CN102384029A - 用于风能发电设备的变桨系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种风能发电设备，包括：带有至少一个角度可调的风轮叶片(19)的风轮(34)；发电机(42)，该发电机可直接或间接地与风轮(34)耦连以产生电能，并且可直接或间接地与电网(43)耦连以提供电功率；至少一个用于调节所述角度可调的风轮叶片(19)的风轮叶片调节装置(1)，该风轮叶片调节装置由带有至少一个交流电动机(2)的变桨驱动器组成，该交流电动机(2)可通过功率电子器件(3)与电源耦连；与功率电子器件(3)耦连的、控制和/或调节风轮叶片调节装置(1)的第一控制和调节装置(9)；相对于第一控制和调节装置(9)冗余的第二控制和调节装置(21)，后者通过开关装置(22)选择性地与功率电子器件(3)连接或可与其连接。

Description

用于风能发电设备的变桨系统
技术领域
本发明涉及一种风能发电设备，其包括带有至少一个角度可调的风轮叶片的风轮；发电机，该发电机可直接或间接地与风轮耦连以产生电能，并且可直接或间接地与电网耦连以提供电功率；至少一个用于调节所述角度可调的风轮叶片的风轮叶片调节装置，该风轮叶片调节装置由带有至少一个交流电动机的变桨驱动器组成，该交流电动机可通过功率电子器件与电源耦连；与功率电子器件耦连的、控制和/或调节风轮叶片调节装置的第一控制和调节装置。本发明尤其还涉及一种用于所述风能发电设备的风轮叶片调节装置(变桨系统)。
背景技术
现代的风力发电设备包括可旋转地支承在风轮上的风轮叶片，其中可以通过单独地改变叶片角而针对每个风轮叶片改变风的迎角。例如由DE 10338127B4已知一种这样的“变桨控制的风力发电设备”。该驱动器与交流电网连接并且包括一个直流电动机，该直流电动机配属有用于调节风轮叶片的控制和调节装置以及功率电子器件，该功率电子器件基本上由一个整流器单元和一个变流器单元组成。
在电网故障或停电时必须确保直流驱动器(DC驱动器)的电源至少在短时间内保持不变。因此，每个驱动器具有一个形式为蓄电池或电能储存器的直流电源，其在电网故障时直接与驱动电机连接。受到风能发电设备的上级控制和/或调节装置的控制指令触发，各风轮叶片将旋转到停机或顺桨位置(应急运行)并且由此关闭设备。在直流驱动器(DC驱动器)中还附加地具有一个开关装置，它可以连接直流电源与配属于直流电动机的功率电子器件，由此也可以附加地对风轮叶片进行受控或可调的间接调整，而不必如在上述直接控制中那样关闭设备。
相比于要么具有三相交流电机要么具有伺服电机作为主要驱动元件的传统交流驱动器(AC驱动器)，直流驱动器具有简单的转速和转矩的控制和调节装置。此外，直流驱动器可以在“应急运行”时直接或间接地(通过功率电子器件中的直流部分)与独立于电网的直流电源连接。相对简单的转矩和速度的控制和调节使得这种驱动器在以前并且在今日也还非常具有吸引力。然而直流电机容易出故障并且由于具有整流装置而需要更多的维护。
然而由于微型控制器件和功率电子器件的改善，近些年来取代直流驱动器而优选将交流驱动器(AC驱动器)用于叶片调节，交流驱动器具有交流电机或三相交流电机作为主要驱动元件。这种电机更容易维护，不具有整流装置并且大多成本也更加低廉。
在发生故障或停电而切换至上述“应急运行”的情况下，AC电机不能像DC电机那样和独立于电网的直流电源直接耦连，只能间接地通过配属于AC电机的变流器单元进行耦连，也就是说直流电必须首先转换为相应的交流值。在功率电子器件出现故障时甚至根本不能进行AC驱动器的“应急运行”。
DE 60311896T2示出了一种基于直流驱动器的风能发电设备，该直流驱动器具有带至少两个变流器的冗余的变桨系统，所述变流器设置为用于控制变桨系统的功率控制单元。每个驱动器分别只配属有一个变流器。在一个变桨系统出现故障时，通过开关装置桥接第一变流器并且使冗余的变流器开始工作。在切换的情况下，变桨系统的整个功率电子器件直接接通到各DC电机上。相应地需要耗费地设计开关装置。
EP 2133561A2示出一种风能发电设备，其带有用于该设备的至少一个或多个风轮叶片的变桨系统。该变桨系统基于带有AC电机的AC驱动器，该AC电机配属有带变流器的相应功率电子器件。该系统针对每个传动系(轴)还包括一个桥接变流器的开关形式的旁路装置。开关在正常运行中是打开的。在由上级控制和调节装置或由其它部位报告出现故障时，开关闭合，使得AC电机与一个内部或外部的AC能量源直接连接。因此应实现在由此触发的“应急运行”中确保AC电机的能量供应。
然而这种“应急运行”不受控制或不可调，因为配属于AC电机的功率电子器件被桥接了。AC电机在这种状态下不可调。尽管通过不同的装置确保了“应急运行”的触发，但并未确保AC电机的转子在这种指令触发时到达其终端开关的位置，该位置设置用于将风轮叶片调整至停机或顺桨位置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，这样改进设计已知风能发电设备的基于交流驱动器的变桨系统，从而例如在出现不同类型的运行故障时也可以进行最佳的调节。
该技术问题按本发明通过一种风能发电设备解决，其包括：带有至少一个角度可调的风轮叶片的风轮；发电机，该发电机可直接或间接地与所述风轮耦连以产生电能，并且可直接或间接地与电网耦连以提供电功率；至少一个用于调节所述角度可调的风轮叶片的风轮叶片调节装置，该风轮叶片调节装置由带有至少一个交流电动机的变桨驱动器组成，该交流电动机可通过功率电子器件与电源和/或电网耦连；与所述功率电子器件耦连的、控制和/或调节所述风轮叶片调节装置的第一控制和调节装置；以及相对于所述第一控制和调节装置冗余的第二控制和调节装置，该第二控制和调节装置通过开关装置选择性地与功率电子器件连接或可与其连接。
本发明还涉及一种用于风能发电设备的变桨系统，其具有一个带电动机轴的交流电动机，其中，该交流电动机配属有功率电子器件和用于调节交流电动机的电动机轴角度的控制和调节单元。所述控制和调节单元尤其包括一个或第一个控制和调节装置。该控制和调节单元的特征基本上在于还包括一个或相对于所述第一控制和调节装置冗余的第二控制和调节装置，该第二控制和调节装置选择性地通过开关装置与所述功率电子器件连接或可与其连接。
作为直流驱动器(DE 60311896T2)中已知的冗余布置的替代方案，冗余的控制和调节装置并不是通过绕开功率电子器件而直接接通到电动机上，而是接通到功率电子器件与电动机固定相连的变流器部分上。两个控制和调节装置完全相互独立地工作，即它们可以彼此替代。在一个装置出现故障时，还有另一个相同的装置可供变桨系统使用，该装置可以承担故障装置的功能。
然而为了将冗余带来的耗费保持得尽可能小，在本发明的一种有利的实施形式中力求将布置在冗余装置中的控制和/或调节模块限制在相对于变桨系统可能出现的故障而必需具备的模块上。
在本发明的一种有利的实施形式中，冗余的第二控制和调节装置只具有确保风轮叶片角度受控地移动到停机或顺桨位置中的控制和调节模块，以便由此可调地关闭风能发电设备。在这种运行方式下，冗余的控制和调节装置有利地只具有对于调节AC电机以达到终端开关所必需的控制和调节功能。
在这种“应急运行”中，通过布置在功率电子器件中的可重复充电的直流电源确保能量供应(例如在停电时)。因此，功率电子器件包括中间电路、与电网连接的整流器和与电动机连接的变流器。直流电源布置在功率电子器件的整流器部分或中间电路中。变流器优选将位于中间电路上的直流电压转换为接入交流电动机的交流电压。位于中间电路上的直流电压例如通过整流器和/或通过直流电源接入中间电路。在停电时，直流电源维持能量供应，该能量在功率电子器件的变流器部分中转化为与AC电机匹配的交流电压。由此在出现设备运行故障并且变桨系统的“应急运行”被触发时，相对于已知解决方案进行“可调和受控的应急运行”。
第一控制和调节装置基本上由基本上嵌入了硬件部分和可编程的软件部分(固件)的控制和调节模块组成，通过这些部分确定了驱动性能、与电动机的适配和针对特定应用的调节。该固件由于其规模范围而特别容易受到干扰，其中在此尤其需要突出的是设置在所述装置中的、通过总线系统与上级设备控制装置的通信。
由变桨驱动器中通常的故障错误统计可知，用于变桨驱动器的控制和调节装置的硬件部分相对较少出错。因此，尤其对于这些部分来说不必在第二控制和调节装置中设置冗余部分。
对于在本发明中设置的冗余的第二控制和调节装置认为，应在该装置中设置尽可能少的软件或固件元件。因此，该装置只包括带有简单的固定编程部分的最小化的控制单元，该编程部分带有很少的程序步骤，这些编程步骤是“可调和受控的应急运行”所需的并且只有制造商可以访问。因此例如在第一单元中所需的通信软件(根据统计可能非常频繁地出错)没有设置在冗余的装置中。
对于前述的“应急运行”有利或必须的是，电动机轴具有一个用于位置控制和用于转速和速度的编码器。这些值作为实际值被变桨系统的控制和调节装置中的一个特殊的“RPM(Round per minute转速)闭环控制单元”记录并且相应于“应急运行”的要求进行调节。该转速调节单元在第一装置中包括一个带有复杂固件的主处理器，该固件与通信模块相似地由于其规模而容易出错。但关于“可调应急运行”的要求有利或必须的是，尤其是这些部件冗余地存在于第二冗余装置中。相应于冗余装置具有最小化的控制单元的要求，该冗余装置仅具有少量为“可调的应急运行”所需的、可固定编程的固件部分。附加地，冗余装置尤其是其转速调节单元具有一个信号装置，它与其在第一装置中的相应部分连通，通过该信号装置记录冗余模块的功能性。
“可调的应急运行”通过上级设备控制装置的控制指令触发。触发指令一方面可以通过总线传导至第一控制和调节装置，而另一方面也可以通过冗余装置的导线连接传导至上级的控制和调节装置。
尤其可以对本发明进行如下扩展设计：
第二控制和调节装置优选只具有确保风轮叶片角度受控地移动到停机或顺桨位置中的控制和调节模块。
两个控制和调节装置有利地分别具有一个电动机控制部分和/或转速调节部分。电动机控制部分优选具有脉冲宽度调制器(PWM)。转速调节部分尤其与AC电机的位置传感器和/或转速传感器(Drehgeber)连接。冗余装置中的转速调节部分优选具有与第一控制和调节装置的转速调节部分相连的功能监测单元。
按照一种扩展设计，两个控制和调节装置与风能发电设备的上级控制和/或调节装置(上级设备控制装置)相连。尤其可通过由上级控制和/或调节装置触发的控制指令操纵开关装置。
有利地，可以选择性地通过冗余装置的转速调节部分或通过第一控制和调节装置的转速调节部分激活开关装置。
冗余装置的电动机控制部分优选基本上是硬件部分。尤其是冗余装置的转速调节部分具有少量的、对于功能来说重要的、受到保护并且可编程的软件部分。
按照一种扩展设计，冗余装置只包括转速调节部分，其中，电动机控制单元尤其是功率电子器件的一部分。可选地，冗余装置既包括电动机控制单元也包括转速调节部分。
第一控制和调节装置尤其具有用于与上级控制装置通信的通信模块，该通信模块优选包括一个带有可编程的复杂控制部分的主处理器。
按照一种设计方案，功率电子器件具有中间电路，该中间电路包括与电网连接的整流器和与电动机连接的变流器。中间电路优选包括可重新充电的直流电源，其在电网出现故障时确保为电动机提供能量。
本发明还涉及一种使用交流驱动器的、用在按本发明的风能发电设备中的风轮叶片调节装置。
附图说明
以下用附图示出本发明的两个实施例。在附图中：
图1以示意图示出按照现有技术的变桨系统；
图2以示意图示出按本发明的变桨系统；
图3示出本发明的第一种实施形式；
图4示出本发明的另一种实施形式；
图5示出带有按图2的变桨系统的风能发电设备。
具体实施方式
图1示出了一个传统的风轮叶片调节装置1，其中，可使风轮叶片旋转的交流电动机(AC电机)2与功率电子器件(Power Electronics)3导电地连接。功率电子器件3包括一个在输入侧与交流电源或交流电网4导电连接的整流器5和一个在输出侧与电动机2导电连接的变流器6，该变流器6在输入侧与中间电路7导电连接。整流器5在输出侧与中间电路7导电连接，在中间电路7中连接有一个可充电的蓄电池(Akku)8。变流器6由控制和调节装置9导电地控制，后者具有一个带转速调节单元(RPM Closed Loop Control转速闭环控制单元)10的转速调节部分和一个带电动机控制装置(Motor Control：U/f，VFC，CFC)11和脉冲宽度调制器(PWM-Modulator)12的电动机控制部分，该脉冲宽度调制器与变流器6导电地连接。此外，控制和调节装置9包括一个通信模块(Communication to PLC)13，该通信模块与现场总线系统(Field bus to PLC)14导电地连接，控制和调节装置9可通过该现场总线系统14与上级设备控制装置(PLC：可编程逻辑控制器)15通信。附加地，通信模块13通过控制线16与设备控制装置15导电地连接，控制和调节装置9可以通过该控制线16由设备控制装置15控制进行“应急运行”。为此，可以由设备控制装置15通过控制线16将控制指令(EFC command from PLC，EFC：Emergency Feather Command紧急顺桨命令)发送给控制和调节装置9。
电动机2包括一个与风轮叶片机械耦连的电动机轴17。电动机轴17与转速传感器或编码器(用于位置或转速的安全编码器)18耦连，该转速传感器或编码器确定电动机轴17的位置和/或转速并且作为实际值传送给控制和调节装置9的转速调节部分。转速传感器或编码器18为此与转速调节单元10导电地连接。此外，借助电流计24测量输送给电动机2的相电流并且作为实际值(Iist)传送给控制和调节装置9的转速调节部分。电流计24为此与转速调节单元10导电地连接。
图2示出了按本发明的风轮叶片调节装置1的一种设计方案，其中，可使风轮叶片(Blade)19旋转的交流电动机(AC电机)2与功率电子器件(PowerElectronics)3导电地连接。功率电子器件3由控制和调节单元20导电地控制，该控制和调节单元20包括第一控制和调节装置(第一控制单元)9、第二控制和调节装置(第二控制单元)21和例如形式为转换器的开关装置(控制信号开关)22。通过开关装置22可以选择性地将第一控制和调节装置9或第二控制和调节装置21与功率电子器件3导电地连接。功率电子器件3可以由控制和调节装置9、21中的任一个进行控制，其中，第一控制和调节装置9设置用于正常运行。因此在正常运行中，第一控制和调节装置9通过开关装置22与功率电子器件3导电地连接。若第一控制和调节装置9出现故障，则通过开关装置22将第二控制和调节装置21与功率电子器件3导电地连接。同时，借助开关装置3使出现故障的第一控制和调节装置9与功率电子器件3断开。
电动机2包括电动机轴17，该电动机轴通过齿轮传动箱(Gear Box)23与风轮叶片19机械耦连。
图3示出了图2所示风轮叶片调节装置1按第一种实施形式的细节视图，其中，对相同的特征使用了与图2中相同的附图标记。
功率电子器件3包括一个在输入侧与交流电源或交流电网4导电连接的整流器5和一个在输出侧与电动机2导电连接的变流器6，该变流器在输入侧与中间电路7导电地连接。整流器5在输出侧与中间电路7导电地连接，在中间电路7中连接有一个尤其为蓄电池形式的可重新充电式直流电源(Akku)8。变流器6可通过开关装置22选择性地与第一控制和调节装置9或者第二控制和调节装置21连接。此外，变流器6既可由第一控制和调节装置9也可由第二控制和调节装置21电控制。
第一控制和调节装置9具有一个带转速调节单元(RPM Closed LoopControl闭环控制单元)10的转速调节部分和一个带电动机控制装置(MotorControl：U/f，VFC，CFC)11和脉冲宽度调制器(PWM-Modulator)12的电动机控制部分，该脉冲宽度调制器12可通过开关装置22与变流器6导电地连接。此外，第一控制和调节装置9包括一个通信模块(Communication to PLC)13，该通信模块与现场总线系统(Field bus to PLC)14导电地连接，第一控制和调节装置9可通过该现场总线系统14与上级设备控制装置(PLC)15通信。附加地，通信模块13通过控制线(控制导线)16与设备控制装置15导电地连接，第一控制和调节装置9可以通过该控制线16由设备控制装置15控制进行“应急运行”。为此，可以由设备控制装置15通过控制线16将控制指令(EFC fromPLC)发送给第一控制和调节装置9。
电动机轴17与转速传感器或编码器(用于位置或转速的安全编码器)18耦连，该转速传感器或编码器确定电动机轴17的位置和/或转速并且作为实际值(Ω)传送给第一控制和调节装置9的转速调节部分。转速传感器或编码器18为此与转速调节单元10导电地连接。此外，借助电流计24测量输送给电动机2的相电流并且作为实际值(Iist/Iis)传送给第一控制和调节装置9的转速调节部分。电流计24为此与转速调节单元10导电地连接。转速传感器或编码器18以及电流计24尤其属于控制和调节单元20。
第二控制和调节装置21具有一个带转速调节单元(Closed Loop Control闭环控制单元)25的转速调节部分和一个带电动机控制装置(MotorControl)26和脉冲宽度调制器(PWM-Modulator)27的电动机控制部分，该脉冲宽度调制器27可通过开关装置22与变流器6导电地连接。此外，转速调节单元25通过控制线16与设备控制装置15导电地连接，第二控制和调节装置21可以由设备控制装置15控制进行“应急运行”。为此，可以由设备控制装置15通过控制线16将控制指令(EFC from PLC)发送给第二控制和调节装置21。在第二控制和调节装置21中省略了用于连接在总线系统14上的通信模块。
转速传感器或编码器18将电动机轴17的位置和/或转速作为实际值(Ω)传送给第二控制和调节装置21的转速调节部分。转速传感器或编码器18为此与转速调节单元25导电地连接。此外，电流计24将测得的相电流作为实际值(Iis)输送给第二控制和调节装置21的转速调节部分。电流计24为此与转速调节单元25导电地连接。
开关装置22与控制线16导电地连接，因此开关装置22可以受到设备控制装置15和/或第一控制和调节装置9和/或第二控制和调节装置21的控制以便在控制和调节装置9、21之间进行切换。为此，可以由设备控制装置15和/或第一控制和调节装置9和/或第二控制和调节装置21通过控制线16将控制指令(EFC→激活开关)发送给开关装置22。
若电网4停电，则由直流电源8为中间电路7供电，因此电动机2至少还可以暂时地继续运行。
图4示出了图2所示风轮叶片调节装置1按第二种实施形式的细节视图，其中，对相同的特征使用了与图2中相同的附图标记。
功率电子器件3包括一个在输入侧与交流电源或交流电网4导电连接的整流器5和一个在输出侧与电动机(AC M)2导电连接的变流器6，该变流器在输入侧与中间电路7导电地连接。整流器5在输出侧与中间电路7导电地连接，在中间电路7中连接有一个尤其为蓄电池形式的可重新充电式直流电源(Akku)8。变流器6与脉冲宽度调制器(PWM调制器)28导电地连接，该脉冲宽度调制器28可通过开关装置22选择性地与第一控制和调节装置9或者第二控制和调节装置21导电地连接。此外，变流器6既可由第一控制和调节装置9也可由第二控制和调节装置21导电地控制。
第一控制和调节装置9具有一个带有转速调节单元(RPM Closed LoopControl)10的转速调节部分，该转速调节单元可通过开关装置22与脉冲宽度调制器28导电地连接。此外，第一控制和调节装置9包括一个通信模块(Communication to PLC)13，该通信模块与现场总线系统(Field bus to PLC)14导电地连接，第一控制和调节装置9可通过该现场总线系统14与上级设备控制装置(PLC)15进行通信。附加地，通信模块13通过控制线(导线连接)16与设备控制装置15导电地连接，第一控制和调节装置9可以通过该控制线16由设备控制装置15控制进行“应急运行”。为此，可以由设备控制装置15通过控制线16将控制指令(EFC from PLC)发送给第一控制和调节装置9。
电动机轴17与转速传感器或编码器(用于位置或转速的安全编码器)18耦连，该转速传感器或编码器确定电动机轴17的位置和/或转速并且作为实际值(Ω)输送给转速调节部分。转速传感器或编码器18为此与转速调节单元10导电地连接。此外，借助电流计24测量输送给电动机2的相电流并且作为实际值(Iist)传送给转速调节部分。电流计24为此与转速调节单元10导电地连接。转速传感器或编码器18以及电流计24尤其属于控制和调节单元20。
第二控制和调节装置21具有一个带有转速调节单元(闭环电动机控制)25的转速调节部分，其可通过开关装置22与脉冲宽度调制器28导电地连接。此外，转速调节单元25通过控制线16与设备控制装置15导电地连接，第二控制和调节装置21可以通过该控制线16由设备控制装置15控制进行“应急运行”。为此，可以由设备控制装置15通过控制线16将控制指令(EFC command from PLC)发送给第二控制和调节装置21。在第二控制和调节装置21中省略了用于连接在总线系统14上的通信模块。
电流计24将测得的相电流作为实际值(Iis)输送给第二控制和调节装置21的转速调节部分。电流计24为此与转速调节单元25导电地连接。
优选也将电动机轴17的位置和/或转速作为实际值输送给第二控制和调节装置21的转速调节部分。为此，转速传感器或编码器18可以与转速调节单元25导电地连接。
脉冲宽度调制器28构成或者是一个尤其可用于两个控制和调节装置9、21的电动机控制单元的一部分。电动机控制单元优选是功率电子器件3的一部分。脉冲宽度调制器28和/或电动机控制单元有利地属于功率电子器件3。
开关装置22与控制线16导电地连接，因此开关装置22可以受到设备控制装置15和/或第一控制和调节装置9和/或第二控制和调节装置21的控制以便在控制和调节装置9、21之间进行切换。为此，可以由设备控制装置15和/或第一控制和调节装置9和/或第二控制和调节装置21通过控制线16将控制指令(EFC→激活开关)发送给开关装置22。
若电网4停电，则由直流电源8为中间电路7供电，因此电动机2至少还可以暂时地继续运行。
脉冲宽度调制器28和转速调节单元25分别尤其构成了一个具有不可变的简单程序的最小化的控制单元。此外，转速调节单元10和通信模块13分别尤其包括一个具有复杂程序的主处理器。
图5以示意图示出风能发电设备29，其包括一个竖立在地基30上的塔筒31，在塔筒31远离地基30的端部布置有一个带机舱33的机架32。风轮34可绕风轮轴线35旋转地支承在机架32上，该风轮34包括风轮轮毂36和多个与风轮轮毂连接的风轮叶片19和37，这些风轮叶片可分别绕叶片轴线38、39旋转地支承在风轮轮毂36上(风轮叶片19相当于图2示出的风轮叶片)。在此，风轮叶片19可绕叶片轴线38旋转并且风轮叶片37可绕叶片轴线39旋转。风轮叶片19和37沿它们的叶片轴线38和39的方向从风轮轮毂36延伸出去，其中，叶片轴线38和39横向于风轮轴线35延伸。风轮34通过风40绕风轮轴线35旋转并且借助风轮轴41与固定在机架32上的发电机42机械耦连，该发电机42由风轮34驱动。发电机42产生电能并且将其输送到电网43。风轮叶片19和37可分别借助一个风轮叶片调节装置1、44绕其各自的叶片轴线相对与风轮轮毂36旋转。(叶片调节装置1相当于图2示出的风轮叶片调节装置)。在此，风轮叶片19可借助叶片调节装置1绕叶片轴线38旋转，并且风轮叶片37可借助叶片调节装置44绕叶片轴线39旋转。
尽管图5示出了两个风轮叶片，但风轮34也可以包括三个或者更多的风轮叶片。
附图标记清单
1风轮叶片调节装置
2交流电动机
3功率电子器件
4交流电源/交流电网
5整流器
6变流器
7中间电路
8可重新充电的直流电源
9第一调节和控制装置
10转速调节单元
11电动机控制装置
12脉冲宽度调制器
13通信模块
14电气总线系统/现场总线
15上级的设备控制装置
16控制线
17电动机轴
18转速传感器或编码器
19风轮叶片
20调节和控制单元
21第二调节和控制装置
22开关装置
23齿轮传动箱
24电流计
25转速调节单元
26电动机控制装置
27脉冲宽度调制器
28脉冲宽度调制器
29风能发电设备
30地基
31塔筒
32机架
33机舱
34风轮
35风轮轴线
36风轮轮毂
37风轮叶片
38叶片轴线
39叶片轴线
40风
41风轮轴
42发电机
43电网
44风轮叶片调节装置

Claims (17)

1.一种风能发电设备，包括
-带有至少一个角度可调的风轮叶片(19)的风轮(34)，
-发电机(42)，该发电机可直接或间接地与所述风轮(34)耦连以产生电能，并且可直接或间接地与电网(43)耦连以提供电功率，
-至少一个用于调节所述角度可调的风轮叶片(19)的风轮叶片调节装置(1)，该风轮叶片调节装置由带有至少一个交流电动机(2)的变桨驱动器组成，该交流电动机(2)可通过功率电子器件(3)与电源耦连，
-与所述功率电子器件(3)耦连的、控制和/或调节所述风轮叶片调节装置(1)的第一控制和调节装置(9)，
-其特征在于，设置有相对于所述第一控制和调节装置(9)冗余的第二控制和调节装置(21)，该第二控制和调节装置(21)通过开关装置(22)选择性地与所述功率电子器件(3)连接或可与其连接。
2.按权利要求1所述的风能发电设备，其特征在于，所述第二控制和调节装置(21)只具有确保所述风轮叶片(19)角度受控地移动到停机或顺桨位置中的控制和调节模块。
3.按权利要求1或2所述的风能发电设备，其特征在于，所述两个控制和调节装置(9、21)分别具有一个电动机控制部分和转速调节部分。
4.按权利要求3所述的风能发电设备，其特征在于，所述电动机控制部分具有脉冲宽度调制器(12、27)。
5.按权利要求1至4之一所述的风能发电设备，其特征在于，所述转速调节部分与所述交流电动机(2)的位置传感器和/或转速传感器(18)连接。
6.按权利要求1至5之一所述的风能发电设备，其特征在于，所述第二控制和调节装置(21)中的转速调节部分具有与所述第一控制和调节装置(9)的转速调节部分相连的功能监测单元。
7.按权利要求1至6之一所述的风能发电设备，其特征在于，所述两个控制和调节装置(9、21)与所述风能发电设备(29)的一个上级控制和/或调节装置(15)相连。
8.按权利要求1至7之一所述的风能发电设备，其特征在于，通过由所述上级控制和/或调节装置(15)触发的控制指令可操纵或操纵所述开关装置(22)。
9.按权利要求1至8之一所述的风能发电设备，其特征在于，可以选择性地通过所述第二控制和调节装置(21)的转速调节部分或通过所述第一控制和调节装置(9)的转速调节部分激活所述开关装置(22)。
10.按权利要求1至9之一所述的风能发电设备，其特征在于，所述第二控制和调节装置(21)的电动机控制部分基本上是硬件部分。
11.按权利要求1至10之一所述的风能发电设备，其特征在于，所述第二控制和调节装置(21)的转速调节部分具有少量的几个对于功能来说重要的、受到保护并且可编程的软件部分。
12.按权利要求1至11之一所述的风能发电设备，其特征在于，所述第二控制和调节装置(21)只包括转速调节部分，并且一个电动机控制单元是所述功率电子器件(3)的一部分。
13.按权利要求1至11之一所述的风能发电设备，其特征在于，所述第二控制和调节装置(21)既包括电动机控制单元也包括转速调节部分。
14.按权利要求1至13之一所述的风能发电设备，其特征在于，所述第一控制和调节装置(9)具有用于与所述上级控制和/或调节装置(15)通信的通信模块(13)，该通信模块(13)包括一个带有复杂的、可编程控制部分的主处理器。
15.按权利要求1至14之一所述的风能发电设备，其特征在于，所述功率电子器件(3)包括中间电路(7)、与所述电网(4)连接的整流器(5)和与所述电动机(2)连接的变流器(6)。
16.按权利要求15所述的风能发电设备，其特征在于，所述中间电路(7)包括可充电的直流电源(8)，其在所述电网(4)出现故障时确保为所述电动机(2)供电。
17.一种用于风能发电设备(29)的变桨系统，具有一个带电动机轴(17)的交流电动机(2)，该交流电动机(2)配属有功率电子器件(3)和用于调节所述交流电动机(2)的电动机轴(17)角度的控制和调节单元(20)，其中，所述控制和调节单元(20)包括第一控制和调节装置(9)，其特征在于，所述控制和调节单元(20)包括相对于所述第一控制和调节装置(9)冗余的第二控制和调节装置(21)，该第二控制和调节装置(21)通过开关装置(22)选择性地与所述功率电子器件(3)连接或可与其连接。
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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

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