块76。在该存储器70中包含有不同负载的多个概况。在检验模式中，可以选择一个概况，并相应地来驱动该逆变器31，如此使得被固定刹车的直流电机32根据所选择的概况而产生负载。在此该检验控制模块7操作该励磁开关模块76，该励磁开关模块构造用于在检验模式中断开该并励绕组37。这意味着，在检验模式中单独通过串励绕组36来进行励磁。该直流电机32的旋转力矩从而与电池电压无关，如此使得在检验模式中能够获得该直流电机32的更好的特性。该逆变器31在此如同直流变压器一样来工作，其中变比可以借助该调制度发生器71通过对逆变器31的控制而变化。从而该直流电机32的固定电阻在该中间回路34上并从而对于该电池21体现为可变的（负载）电阻。

大多通过运行控制装置19来要求进行该电池21的测试。但也可以规定，该控制单元4自动地促使进行测试，或者在控制时比如通过该定时器53来要求实施测试。从而能够以规则的时间间隔来实施测试，比如每周一次，根据电池的负载，比如按每第十次充电过程，或者在特殊情况下，比如在电网故障之后电压恢复时，或者通过服务人员按照人工要求来实施测试。

在一个第一测试步骤中创造规定的初始条件。为此该负载控制模块5如此来控制该放电控制模块51，使得通过该固定电阻30把该中间回路34放电到一个事先定义的电压水平，通常是电池电压水平。电压的大小通过该电压传感器25和该电池监控装置40来确定。从而为测试创造了规定的条件，这保证了可再现性。通过该检验控制模块7来确定实施哪种类型的测试。

这直观地在简单的情况下来解释，其中通过该固定电阻30来实现规定的负载。为了进行测试，该固定电阻30被操作。然后电流从该电池21流到该中间回路34并流到该电阻30中。借助该电压传感器25，该电池监控装置40测量该电池电压，并检验电压下降。如果在此低于一个可事先确定的电压阈值，那么该电池监控装置40就识别出一个错误。由该控制单元4把一个相应的错误信号返回到该运行控制装置19。

具有无源电阻的负载也可以通过该逆变器31并结合该电机32来模拟，如此使得就不需要特殊的固定电阻30。为此从该存储器70中加载该固定电阻的概况。该检验控制模块7对应于该概况来控制该逆变器31，如此使得该直流电机32在该中间回路34上并从而对于该电池21体现为一个固定电阻。

也可以为了在测试时提高电池负载而把具有概况“固定电阻”的直流电机32连同固定电阻30一起用作负载。从而能够调节一个非常大的负载电流，而不会对为此所使用的部件造成过载。这种布置作为固定电阻尤其具有相当大的热能消耗能力。如前所述，该检验控制模块7如此控制该逆变器31，使得其体现为一个固定电阻。从而实现了一种相同类型的负载，该负载可以以前述的方式简单地借助电压传感器25和电池监控装置40而被分析。

为了在该直流电机32施加电流时避免转子叶片14不期望地旋转，由该负载控制模块5来操作该刹车39。从而保证了该攻角θ被保持。在此该攻角θ符合目的地借助（未示出的）传感器而被监视。如果尽管操作了刹车39，但还是造成了叶片角度的变化，那么这是一个信号，即该刹车39是有缺陷的。这由该刹车检验单元74来监视，其中该刹车检验单元在错误情况下把一个相应的错误信号传输到该控制单元4，并传输到该运行控制装置19。在此所产生的调节力矩可能是相当大的。总之该测试体现为大的负载。为了能够对电池21的状态进行可靠的预测，所获取的电流在某一时长内应该高于某一电流。这些值不是恒定的，并取决于相应的运行状态。对于一个2MW风能设备，作为数量级，可以提供约至少7秒的时长和至少50安培；从而将获得约0.1Ah。符合目的地借助（未示出的）温度传感器来监视该可开关电阻30的温度以及在该直流电机32上的温度，以避免过热。为此设置了监视模块52。

另外利用该监视模块55来检验该电池监控装置40是否已准备使用。该监视模块55被施加这种负载或者该电池被放电，使得在施加负载时出现这种电压下降，其中该电池监控装置对该电压下降进行响应。如果它仍旧不响应，那么可能该电池监控装置40就没有正确运行。如果确定了一个错误，比如开关触点挂起，使得总是显示为“良好”，那么就结束该测试。

在该存储器70中也可以包含有其他的概况。同样已经受过考验的是具有恒定电流的负载和具有恒定功率的负载的概况。后者所具有的优点是，其至少大致近似于在真实运行中把该转子叶片14运转到顺风位置时的电池21的负载。相反，具有恒定电流的负载的概况所具有的优点是，它通过该检验控制模块5实现了更有利的分析。这在下文中来详细解释。

对于具有恒定电流的检验模式，该电池电流必须被测量，并借助控制而被保持恒定。为此该电流必须被确定。为此可以在中间回路34上设置一个电流传感器28。为了避免这个额外的电流传感器28，该电池电流可以借助一个第一评估器从其他已有的量来确定。为此利用了以下的知识，即如果通向供电电网32的隔离保护24断开，那么在检验模式中通过电池和电机32的功率平衡就必定是平衡的。电池电压和电池电流的乘积从而必定等于电机电压和电机电流的乘积。从而施加给电池的电流与相应的电压成反比，也即

Ibatt = Imotor x Umotor / Ubatt。

在该控制单元4中肯定具有电池电压的值，并且电机电压的值Umotor由该逆变器31来确定，也即取决于它的激活开关单元的控制。控制的大小是调制度M。从技术上看，在此它是控制该逆变器31的脉宽调制器35的输出信号。该调制度M作为逆变器控制的参数总归是可用的。从而电池电流的确定简化为

Ibatt = Imotor x M。

应注意的是，根据定义，M和Imotor总是具有相同的符号，如此使得与直流电机32的力矩方向无关而总是得到电池电流的一个正值。从而在检验模式中旋转方向是任意的。为了把刹车39的负载保持为微小，该方向选择模块75在考虑其他的、尤其作用于转子叶片14上的空气动力学负载的情况下来确定作用于刹车39上的全部力矩。它探测在哪个旋转方向下该刹车39被更微弱地响应（因为空气动力学负载对直流电机32的旋转力矩产生反作用），并选择该旋转方向。

该测量单元72构造用于根据电机电压和电机电流的值来确定该直流电机32的有效电阻。为此它采用了关系式

Rmotor = Umotor / Imotor。

如果出现突然的和/或严重的变化，那么这意味的是触点错误、中断、碰地或短路形式的错误。另外还可以通过电阻值来推断直流电机32的温升，并且在超过特定界限的情况下一起利用该监视模块来脱离该检验模式，并从而结束测试。部件过载的危险从而通过该测试而被最小化。由此不仅能够在风能设备的停止状态下，而且能够在运行中、在部分负载的任何下都可以实施测试。

本发明的作用应借助图5来解释。在图5a)中示出了电池电压的曲线。在时间点t0处该测试开始，并对要检验的电池施加一个负载。已知的是，电压首先突然下降，并然后适当平滑地下降，直至在时间点T1处测试负载结束。在图5b)中示出相应的电机电流Imotor。已知的是，该电池电压越下降厉害，该电流越大。由于该逆变器31的变压器效应，来自电池21的电流Ibatt明显发生变化。从而按照图5c)该电池电流在电压降低的情况下不具有明显的上升。其原因是，为了进行平衡而改变该调制度M，如在图5d)中所示。

该刹车检验单元74构造用于对刹车39进行检验。为此如前所述该直流电机32被作为负载而被驱动，并且由它所产生的旋转力矩被用作检验力矩。该刹车检验单元74把该旋转力矩提高到如下一个值，该值还低于或最大等于该刹车39的保持力矩。那么它不允许滑转。如果出现了滑转，那么就生成一个错误通知，并输出到该运行控制装置19。为了使转子叶片14以及作用于它的负载的影响保持为微小，相应地采用了方向选择模块77。也可以规定以时间更快的顺序每个旋转方向各实施一次测量，并基于此来进行至少一次定性的好/坏评估。

以前述方式所确定的参数可以传输给该补偿单元73。该补偿单元构造用于探测这些参数中的变化，并输出相应的补偿信号。那么就可以监视该电机电阻，并在电机电阻升高时输出调制度M的一个校正信号，如此使得由电阻升高而导致的电机电流的下降被补偿。以相应的方式也可以识别并补偿由于制造公差而产生的差别。测试的质量从而能够进一步提高，这导致风能设备的更高的运行可靠性。

另外还可以设置一个记录单元8。它设置在该变桨距控制装置2上。其构造用于获得并存储来自检验控制模块和监视模块的状态信号和测量值。另外它还可以实施评估，并在需要的情况下把相应的错误信号传输到一个上级机构，如运行控制装置。

Claims (32)

1.一种风能设备，其具有转子（12）、由该转子驱动的用于产生电能的发电机（15），其中该转子（12）具有至少一个可借助变桨距装置（2）调节的叶片（14），并且该变桨距装置（2）包含有能量供应单元和控制单元（4），该能量供应单元具有电池（21）和执行器（3）， 其特征在于，

设置有负载控制模块（5），该负载控制模块把该执行器（3）在运行模式和检验模式之间进行切换，其中在检验模式中该执行器（3）构成该电池（21）的可预先选择的规定的负载。

2.根据权利要求1所述的风能设备，

其特征在于，

该执行器（3）在其输入上具有可开关的电阻（30），并且该电阻用作固定负载。

3.根据权利要求1或2所述的风能设备，

其特征在于，

该执行器（3）包含有逆变器（31）和直流电机（32），并且该负载控制模块（5）如此来构造，以给该直流电机（32）施加可给定的电流，该电流对应于规定的负载。

4.根据权利要求3所述的风能设备，        

其特征在于，

刹车（39）被操作，与该刹车相对抗的是运行执行器（3）。

5.根据权利要求1或2所述的风能设备，

其特征在于，

设置有放电控制模块（51），该放电控制模块在测试开始时把作用在该执行器（3）上的电压下降到预先确定的电压水平。

6.根据权利要求1或2所述的风能设备，

其特征在于，

设置有负载识别模块（6），该负载识别模块确定该风能设备的负载状态，并在超过阈值时禁止该负载控制模块（5）。

7.根据权利要求4所述的风能设备，

其特征在于，

该负载控制模块（5）在刹车（39）被操作时监视叶片（14）的桨距变化，并输出一个错误信号。

8.根据权利要求1或2所述的风能设备，

其特征在于，

设置有检验控制模块（7），该检验控制模块把可选择的检验特征参数连接到该执行器（3）上。

9.根据权利要求8所述的风能设备，

其特征在于，

设置有存储器（70），在该存储器中存储有概况。

10.根据权利要求9所述的风能设备，

其特征在于，

在该存储器（70）中存储有无源电阻、恒定电流和恒定功率的概况。

11.根据权利要求8所述的风能设备，

其特征在于，

该检验控制模块（7）具有调制度发生器（35），该调制度发生器构造用于如此来调节由该执行器（3）所输出的电流，使得调节为所期望的调制度。

12.根据权利要求8所述的风能设备，

其特征在于，

该检验控制模块（7）具有测量单元（72）和补偿单元（73），其中该测量单元用于探测该执行器（3）内的直流电机（32）的实际参数，该补偿单元补偿该参数相对于标准值的变化。

13.根据权利要求8所述的风能设备，

其特征在于，

该检验控制模块（7）与励磁开关模块（76）合作，其中该励磁开关模块仅给串励绕组（36）提供电流，并断开并励绕组（37）。

14.根据权利要求8所述的风能设备，

其特征在于，

该检验控制模块（7）具有方向选择模块（75），其在该风能设备运行中确定叶片（14）的负载方向，并如此影响该检验控制模块，使得该执行器（3）以反方向来操作该叶片（14）。

15.根据权利要求8所述的风能设备，

其特征在于，

该检验控制模块（7）具有刹车检验单元（74），该刹车检验单元借助该执行器（3）来生成确定的检验力矩。

16.根据权利要求15所述的风能设备，

其特征在于，

该刹车检验单元（74）通过对抗刹车在两个旋转力矩方向上操作该执行器（3）内的直流电机（32）来实施双向检验，并且其中借助分类器来实施好/坏识别。

17.根据权利要求1或2所述的风能设备，

其特征在于，

另外还设置有至少一个以下的装置：

放电控制模块（51），该放电控制模块在测试开始时把作用在该执行器（3）上的电压下降到一个预定的电压水平，

电池监控器（40），该电池监控器对该电池的电压状态进行监视，

监视模块（52），该监视模块对该执行器（3）的输入上的可开关的电阻（30）和/或该执行器（3）内的直流电机（32）的状态进行监视，

在负载控制模块（5）中的定时器（53），该定时器以可给定的间隔来促使测试，并在测试时对时间到期进行监视，

负载识别模块（6），该负载识别模块确定该风能设备的负载状态，并在超过阈值时禁止该负载控制模块（5），

用于该电池监控器（40）的监视模块（54），该监视模块对该电池监控器的功能性进行监视。

18.根据权利要求17所述的风能设备，

其特征在于，

所述可开关的电阻（30）和/或所述直流电机（32）的状态是温度。

19.一种用于监视风能设备的变桨距装置的方法，其中该变桨距装置（2）具有电池（21）和执行器（3），并在测试中在负载情况下监视电池电压，

其特征在于，

该执行器（3）在运行模式和检验模式之间进行切换，其中在所述检验模式中提供能对该变桨距装置的能量供应单元进行品质检验的框架条件，且在所述检验模式中该执行器以该电池（21）的规定的负载被使用，以及所述执行器在所述运行模式中调节风轮的转子叶片的攻角。

20.根据权利要求19所述的方法，

其特征在于，

使用负载控制模块（5），该负载控制模块把该执行器（3）在运行模式和检验模式之间进行切换。

21.根据权利要求19或20所述的方法，

其特征在于，

使用放电控制模块（51）在测试开始时把作用在该执行器（3）上的电压下降到预先确定的电压水平。             

22.根据权利要求19或20所述的方法，

其特征在于，

使用负载识别模块（6）确定该风能设备的负载状态，并在超过阈值时禁止该负载控制模块（5）。            

23.根据权利要求19所述的方法，

其特征在于，

使用负载控制模块（5）在刹车（39）被操作时监视叶片（14）的桨距变化，并输出一个错误信号。        

24.根据权利要求19或20所述的方法，

其特征在于，

使用检验控制模块（7）把可选择的检验特征参数连接到该执行器（3）上。        

25.根据权利要求24所述的方法，

其特征在于，

使用在检验控制模块（7）中的调制度发生器（35）调节由该执行器（3）所输出的电流，使得调节为所期望的调制度。     

26.根据权利要求24所述的方法，

其特征在于，

使用在检验控制模块（7）中的测量单元（72）探测该执行器（3）内的直流电机（32）的实际参数，而且使用在该检验控制模块（7）中的补偿单元（73）补偿该参数相对于标准值的变化。    

27.根据权利要求24所述的方法，

其特征在于，

该检验控制模块（7）与励磁开关模块（76）合作，其中该励磁开关模块仅给串励绕组（36）提供电流，并断开并励绕组（37）。    

28.根据权利要求24所述的方法，

其特征在于，

使用在该检验控制模块（7）中的方向选择模块（75）在该风能设备运行中确定叶片（14）的负载方向，并如此影响该检验控制模块，使得该执行器（3）以反方向来操作该叶片（14）。      

29.根据权利要求24所述的方法，

其特征在于，

使用在该检验控制模块（5）中的刹车检验单元（74）借助该执行器（3）来生成确定的检验力矩。      

30.根据权利要求29所述的方法，

其特征在于，

该刹车检验单元（74）通过对抗刹车在两个旋转力矩方向上操作该执行器（3）内的直流电机（32）来实施双向检验，并且其中借助分类器来实施好/坏识别。   

31.根据权利要求19或20所述的方法，

其特征在于，

另外还执行至少一个以下的步骤：

－使用放电控制模块（51）在测试开始时把作用在该执行器（3）上的电压下降到一个预定的电压水平，

－使用电池监控器（40）对该电池的电压状态进行监视，

－使用监视模块（52）对该执行器（3）的输入上的可开关的电阻（30）和/或该执行器（3）内的直流电机（32）的状态进行监视，

－使用在负载控制模块（5）中的定时器（53）以可给定的间隔来促使测试，并在测试时对时间到期进行监视，

－使用负载识别模块（6）确定该风能设备的负载状态，并在超过阈值时禁止该负载控制模块（5），以及

－使用该电池监控器（40）的监视模块（54）对该电池监控器的功能性进行监视。           

32.根据权利要求31所述的方法，

其特征在于，

所述状态是温度。