CN104884791A - 风轮机偏航控制系统 - Google Patents

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Abstract

提供了用于控制水平轴风轮发电机的偏航旋转的系统。在一个系统中，偏航旋转由马达(10)产生，当马达速度在预定范围内时，马达的输出转矩维持大致恒定，以减少输出转矩的变化。在另一系统中，偏航旋转由小齿轮(9)产生，每个小齿轮由安装在发电机的塔架上的马达(10)控制并且被布置成使附接至机舱的主齿轮(8)旋转。为了防止因小齿轮(9)和主齿轮(8)之间的反冲差异而产生的对马达(10)的磨损，控制每个马达(10)以产生低输出转矩，直到所有小齿轮(9)都已经啮合主齿轮(8)为止，此后将满输出转矩施加给所有的马达(10)。在再一系统中，设置有机械摩擦制动器(11)，根据感测到的外部载荷如此布置制动使其或是由机械制动器(11)提供或是通过在马达(10)中产生反转矩来提供。

Description

风轮机偏航控制系统
本发明涉及风轮发电机，并且特别涉及包括一个或多个叶片的组件的风轮发电机，所述一个或多个叶片被布置成围绕水平轴线旋转，并且其中叶片组件还被布置成围绕竖直轴线进行旋转运动，这也称为偏航或方位角旋转(yaw or azimuthal rotation)。
允许围绕竖直轴线进行旋转，这使叶片组件能被取向成使得叶片一直面对风向，从而以最佳效率将风能转换为电能。
在图1中例示了典型的风轮发电机。风轮发电机1包括塔架2、安装在塔架2顶部上的机舱3以及可操作地联接到位于机舱3内的发电机5的转子4。风轮机1将风的动能转换为电能。除了发电机5，机舱3容纳了将风能转换为电能所需要的各种部件，并且还容纳了操作并优化风轮机1的性能所需要的各种部件。塔架2支撑由机舱3、转子4及位于机舱3内的其它风轮机部件所产生的载荷。
转子4包括中央轮毂6和近似平面配置的三个细长的转子叶片7，转子叶片7从中央轮毂6沿径向向外延伸。在操作中，叶片7被配置成与经过的空气流相互作用，以产生升力，该升力导致中央轮毂6围绕其纵向轴线旋转。超过最低水平的风将启动转子4，并允许转子4在大致垂直于风向的平面内旋转。该旋转被发电机5转换为电力，并且通常供给到公用电网。
机舱3借助一种联接被安装在塔架2上，这种联接允许机舱3并从而还允许叶片7围绕竖直轴线旋转。以下面的顺序进行偏航旋转：(a)启动机舱旋转；(b)维持机舱旋转；以及(c)停止机舱旋转。
偏航旋转通常借助一个或多个电马达(也称为偏航齿轮)提供动力。相对于机舱方位的风向被感测来产生供给至电马达的控制信号，以实现叶片组件的旋转使叶片7面对风向。
在操作期间，叶片组件典型地经受大的剪切力，这产生转动力矩，该转动力矩可在某种意义上起作用，导致叶片组件旋转背离期望的偏航角。为了抵消这样的转动力矩，这样的控制系统在常规意义上设置有被动式机械制动器，该制动器被布置成将叶片组件保持在期望的偏航角。另选地或另外地，电马达可布置成产生反转矩，该反转矩在与由剪切力产生的转动力矩相反的方向上作用于叶片组件上。
现在将参考图2描述用于控制风轮机叶片的偏航角的典型布置。
带齿的大齿轮8附接至风轮发电机1的塔架2。多个带齿的小齿轮9绕着大齿轮8的圆周与大齿轮8啮合。小齿轮9由安装在风轮发电机1的机舱3上的各自的电马达10驱动。如同涉及带齿的齿轮的所有传动装置，存在一定程度的反冲，也被称为“空动”、“游隙(play)”或“滞后”，这因小齿轮9的齿未与主齿轮8的齿完全啮合而产生。由此，在旋转方向上逆转期间，小齿轮9在完全啮合主齿轮8之前将旋转到一定程度。反冲的程度将取决于制造公差，使得针对每个小齿轮9的反冲程度总体上是不同的。为了防止机舱3的旋转，机械摩擦制动器11在箭头12的方向上施加到主齿轮8。
电马达10由控制模块13控制。风向由传感器模块14检测，传感器模块14产生输出信号，该输出信号供给到控制模块13。
在EP 2402597 A1、EP 2189656 A2和US 5990568中描述了其它偏航系统。
许多问题出现在操作这样的常规系统期间。
首先，需要由电马达10产生的转矩经受上面提到的剪切力，该剪切力可快速变化。这可以引起风轮发电机1的不期望振动，该振动可以缩短发马达1的部件的寿命。
其次，因为反冲的程度对每个小齿轮9均不同，随之，在使偏航旋转逆转期间，并非所有的小齿轮9都将同时与主齿轮8啮合，并且因此马达10中的一些马达将需要产生比其它马达高得多的水平的输出转矩。随着时间的推移，驱动具有最少量的反冲的这些小齿轮9的马达10将经受更大的载荷，因此呈现比其它马达10更大程度的磨损并将需要更频繁地维修或更换。
第三，在使用被动式机械制动器的制动操作期间，剪切力有时可以如此之大以导致制动器失效或打滑。这不仅将造成叶片组件的取向背离期望的偏航角，也造成风轮发电机1的其它部件可能失效或破损。
因此将期望提供这样的控制系统，其克服或者至少缓解已知系统的一些或所有的上述缺点。
由此，根据本发明的第一方面，提供了一种用于水平轴风轮发电机的控制系统，所述风轮发电机包括安装在塔架上的机舱，所述机舱被布置成借助马达围绕竖直轴线相对于所述塔架旋转，所述控制系统包括：用于控制供给到所述马达的动力的装置，使得在旋转速度保持在由最小速度和最大速度限定的预定数值范围内时，使所述马达的输出转矩也维持在由最小转矩和最大转矩限定的预定数值范围内，其中所述最大速度与所述最小速度之比大于所述最大转矩与所述最小转矩之比。
以这种方式，由所述马达产生的转矩的水平的变化程度小于所述马达的旋转速度的变化程度，从而减少当所述输出转矩改变时发生的不期望的振动。
在优选的控制系统中，用于控制供给到所述马达的动力的所述装置被布置成使得，当所述旋转速度移到所述预定数值范围之外时，所述马达的输出转矩改变至新的预定数值范围，以致使所述旋转速度返回至所述预定数值范围内的水平。这使所述马达在马达的效率得到优化的转矩-速度体系(torque-speed regime)内进行操作。
尤其优选的是，控制所述马达，以在每当所述旋转速度保持在所述预定数值范围内时，提供大致恒定的输出转矩。利用这样的控制方案，任何转矩变化被限制为当所述马达的所述旋转速度移到其当前范围之外时的情形。
可以根据所述风轮机的操作条件改变所述旋转速度的所述预定数值范围。
虽然优选的是针对给定的一组操作条件使得针对马达的旋转速度的预定数值范围保持固定，但针对所述输出转矩的不同的离散值可以另选地提供不同的相应预定数值范围。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于水平轴风轮发电机的控制系统，在所述风轮发电机中，机舱被布置成借助多个电马达相对于塔架围绕竖直轴线旋转，每个马达被布置成控制相应小齿轮的旋转，所述小齿轮被布置用于与单个齿轮啮合，所述控制系统包括：用于控制每个马达的速度的装置，使得所述速度处于第一水平，直到各相应的小齿轮均已完全啮合所述单个齿轮为止，并且在此后使所述速度处于第二水平以实现所述机舱和所述塔架的相对旋转，所述第二水平高于所述第一水平。
这防止任何单个马达在所述小齿轮都已经与所述单个齿轮完全啮合之前生成产生机舱的偏航旋转所需的高水平输出转矩，从而减少马达的磨损，在相关联的马达生成偏航旋转所需要的满输出转矩之前仅有一个或一些小齿轮完全啮合的情况下则会产生这样的磨损。
当所述小齿轮已经完全啮合所述单个齿轮时，供给到所述马达的动力使得，在使旋转速度保持由最小速度和最大速度限定的预定数值范围内时，使所述马达的输出转矩也维持在由最小转矩和最大转矩限定的预定数值范围内，其中所述最大速度与所述最小速度之比大于所述最大转矩与所述最小转矩之比。
所述控制系统优选地进一步包括用于确定每个马达的输出转矩的装置。以这种方式，可以容易地证实，在供给所述马达足以产生高水平输出转矩的动力之前，每个马达的输出转矩确实处于低水平。
所述转矩确定装置优选地包括用于感测每个马达的旋转速度的装置。这样的感测装置是容易得到的，并且可以采取安装在马达轴上的简单的光学或磁旋转位移编码器的形式。所述旋转速度的值然后用于根据供给到所述马达的动力水平来确定所述马达的输出转矩。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于水平轴风轮发电机的控制系统，在所述风轮发电机中，机舱被布置成借助一个或多个电马达相对于塔架围绕竖直轴线旋转，并且机械制动器设置在所述风轮发电机中，所述控制系统包括：用于检测所述风轮发电机的第一操作条件和第二操作条件的装置；以及用于响应于感测到的第一操作条件接合所述机械制动器以制动所述机舱和所述塔架的相对旋转并且用于响应于感测到的第二操作条件控制供给到所述马达的动力使得所述马达被布置成产生反转矩以制动所述机舱和所述塔架的相对旋转的装置。
以这种方式，通过与马达一起分担的整体制动载荷，可以减少机械制动器上的磨损。
当所述马达被布置成产生制动反转矩时，供给到所述马达的动力优选地使得，在旋转速度保持在由最小速度和最大速度限定的预定数值范围内时，使所述马达的输出转矩也维持在由最小转矩和最大转矩限定的预定数值范围内，其中所述最大速度与所述最小速度之比大于所述最大转矩与所述最小转矩之比，从而提供上面提到的优点。
所述控制系统被优选地布置成使得，响应于感测到的所述第一操作条件，所述马达被布置成基本不产生输出转矩。
所述控制系统被优选地布置成使得，响应于感测到的所述第二操作条件，所述机械制动器被断开，以减少所述制动器上的磨损水平。
感测到的所述第一操作条件可以是小于第一预定值的外部载荷，并且感测到的所述第二操作条件可以是大于第二预定值的外部载荷。
在这种情况下，所述外部载荷的所述第一预定值有利地小于所述外部载荷的所述第二预定值，因为如果第一和第二预定的外部载荷被选择成是相同的，这在所述外部载荷接近该值时可能引起不稳定，因为不同的制动模式可能快速交替。这通过要求所述第一预定值低于所述第二预定值而得到有效防止。该情形类似于家用集中供暖系统中的双阈值温控器设定，其中当温度降到较低的第一值之下时使所述系统通电，并且随后当温度超过较高的第二值时系统被断电，从而防止如果仅使用单个温度阈值可能出现的快速开/关振荡。
本发明涉及一种用于控制水平轴风轮发电机的方法，所述风轮发电机包括安装在塔架上的机舱，所述机舱被布置成借助一个或多个马达围绕竖直轴线关于所述塔架旋转，所述方法包括：控制供给到所述马达的动力，使得在旋转速度保持在由最小速度和最大速度限定的预定数值范围内时，使所述马达的输出转矩也维持在由最小转矩和最大转矩限定的预定数值范围内，其中所述最大速度与所述最小速度之比大于所述最大转矩与所述最小转矩之比。
本发明还涉及一种用于控制水平轴风轮发电机的方法，在所述风轮发电机中，所述机舱被布置成借助多个电马达相对于塔架围绕竖直轴线旋转，每个马达被布置成控制相应的小齿轮的旋转，所述小齿轮被布置用于与单个齿轮啮合，所述方法包括：控制供给到每个马达的动力，使得转矩处于第一水平，直到相应小齿轮均已完全啮合所述单个齿轮为止，并且在此后使所述转矩处于第二水平以实现所述机舱和所述塔架的相对旋转，所述第二水平高于所述第一水平。
本发明进一步涉及一种用于控制水平轴风轮发电机的方法，在所述风轮发电机中，机舱被布置成借助至少一个电马达而相对于塔架围绕竖直轴线旋转，并且机械制动器设置在所述风轮发电机中，所述方法包括：检测所述风轮发电机的第一操作条件和第二操作条件；以及响应于感测到的第一操作条件，致使所述机械制动器制动所述机舱和所述塔架的相对旋转；并且响应于感测到的第二操作条件，控制供给到所述马达的动力，使得所述马达被布置成产生反转矩以制动所述机舱和所述塔架的相对旋转。
现在将参考附图描述本发明的优选实施方式，其中：
图1示出了风轮机的主要结构部件；
图2是本发明的优选实施方式的控制系统的示意图；
图3是示出根据本发明的第一实施方式的优选方法的流程图；
图4是示出根据图3的实施方式的输出转矩和旋转速度之间的关系的曲线图；
图5是示出根据图3的实施方式的输出转矩和旋转速度两者的时间变化的曲线图；
图6是示出根据本发明的第二实施方式的优选方法的流程图；
图7是示出根据图6的实施方式的输出转矩随着时间推移而变化的曲线图；
图8是示出根据本发明的第三实施方式的优选方法的流程图；以及
图9是示出根据图8的实施方式的输出转矩与旋转速度的关系的曲线图。
在优选实施方式的以下说明中，相同的附图标记在全文中用于描述相同或等同的元件或特征。
返回参考图2，在本发明的优选实施方式中，多个电马达10被布置成控制相应数量的小齿轮9的旋转。每个马达10接收来自控制模块13的动力，并且每个马达10结合有相应的旋转位移编码器(未示出)，该旋转位移编码器将输出信号供给到控制模块13，该输出信号被控制模块13用来计算马达的当前旋转速度。控制模块13因此能够依据(a)供给到马达的动力水平；和(b)马达的旋转速度来计算出每个马达的输出转矩。
每个电马达10均是由主电网提供动力的交流马达。每个马达10均经由变频器(未示出)连接到主电网，变频器依据域而将典型的50Hz或60Hz的主频率转换为适合马达10的期望旋转速度的频率。
依据多个操作条件(将在下面更详细地描述)来控制供给到电马达10的动力水平。控制模块13被布置成向电马达10供给适合若干操作模式之一的动力水平。这样的操作模式可包括：(a)静止模式，其中风轮机叶片7被维持在期望的偏航角；(b)偏航模式，其中使风轮机叶片7朝向期望的偏航角旋转；以及(c)制动模式，其中例如由于风的剪切力，叶片当前围绕偏航轴线背离期望的偏航角而旋转。还可依据风向的转变、湍流量和/或风轮发电机的一个或多个部分上的载荷水平来控制马达10。
在本发明的第一实施方式中，控制模块13在由以下方案确定的水平处将动力供给到每个电马达10。每当马达的旋转速度在旋转速度值的预定范围内时，马达的输出转矩就维持大致恒定，然而，如果马达速度移到该范围之外的水平，则马达的输出转矩就转变为不同的水平，以将旋转速度带回到预定范围内的值。将理解的是，本方案将每个马达的输出转矩水平的变化次数限制为当马达的旋转速度移到预定范围之外时的场合次数。以这种方式，输出转矩的多次变化的不期望影响得以缓解。
在图3中例示了本方案的步骤，其中对于每个马达10，在步骤15感测当前旋转速度，并且判断速度是否在预定范围内。如果在预定范围内，则在步骤16维持当前转矩水平，并且使方案返回至步骤15。然而，如果速度已经转变为该范围之外的水平，则在步骤17判断旋转速度是否在预定范围以下。如果是这样，则在步骤18使输出转矩增加到更高的水平，并且使方案返回至步骤15。然而，如果在步骤17评估当前旋转速度超过了预定范围，则在步骤19将转矩水平减小到更低的水平，并且使方案返回至步骤15。
以这种方式，假设马达10的旋转速度保持在预定范围内，则每个马达10的输出转矩维持在几乎恒定的水平，并且仅在马达10的旋转速度移到范围之外时转变为新的水平。
虽然当旋转速度在预定范围内时通过将输出转矩保持在大致恒定的值而优化了本方案，但将理解的是，转矩的水平可从该恒定值稍微偏移。本方案的重要特征在于，在可能的情况下，每个马达的输出转矩的变化保持在最低限度。
在图4中示出了马达10的输出转矩T与马达10的旋转速度ω的相关性，从中可以看出，当旋转速度处于值ω1和ω2之间时，输出转矩T维持在水平T1。在旋转速度ω的该范围之外，转矩T上升或下降至新的水平(未示出)。在图5中进一步示出了该关系，图5示出了转矩T和旋转速度ω两者关于时间t的变化，随着旋转速度ω从由ω+/-Δω限定的预定范围内的水平移到该范围之外的水平，输出转矩T从相对低的第一恒定水平Ta移到相对高的第二恒定水平Tb，导致旋转速度返回至预定范围内的值。
在用于启动风轮机叶片7的偏航旋转的本发明的第二实施方式中，控制模块13以由以下方案(由图6的流程图示出)确定的水平将动力供给到每个电马达10。
为了启动偏航旋转，控制模块13生成偏航旋转指令信号。由此，此方案的第一步骤20判断是否已经生成这样的偏航指令信号。如果没有，则该步骤20连续重复，直到生成这样的信号时为止，在这一点，在步骤21将以较低的第一速度激励所有电马达10。如上所述，通过测量马达的旋转速度和马达10的输入动力来计算每个马达10的输出转矩。最初，由于反冲的影响，一些小齿轮9将不与主齿轮8完全啮合。由此，因为不存在来自主齿轮8的惯性的任何旋转阻力，连接到这些小齿轮9的这些马达10的初始旋转速度将处于相对较高的水平，具有相关联的较低输出转矩。然而，对于已经与主齿轮8完全啮合的那些小齿轮9，因为将遇到来自主齿轮8的惯性阻力，相关联的马达10的旋转速度将处于相对较低的水平，具有相关联的较高输出转矩。由此，在步骤22，通过测量每个马达10的旋转速度来判断是否所有的小齿轮9都与主齿轮8完全啮合。如果任何一个马达的旋转速度处于较高水平，这暗示相关联的小齿轮9仍未完全啮合，则重复该判断步骤22，直到所有的小齿轮9都与主齿轮8完全啮合为止，在这一点，在步骤23以额定速度激励所有马达。
本方案背后的原因在于确保以满转矩操作任一个马达10之前使所有的小齿轮9与主齿轮8完全啮合。以这种方式，分担了马达10的载荷，从而减少了马达的磨损以及频繁更换的需要。将理解的是，制造公差将造成同一小齿轮9在其它小齿轮9之前与主齿轮8反复地啮合。由此，如果没有这样的方案，则与趋于首先啮合主齿轮8的小齿轮9关联的马达10将遭受最大负荷并将首先需要维修或更换。
在图7中示出了在该实施方式中马达10的输出转矩T的绝对值关于顺时针旋转时间tCW(或者逆时针旋转时间tCCW)的增加，从中可以看出，输出转矩最初为零，并逐渐增加，直到输出转矩到达起始转矩或预载荷转矩TS(对于顺时针旋转来说，或者对于逆时针旋转来说为–TS)为止，在这一点，所有的驱动都与主齿轮8啮合，并且准备爬升至旋转主齿轮8所需要的满转矩。
在用于控制风轮机叶片7的偏航旋转速度的减小的本发明的第三实施方式中，控制模块13被布置成依据外部载荷来控制所需要的制动。在该布置中，上文参考图2描述的传感器模块14被布置成提供表示外部载荷的输出信号。当外部载荷处于低水平时，纯粹使用机械摩擦制动器11(见图2)来执行所有的制动。然而，当外部载荷处于高水平时，通过将合适的反转矩(即在减少风轮机叶片7的偏航速度意义上的转矩)施加给每个电马达10来执行所有的制动。在两个外部载荷之间有间隔的原因在于防止产生不期望振动，如果外部载荷的单个阈值用于确定待执行的制动的类型，则可能导致振动。这类似于使用双阈值来控制温控器的家用集中供暖系统。显然，当启动制动并且外部载荷处于这些值之间时，则系统必须能够确定使用哪种制动模式。在这种情况下，使用单个阈值。然而，在操作期间，回归到上述的双阈值方案。
这样的布置优点在于，当外部载荷较高时并且当需要的制动力因此也可能较高时，使马达的载荷得到分担。另外，这减少了机械摩擦制动器11的磨损水平。
在图8中例示了本方案。首先，在步骤24判断是否已经生成制动指令信号。如果不存在制动指令信号，则在步骤25确保不施加机械制动或反转矩。然后重复步骤24，直到已经生成制动指令信号时为止，在这种情况下，然后在步骤26判断外部载荷是否小于单个阈值。如果是这样，则在步骤27启动机械制动，紧接着在步骤28确认是否仍存在制动指令信号。如果不再存在制动指令信号，则使方案返回至步骤24。如果仍存在制动指令信号，则在步骤29判断外部载荷是否已经超过高阈值。如果没有，则使方案回归至步骤27，维持机械制动。然而，如果外部载荷确实已经超过高阈值，则在步骤30停止机械制动(未示出)并且控制马达10以产生反转矩制动，紧接着在步骤31确认是否仍存在制动指令信号。如果不再存在制动指令信号，则使方案返回至步骤24。如果仍存在制动指令信号，则在步骤32确定外部载荷是否已经降到低阈值之下。如果没有，则使方案回归至步骤30，维持反转矩制动。然而，如果外部载荷确实已经降到低阈值之下，则在步骤27停止反转矩制动(未示出)并且接合机械摩擦制动。
虽然在本方案中在任何时候仅有单个制动模式，即或者是机械制动或者是反转矩制动，但另选地可以布置成使机械和反转矩制动两者均施加于低外部载荷，因为这将甚至更能减少机械摩擦制动器11的磨损。另外，还可以使用两种模式来启动制动，并进而在外部载荷降到低阈值之下或超过高阈值时回归至单个制动模式。
在本方案中，在图9中例示了马达10的输出转矩T与马达10的旋转速度ω的相关性。应当强调的是，在制动模式期间，小齿轮9没有被关联的马达10驱动，而是因机舱3的偏航旋转而被齿轮8驱动。如可以从图中看到的，当旋转速度的大小或者说绝对值小于ω3时，马达10没有产生反转矩T。只有当旋转速度ω的大小大于ω3时才施加反转矩T，并且反转矩T的水平随着旋转速度ω而单调增加。
将理解的是，在不脱离由随附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可做出对上述实施方式的许多修改。
例如，虽然存在均涉及相应控制方案的三个优选实施方式，但可以设想这些实施方式是可组合的。由此，上文参考图3描述的第一方案可应用到在图6的流程图中示出的第二方案，使得在偏航旋转期间，第二实施方式的高水平转矩依据马达的旋转速度来取值。另外，第一方案可应用到上文参考图8的流程图描述的第三方案，使得，在反转矩制动期间，由马达产生的反转矩水平同样依据马达的旋转速度来取值。
另外，虽然在上述的优选实施方式中小齿轮9被布置在主齿轮8内，但当然可以将小齿轮9布置在主齿轮8内或主齿轮8的外周上。此外，虽然在优选实施方式中马达是从主电网经由变频器提供动力的交流马达，但如果可行的话，可以另选地使用直流马达。

Claims (19)

1.一种用于水平轴风轮发电机的控制系统，所述风轮发电机包括安装在塔架上的机舱，所述机舱被布置成借助马达围绕竖直轴线相对于所述塔架旋转，所述控制系统包括：
用于控制供给到所述马达的动力的装置，使得在旋转速度保持在由最小速度和最大速度限定的预定数值范围内时，使所述马达的输出转矩也维持在由最小转矩和最大转矩限定的预定数值范围内，其中所述最大速度与所述最小速度之比大于所述最大转矩与所述最小转矩之比。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其中，用于控制供给到所述马达的动力的所述装置被布置成使得，当所述旋转速度移到所述预定数值范围之外时，所述马达的输出转矩改变至新的预定数值范围，以致使所述旋转速度返回至所述预定数值范围内的水平。
3.根据权利要求1或2所述的控制系统，其中，用于控制供给到所述马达的动力的所述装置被布置成使得在所述旋转速度保持在所述预定数值范围内时，使所述马达维持在大致恒定的输出转矩。
4.一种用于水平轴风轮发电机的控制系统，在所述风轮发电机中，机舱被布置成借助多个电马达围绕竖直轴线相对于塔架旋转，每个马达被布置成控制相应小齿轮的旋转，所述小齿轮被布置用于与单个齿轮啮合，所述控制系统包括：
用于控制每个马达的速度的装置，使得所述速度处于第一水平，直到各相应的小齿轮均已完全啮合所述单个齿轮为止，并且在此后使所述速度处于第二水平以实现所述机舱和所述塔架的相对旋转，所述第二水平高于所述第一水平。
5.根据权利要求4所述的控制系统，其中，当所述小齿轮已经完全啮合所述单个齿轮时，供给到所述马达的动力使得，在使旋转速度保持由最小速度和最大速度限定的预定数值范围内时，使所述马达的输出转矩也维持在由最小转矩和最大转矩限定的预定数值范围内，其中所述最大速度与所述最小速度之比大于所述最大转矩与所述最小转矩之比。
6.根据权利要求4或5所述的控制系统，所述控制系统进一步包括用于确定每个马达的输出转矩的转矩确定装置。
7.根据权利要求6所述的控制系统，其中，所述转矩确定装置包括用于感测每个马达的输出旋转速度的装置。
8.一种用于水平轴风轮发电机的控制系统，在所述风轮发电机中，机舱被布置成借助一个或多个电马达围绕竖直轴线相对于塔架旋转，并且机械制动器设置在所述风轮发电机中，所述控制系统包括：
用于检测所述风轮发电机的第一操作条件和第二操作条件的装置；以及
用于响应于感测到的第一操作条件接合所述机械制动器以制动所述机舱和所述塔架的相对旋转并且用于响应于感测到的第二操作条件控制供给到所述马达的动力使得所述马达被布置成产生反转矩以制动所述机舱和所述塔架的相对旋转的装置。
9.根据权利要求8所述的控制系统，其中，当所述马达被布置成产生反转矩时，供给到所述马达的动力使得，在旋转速度保持在由最小速度和最大速度限定的预定数值范围内时，使所述马达的输出转矩也维持在由最小转矩和最大转矩限定的预定数值范围内，其中所述最大速度与所述最小速度之比大于所述最大转矩与所述最小转矩之比。
10.根据权利要求8或9所述的控制系统，其中，响应于感测到的所述第一操作条件，所述马达被布置成基本不产生输出转矩。
11.根据权利要求8至10中的任一项所述的控制系统，其中，响应于感测到的所述第二操作条件，所述机械制动器被断开。
12.根据权利要求8至11中的任一项所述的控制系统，其中，感测到的所述第一操作条件包括小于第一预定值的外部载荷。
13.根据权利要求8至12中的任一项所述的控制系统，其中，感测到的所述第二操作条件包括大于第二预定值的外部载荷。
14.根据从属于权利要求12时的权利要求13所述的控制系统，其中，所述外部载荷的所述第一预定值小于所述外部载荷的所述第二预定值。
15.一种用于控制水平轴风轮发电机的方法，所述风轮发电机包括安装在塔架上的机舱，所述机舱被布置成借助一个或多个马达围绕竖直轴线相对于所述塔架旋转，所述方法包括：
控制供给到所述马达的动力，使得在旋转速度保持在由最小速度和最大速度限定的预定数值范围内时，使所述马达的输出转矩也维持在由最小转矩和最大转矩限定的预定数值范围内，其中所述最大速度与所述最小速度之比大于所述最大转矩与所述最小转矩之比。
16.一种用于控制水平轴风轮发电机的方法，在所述风轮发电机中，所述机舱被布置成借助多个电马达围绕竖直轴线相对于塔架旋转，每个马达被布置成控制相应的小齿轮的旋转，所述小齿轮被布置用于与单个齿轮啮合，所述方法包括：
控制供给到每个马达的动力，使得转矩处于第一水平，直到各相应小齿轮均已完全啮合所述单个齿轮为止，并且在此后使所述转矩处于第二水平以实现所述机舱和所述塔架的相对旋转，所述第二水平高于所述第一水平。
17.一种用于控制水平轴风轮发电机的方法，在所述风轮发电机中，机舱被布置成借助至少一个电马达而围绕竖直轴线相对于塔架旋转，并且机械制动器设置在所述风轮发电机中，所述方法包括：
检测所述风轮发电机的第一操作条件和第二操作条件；以及
响应于感测到的第一操作条件，致使所述机械制动器制动所述机舱和所述塔架的相对旋转；并且响应于感测到的第二操作条件，控制供给到所述马达的动力，使得所述马达被布置成产生反转矩以制动所述机舱和所述塔架的相对旋转。
18.一种用于大致如上文中参考附图描述的风轮发电机的控制系统。
19.一种用于控制大致如上文中参考附图描述的水平轴风轮发电机的方法。
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