CN108474347B - 调整和/或驱动单元、具有调整和/或驱动单元的风电站及控制调整和/或驱动单元的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及调整和/或驱动单元，所述调整和/或驱动单元可以用于风力发电站中，用于调整风力发电站的短舱的方位角度或转子叶片的俯仰角度，其中此类调整和/或驱动单元具有用于旋转被安装成可以相对于彼此旋转的两个组合件的至少两个调整驱动器，并且具有用于控制所述调整驱动器的控制装置。所述控制装置以一种方式控制所述调整驱动器，使得在所述两个组合件旋转期间和/或在所述组合件处于静止时，所述调整驱动器相对于彼此受到支撑。本发明进一步涉及包括此类调整和/或驱动单元的风力发电站，以及用于控制此类调整和/或驱动单元的方法。根据本发明，所述控制装置包括用于依据被调整的组合件上的可变外加负载来可变地调整所述调整驱动器的支撑的强度的支撑调整装置，其中可以通过负载确定装置来确定所述强度。根据本发明的另一方面，包含过载保护，其中通过负载确定装置来确定个别调整驱动器的个别负载，并且在调整驱动器达到过载的情况下，以一种方式修改驱动转矩的分布，使得减轻或至少不进一步加载达到过载的所述调整驱动器，并且以支承的方式更重地加载或者以支撑的方式不那么重地加载至少一个其它调整驱动器。

Description

调整和/或驱动单元、具有调整和/或驱动单元的风电站及控 制调整和/或驱动单元的方法
技术领域
本发明涉及调整和/或驱动单元，所述调整和/或驱动单元可以用于风力发电站中，用于调整风力发电站短舱的方位角度或转子叶片的俯仰角度，或者用于其它大型旋转机构中，例如起重机或挖掘机的回转环，其中此类调整和/或驱动单元具有用于旋转被安装成可以相对于彼此旋转的两个组合件的至少两个调整驱动器，并且具有用于控制所述调整驱动器的控制装置。所述控制装置以一种方式控制所述调整驱动器，使得在所述两个组合件旋转期间和/或在所述组合件处于静止时，所述调整驱动器相对于彼此受到支撑。本发明进一步涉及包括此类调整和/或驱动单元的风力发电站，以及用于控制此类调整和/或驱动单元的方法。
背景技术
对于经受很大的外加负载的大型旋转驱动器，如同(例如)风力发电站的方位调整驱动器或吊臂起重机的回转机构的情况，通常使用若干调整驱动器，所述若干调整驱动器一起调整旋转的两个组合件。所述调整驱动器在此情况下可以包含例如呈电动机的形式的电机，所述电动机经由齿轮单元(例如，行星齿轮)来驱动驱动齿轮，例如与冠状齿轮啮合以旋转所述冠状齿轮的小齿轮。将要调整的组合件可以是(例如)大直径回转环和/或大直径平面轴承的两个轴承环，通过所述轴承环而将短舱或支撑所述短舱的塔区段围绕竖直轴线可旋转地安装在风力发电站的塔上，或者将吊臂起重机的旋转平台安装在所述吊臂起重机的履带行走装置上。通过旋转两个轴承环，随后可以相对于塔使短舱旋转和/或可以相对于底盘使旋转平台旋转。
由于齿接中的游隙，此旋转导致驱动机构中的移动性，使得尽管使用了多个调整驱动器，短舱和/或旋转平台可能会与不合意的动力学(例如，呈旋转振动的形式)发生反应。驱动机构中的前述移动性和弹性可能是因为多种原因，在此情况下，例如，除了小齿轮与冠状齿轮之间的齿啮合的反冲之外，在所采用的齿轮单元中可能存在顺应性，或者在调整驱动器的底座中可能存在顺应性，所述底座通常附接到仅拥有有限刚度的适当的机器支撑件。
为了避免在风力发电站的短舱调整期间由于此类移动性而出现过分高的动态影响，迄今为止常常使用行车制动(例如，液压制动)并且与特定制动力相抵地执行组合件相对于彼此的调整。也就是说，在调整期间施加行车制动，并且提供由调整驱动器克服的特定制动力。因此，可以控制和抑制由于驱动机构中的弹性而引起的不想要的动态波动。然而，此缺点在于，可能会在驱动器上出现增加的磨损，必须过大地设计调整驱动器以便不仅能够本身施加调整力，而且能够克服制动力。另外，必须相应地设计行车制动器，并且必须为其提供空间。同时，行车制动器经受高度磨损和维护要求。
另一方面，已经提出无需此类行车制动器和/或在不需要行车制动器的制动力的情况下执行调整移动，并且替代地使调整驱动器彼此相抵地支撑。例如在DE 10 2008 013864 B4中示出对风力发电站的方位调整装置的调整驱动器的此类支撑。所述公布提出在多个调整驱动器之间划分主要轴线中的所需的总驱动转矩，其中调整驱动器中的至少一者以较低的反转矩抵抗所要的旋转方向，以实现调整驱动器彼此相抵地支撑。为此，向调整驱动器指定速度差在20转/分钟到100转/分钟的范围内的不同目标速度，从而产生将是其它调整驱动器的驱动转矩的大约5％至10％的相反转矩。
还通过EP 22 90 230 B1知晓用于风力发电站的短舱的方位调整系统，所述方位调整系统使用多个调整驱动器进行操作，所述多个调整驱动器中的每一者被分配有其自身的控制器，其中所有控制器彼此通信并且与更高级的控制器通信。在此情况下，所有调整驱动器将在第一操作模式中在相同的旋转方向上工作以使短舱转向风。相比而言，在其中将使短舱保持在旋转静止的第二操作模式中，调整驱动器彼此相抵地支撑。
通过DE 10 2007 049 386 A1、DE 10 2013 207 322和US 2007/0158926 A1知晓用于风力发电站的短舱的其它调整驱动器系统。
多个调整驱动器的支撑操作的此方式可以减少由于驱动机构中的游隙而引起的不合意的动态影响，虽然仅减少至特定程度。然而，在不利的条件下，例如在较高的交变负载下，却还可能会出现对所述动态影响的摇摆和/或不足的抑制。另一方面，在平静阶段(例如，在没有风的情况下)(其中将不需要对动态影响进行较多抑制)不必要地加载调整驱动器和驱动机构，从而导致过早磨损。
另一方面，在此类调整驱动器系统中可能会发生过载，这可能会导致损坏个别调整驱动器或毁坏组件。因为在具有用于力锁定配置中的多个调整驱动器的系统中，无法以一种方式设计个别调整驱动器以使得它们各自个别地传输全部力，所以非对称的负载可能会导致驱动器过载。如果每个驱动器个别地被以一种方式设计成使得其可以单独地传输全部最大负载，那么系统整体将被严重超大设计。调整驱动器因此通常以一种方式被设计成使得它们共同地施加调整力，并且将总的所需的调整转矩和调整力分布在驱动器上。
当出现以上提及的潜在过载时，在一些情况下有可能难以更换将被毁坏的组件。最大的损坏是由于其中所有驱动器引导它们的力的区域被毁坏而导致，因为在此情况下，不再可以仅通过数个调整驱动器进行紧急操作。在风力发电站或(例如，起重机的)大回转环的方位模块中使用的前述类型的冠状齿轮驱动器中，冠状齿轮和/或此类冠状齿轮的齿腹的毁坏会搞垮整个系统，从而由于无法直接重建冠状齿轮而导致非常长的停机时间。
为了防止此类型的重大损坏和更长的停机时间，已经提出在不大关键的组件中并入预定断裂点以便保护更关键的组件免受毁坏，并且使得更容易地更换在预定断裂点处毁坏的组件。举例来说，EP 2 280 191 B1示出所提及类型的调整驱动器，其中通过具有预定断裂点的调整驱动器的输出轴(例如，呈直接在输出轴中的对应凹口或与其连接的轴凸缘的形式)来保护大冠状齿轮免受毁坏。所述输出轴在此情况下置于与冠状齿轮配合的小齿轮与传动装置之间，电动机经由所述传动装置来驱动所述输出轴。
调整驱动器的输出轴上的此类机械断裂点实际上保护调整驱动器的冠状齿轮和齿轮单元免受毁坏和/或损坏，并且仅必须更换相对更简单、更便宜的组件。然而，修理会产生停机时间以及对应的输出损失。
发明内容
从这一点上，本发明的目的是产生一种改进的调整和/或驱动单元、一种用于控制此类调整和/或驱动单元的改进的方法，以及一种具有此类调整和/或驱动单元的改进的风力发电站，其避免现有技术的缺点并且以有利方式使得现有技术进一步发展。特定目标是以一种方式改进驱动机构中的移动性的补偿，使得甚至在不利的条件下也可靠地抑制在调整角位置期间的不合意的动态影响，同时减少调整驱动器和驱动机构的负载和磨损并且实现使用更少的调整驱动器的解决方案。
另一目标是避免或至少缩短调整和/或驱动单元以及配备有所述调整和/或驱动单元的系统的停机时间的可靠的过载保护。
根据本发明，上述目的是通过根据权利要求1和20所述的调整和/或驱动单元、根据权利要求32所述的风力发电站以及根据权利要求39和40所述的用于控制此类调整和/或驱动单元的方法来实现。本发明的优选实施例是附属权利要求的标的。
因此，本发明提出根据外加负载来调适在调整组合件的移动期间调整驱动器彼此相抵的支撑，以便不会不必要地给调整驱动器加负担，并且还在不利的条件下实现足够的支撑和因此对动态影响的抑制。根据本发明，所述控制装置包括用于依据被调整的组合件上的可变外加负载来可变地调整所述调整驱动器的支撑的强度的支撑调整装置，其中可以通过负载确定装置来确定所述强度。如果由于外加负载而需要强支撑，那么支撑调整装置提供更大的和/或充分强的支撑。如果条件准许，那么可以提供较弱的支撑，从而不会不必要地给调整驱动器加负担。这种根据被调整的组件(尤其是旋转的短舱和附接到所述短舱的转子)或者起重机的旋转平台上的外加负载来智能地调适调整驱动器的支撑的方式允许使用更小和/或更少的调整驱动器并且防止过早的磨损，甚至在不利的条件下仍然一直使得不想要的动态影响最小化。在此情况下降低维护要求。
具体来说，可以通过一种方式设计支撑调整装置，使得随着外加负载增加和/或随着负载波动增加，调整驱动器的支撑会增加，而随着外加负载减小和/或外加负载中的仅较小的波动或没有波动，可以实施调整驱动器的较弱的支撑。
基本上，在此情况下，特别是在提供足够数目的阶段(例如，三个或更多个阶段，并且尤其是五个或更多个阶段)但仅两个阶段便可足够的情况下，对所述支撑的逐步调整便可足够。这可以简化对调整驱动器的控制并且避免控制装置的过多的计算。然而，替代地，可以连续地调整所述支撑以便实现根据外部边界条件对所述支撑的可能的最精细的调适。
可以通过各种方式来确定和/或考虑外加负载。可以直接或间接地来确定负载。
在本发明的有利发展中，可以包含风检测装置，所述风检测装置检测风场的风强度和/或风向和/或规律性，使得可以根据检测到的风强度和/或风向和/或风强度和/或方向中的波动来可变地调适支撑。具体来说，支撑调整装置可以被设计成在由于阵风和/或多帧风而使得风强度增加和/或风场的不规律性增加的情况下增加调整驱动器的支撑。举例来说，在较低风速并且达到特定阈值下(例如，小于10米/秒或小于5米/秒)，例如，实施在20Nm的范围内较弱支撑；而在预定风阈值以上的较高风速下(例如，大于10米/秒)，实施较强的支撑，例如，在30Nm或更大的范围内。作为使用风速阈值进行基于范围的调整的替代，还可以任选地与使用衰减器一起使用多步调整或无级调整，以便避免需要针对每个极小的风速变化来调适控制过程。
作为考虑风速的替代或补充，还可以通过一种方式考虑风场的风向和/或不规律性，使得(例如)当风向来回切换和/或在风场中存在较强的波动(这交替地增加不同调整驱动器上的负载)时，实施对称的支撑，其中使用在目标旋转方向上的转矩操作的调整驱动器的数目与使用在与目标旋转方向相反的转矩操作的调整驱动器的数目。因此，如果风来回切换方向或者如果风场大体上不规律，使得波动更强的负载首先置于一个调整驱动器组上并且随后置于另一调整驱动器组上，那么(例如)支撑调整装置与两个调整驱动器相抵地支撑两个调整驱动器或者与三个调整驱动器相抵地支撑三个调整驱动器。也就是说，两个调整驱动器在两个其它调整驱动器制动调整移动时推进调整移动，或者在三抵三的配置中，三个调整驱动器在三个调整驱动器抵抗所述三个调整驱动器时推进调整移动。因此，甚至当旋转单元处于静止(例如，二抵二，或三抵三，或其它星座)时可以支撑调整驱动器。
另一方面，如果风向导致调整驱动器仅一侧被加载或不对称地加载，那么支撑调整装置可以实施非对称支撑，其中根据外加负载不对称地加载多个调整驱动器的方向，比制动调整移动的调整驱动器更多的调整驱动器会推进调整移动，或者相反地，比制动此调整移动的调整驱动器更少的调整驱动器会推进调整移动。此类非对称支撑甚至可以在静止时以对应的方式实施。
此类使用在相反的方向上操作的相等或不同数目的调整驱动器的对调整驱动器的对称或非对称的支撑可以由支撑调整装置实施以作为考虑到风况的程序的替代或补充，并且还可以基于负载的其它参数和/或指示符。举例来说，支撑调整装置可以例如通过评估调整驱动器的电流消耗来评估调整驱动器上的实际出现的负载，以便确定是否存在整体对称的负载或非对称的负载。随后，于是可以通过上述方式来实施对称或非对称的支撑。
具体来说，负载确定装置(作为直接风检测和/或风场检测的替代或补充)可以确定调整驱动器上的负载曲线和/或转矩曲线，以便根据所述负载曲线和/或转矩曲线来可变地调整调整驱动器的支撑的强度和分布。负载确定装置可以有利地具有用于确定至少一个调整驱动器所引起的负载幅度的负载幅度确定器，其中支撑调整装置可以被设计成针对越来越大的负载幅度而实施越来越强的支撑。此方法是基于以下考虑因素：当风载更强地波动和/或风场越来越不规律时，在调整驱动器上引发的负载更强地波动和/或所引发的负载幅度越来越大。
有利的是，可以提供所述负载幅度确定器以通过预定的、优选(例如)数秒的短时间周期内的最大值和最小值来确定负载幅度，并且通过在特定时间间隔内出现的最大值和最小值来确定负载幅度。
可以通过若干不同的方式来获得由负载确定装置利用的用于确定调整驱动器上的负载的负载信号。举例来说，可以通过转矩测量装置来测量调整驱动器和/或相关联的齿轮单元上的转矩和/或驱动机构元件上的转矩，其中可以评估转矩信号的未经过滤的幅度。替代地，或另外，可以通过应变测量装置(例如，应变仪)来确定调整驱动器的组件和/或驱动机构的组件上出现的应变和/或变形，以便通过以所提及的方式使用应变信号来确定幅度。而且，替代地或另外，还可以通过(例如)调整驱动器的轴承元件或驱动机构元件上的力传感器和/或力测量装置来测量反作用力，以便从其确定由波动的风载引发的负载幅度。
替代地或另外，还可以通过在功能上分配给调整驱动器的输出轴的传感器元件来测量调整驱动器的负载和/或作用在调整驱动器上的负载，其中根据构造，传感器元件可以直接附接到输出轴，或者可以连接到与所述输出轴连接或者支撑所述输出轴的组件。举例来说，测量输出轴的扭转的扭力计可以附接到输出轴。替代地，或另外，应变仪可以检测输出轴或相关联的组件的变形。替代地，或另外，力和/或转矩测量装置可以检测输出轴或相关联的组件(例如，轴或轴承凸缘)上的力和/或转矩。
传感器元件在功能上被分配到的相应的调整驱动器的输出轴可以有利地在驱动齿轮(具体来说，是与所述组件中的旋转的一个组件啮合的小齿轮)与齿轮单元之间延伸，通过驱动器(例如，电动或液压电机)经由所述齿轮单元来驱动所述输出轴。所述输出轴上的传感器元件的设置可以提供对系统的尤其是易损伤组件上的实际负载的准确确定。具体来说，这使得有可能非常准确地估计在回转环上出现的由于输出轴上的所测得的负载而引起的齿腹负载。
有利的是，以一种方式设计负载确定装置，使得可以个别地/分开地确定每个调整驱动器上的个别负载。
替代地，或除了测量此类机械值之外，还可以通过调整驱动器的电气值来确定负载转矩和/或驱动器负载。举例来说，可以通过电流消耗波动和/或电压波动和/或通过可以在频率转换器处得到的值来计算和/或确定负载幅度。
为了确定调整和/或驱动单元上的非对称负载和/或作用在调整和/或驱动单元上的负载的不对称性强度，负载确定装置还可以被设计成确定调整驱动器的平均转矩，其中可以将由调整驱动器输出的转矩的平均值和/或在时间窗口内求平均的值视为平均转矩。举例来说，如果确定视为整体的调整驱动器必须提供在特定旋转方向上旋转的特定值的转矩以便完成预定旋转角度的移动或者保持此位置，那么可以假设将非对称风载施加到风力发电站和/或将非对称负载施加于风力发电站调整组合件上。根据所确定的平均转矩的大小和/或持续时间，支撑调整装置可以(例如)以一种方式可变地实施支撑，使得在一个方向上旋转的调整驱动器的数目增加和/或降低在相反的旋转方向上旋转的调整驱动器的数目。举例来说，如果测量连续地或者在相对长的周期内增加并且向左拉的转矩，或者在波动负载的情况下，如果测量主要向左拉的转矩，那么可以增加向右旋转的调整驱动器的数目和/或可以降低向左旋转的调整驱动器的数目。替代地，或另外，还可以例如通过增加在一个方向上旋转的调整驱动器的转矩和/或降低在另一方向上旋转的调整驱动器的转矩，而在一个旋转方向或另一旋转方向上将支撑移位。
例如通过调整驱动器的平均转矩的前述确定而对调整和/或驱动单元上的非对称负载的前述确定还可以用于确定风向，这可能比通过风速计直接测量风向更准确，并且可以用于精确地在风中移动风力发电站的短舱和/或转子。举例来说，控制装置可以重新调整目标角位置，直到不再检测到非对称负载和/或外加负载的不对称性变得最小为止。
有若干不同的方式来精确地确定外加负载和/或甚至在静止时在调整驱动器上引发的转矩/负载。举例来说，当对应的调整驱动器在操作中时，可以通过频率转换器来计算转矩。替代地，或另外，当切断电机并且施加静止制动时，可以经由例如呈测量凸缘和/或应变仪(例如，经由引擎或制动器壳体上的应变仪)的形式的先前提及的转矩测量装置和/或负载测量装置来测量驱动器和/或制动器的固定结构部分上的转矩。
替代地，或者除了通过测量凸缘或应变计来确定此类转矩之外，还可以通过监测驱动齿轮和/或驱动机构的元件(尤其是调整驱动器的输出小齿轮)的旋转角度来确定转矩。如果调整驱动器的刚度是已知的，那么当调整驱动器处于静止时，更具体来说，当电机和/或制动器处于静止时，可以通过驱动齿轮(尤其是输出小齿轮)的角度的变化来计算转矩的变化。具体来说，转矩的特定变化伴有角度的特定变化。为了确定转矩的绝对量值，在关机之前的调整驱动器的驱动器转矩可以用作基础，从而能够经由旋转角度测量来确定相对于此基础的变化，并且因此始终确定转矩的绝对值。
替代地，或者除了调整支撑之外，在静止时确定的负载转矩还可以用于使得在制动器与电机之间的切换程序(即，从制动静止到调整移动，或者替代地从电机操作到制动静止操作)尽可能平缓。举例来说，可以观测通过前述方式确定的负载转矩，使得可以在极少负载时进行切换，以便不会使齿轮单元过载，即使电机和制动器一起使转子固定短暂时间也如此。替代地，或者另外，制动转矩和电机转矩的总和可以受到监测，并且受到调整驱动器控制器限制。
替代地，或者另外，可以考虑支撑调整装置来调整支撑、至少一个转子叶片的叶片角度/俯仰角度。为此，可以包含俯仰角度/叶片角度检测装置，其中支撑调整装置可以根据其信号来改变调整驱动器的支撑。举例来说，支撑调整装置可以针对通常在较高风速和/或较高系统输出下使用的俯仰角度比在较低风速和/或较低系统输出下使用的俯仰角度实施更强的支撑。这可以基于以下考虑因素：在对应的俯仰角度下，将相应较高和/或较低的动态负载施加到短舱，从而需要和/或允许相应较强或者较弱的支撑。有利的是，支撑调整装置可以与俯仰角度致动器机构直接通信，从而在使调整驱动器彼此相抵地支撑时考虑到俯仰角度。
替代地，或者另外，可以考虑风力发电站所配备的系统输出来调整调整驱动器的支撑。举例来说，可以针对较高的系统输出而实施较强的支撑，并且针对较低的系统输出而实施较弱的支撑。此方法是基于以下考虑因素：较强的动态力在较高的系统输出下拉动短舱，并且因此在将短舱移动成不同的方位角时需要调整驱动器的较强的支撑来实现对不想要的动态影响的可靠的抑制。
可以由支撑调整装置通过若干在根本上不同的方式来实现支撑的调整。具体来说，可以有利地提供支撑调整装置以实现以下目的：改变使用在第一旋转方向上的转矩操作的调整驱动器的数目和/或使用在相反的旋转方向上的转矩操作的调整驱动器的数目，从而以所要的方式调整支撑，并且具体来说，用于改变支撑的强度。
替代地，或者另外，支撑调整装置可以通过可变地修改为调整驱动器预先指定的目标旋转速度的扩展来调整调整驱动器的支撑。为此，必须相对于必须实现的目标旋转速度来降低至少一个调整驱动器的目标旋转速度以相应地移动组合件，和/或必须相对于必须实现的目标旋转速度来增加至少一个调整驱动器的目标旋转速度。
根据支撑的所要强度，可以使用不同的目标速度扩展，其中举例来说，在制动调整驱动器与驱动调整驱动器之间的在100转/分钟至500转/分钟或者200转/分钟至500转/分钟的范围内的目标旋转速度差可以是足够的和有利的。然而，可以使用大于500转/分钟并且具体来说是1000转/分钟至5000转/分钟的更高的旋转速度差。举例来说，可以针对具有增加或者减小约3000转的目标速度的许多调整移动而实现合理的或者适当的支撑。另一方面，可以考虑小于100转/分钟的旋转速度差。
支撑调整装置可以有利地被设计成改变调整驱动器的电机特性以便实现对所述支撑的更平缓或更急剧的调整和/或调适。
具体来说，在本发明的有利实施例中，对于多个调整驱动器中的每一者的每个电机，将专用的速度控制器在功能上分配给多个调整驱动器中的每一者，并且预先指定个别调整驱动器的驱动转矩，从而接收回给定调整驱动器的实际旋转速度。在此情况下，可以包含更高级旋转速度控制器，所述更高级旋转速度控制器向每个电机的旋转速度控制器中的每一者预先指定目标旋转速度。
此更高级旋转速度控制器可以有利地考虑到多个输入参数，尤其是预先指定组合件的目标位置调整的目标旋转角度，例如，风力发电站短舱的所要的方位角和/或所要的方位角调整，并且还有利的是，还考虑到风速信号和/或表示由于外加负载而作用在组合件上的转矩(例如，风转矩)的转矩信号和/或表示调整驱动器上的负载幅度的负载幅度信号和/或如先前阐释的其它参数，例如俯仰角度。根据所提及的输入参数，更高级旋转速度控制器随后为每个电机的旋转速度控制器指定目标旋转速度。
每个电机的前述旋转速度控制器中的每一者可以依据预先指定的目标旋转速度和/或与当前速度相比之下的差和/或将要提供的目标转矩和/或目标转矩与当前转矩之间的差而修改相应电机的电机特性曲线，以便使得电机更柔顺，并且从而(例如)保护齿轮单元和/或使得齿轮单元能用更长时间，或者，在需要时，使得电机更具响应性，从而更好地抵消驱动机构中的动态影响。任选地，可以考虑其它参数来调整旋转速度控制器的电机特性曲线，其中特性曲线调整随后基于这些参数。
举例来说，更高级旋转速度控制器和/或每个电机的旋转速度控制器可以被设计成比例控制器的形式。有利的是，可以将限制模块设置在每个电机的比例控制器的下游，从而向为电机指定的目标转矩提供限制。
尤其可以包含此类比例旋转速度控制器以影响调整驱动器的特性曲线的斜率。为了实现特定的支撑转矩，可以指定取决于比例组件的旋转速度差。
通过对调整驱动器的支撑进行智能控制，调整和/或驱动单元可以在没有行车制动器的情况下运作，并且可以在不应用行车制动器的情况下执行调整程序，虽然还是可以包含此类行车制动器。
不管是否存在此类行车制动器，调整和/或驱动单元可以具有例如呈锁定装置的形式的静止制动器和/或通过刚性啮合而工作的保持制动器。这可以在较长的静止时间内和/或任选地在较短的静止时间内被自动地致动。举例来说，此类静止制动器可以阻止前述大直径回转环和/或大直径平面轴承以减轻调整驱动器，并且任选地包含齿轮单元，和/或可以分配给在调整驱动电机与驱动小齿轮和/或驱动轮之间的齿轮单元以便约束齿轮轴。替代地，或者另外，所述静止制动器可以任选地与一个或多个调整驱动电机配合。
在本发明的有利实施例中，前述调整驱动器可以各自具有电动机。替代地，还将可能包含液压电机。与此独立地，调整驱动器可以包括一个或多个齿轮以便将电机旋转速度升高或降低至目标小齿轮和/或驱动齿轮速度。
不管先前描述的支撑的可能性如何，还可以使用用于控制调整驱动器和将驱动转矩分布到调整驱动器的控制装置来形成智能过载保护，有可能通过所述智能过载保护来防止个别调整驱动器的过载以及由此可能导致的损坏或甚至毁坏。根据本发明的另一方面，可以提供一种过载保护装置，所述过载保护装置监测个别调整驱动器的负载条件并且将驱动转矩可变地分布到多个调整驱动器，使得在即将发生过载的情况下，通过控制来限制或减少调整驱动器上的驱动转矩，并且至少一个其它调整驱动器通过控制而用于提供支撑，以便仍然尽可能地提供总的所要的驱动转矩。
如果确定驱动器或多个驱动器上的力和/或转矩或负载太大，或者预示会变得太大，那么控制装置以一种方式控制其它驱动器，使得其它驱动器提供较强的支撑功能，并且以一种方式运转，使得所有调整驱动器在它们的容许范围内操作。根据本发明，调整驱动器各自在功能上被分配有负载确定装置，用于确定作用在相应调整驱动器上的负载，其中前述控制装置被设计成从所述负载确定装置接收负载信号，并且在接收到指示已经达到调整驱动器的过载的负载信号之后以一种方式改变去往调整驱动器的驱动转矩的分布，使得减轻或至少不进一步加载达到过载的调整驱动器，同时至少一个其它调整驱动器在支承功能方面被更多地加载，或者以减少其支撑功能的方式被加载。为了提供支撑功能并且减轻达到过载的调整驱动器，可以致动在相同驱动方向上作用的调整驱动器以提供更多的驱动转矩，和/或可以致动在相反的驱动方向上操作的支撑驱动器以提供更少的相反的支撑驱动转矩。在两种情况下，减轻达到过载的调整驱动器。
有利的是，可以通过一种方式设计所述过载装置，使得最大程度地维持以任何方式提供的驱动转矩的分布，并且出于过载保护的原因而提供的驱动转矩的特殊分布仅用于尽可能最小化由其它调整驱动器提供的支撑，以便防止接近过载的相应的调整驱动器实际上达到过载，或者至少达到临界过载。因此控制装置弹性地使用作为支持功能而提供的驱动转矩(无论是支承性驱动转矩的增加还是相反的支撑驱动转矩的减小)，并且尤其仅在保护其它调整驱动器免受过载所需的程度上供应所述驱动转矩。因此，在很大程度上保留了调整和/或驱动装置的先前描述的所要的操作特性(尤其是所阐释的支撑)。然而，在需要时，监测装置可以覆盖整个调整和/或驱动单元的此所要的正常行为(尤其是前述支撑)。
如果过载保护装置以上文提及的方式进行干预，那么在本发明的有利发展中可以将此报告给更高级控制，(例如)以便使得能够经由远程监测在任何时间执行此功能。为此，过载保护装置可以发出过载保护消息和/或将所述消息提供给接口，更高级控制器和/或远程监测装置随后可以从所述接口召集所述消息。
可以通过若干不同的方式来设计个别地确定作用在个别调整驱动器上的负载的前述负载确定装置。在本发明的进一步发展中，所述负载确定装置可以各自具有传感器元件，例如，可以通过所述传感器元件来测量作用在调整驱动器的输出轴上的负载。此类传感器元件尤其可以包括可以在功能上分配给调整驱动器的输出轴的力和/或转矩和/或应变和/或扭转测量元件。原则上，可以为此目的采用先前阐释的传感器元件和/或负载检测器。还可以通过所述传感器元件出于支撑的目的来控制转矩分布。因此，在这方面参考前面的描述。
根据所需的支持和/或根据转矩分布的当前操作状态，过载保护装置可以采取各种措施来提供支持。举例来说，可以修改在目标旋转方向上工作的调整驱动器的数目和/或在相反的支撑调整方向上工作的调整驱动器的数目以支持达到过载的调整驱动器。举例来说，如果四个调整驱动器在目标旋转方向上工作并且两个调整驱动器在相反的支撑调整方向上工作，那么如果在目标旋转方向上工作的调整驱动器中的一者或多者将要达到过载，那么可以切断在相反的支撑旋转方向上工作的调整驱动器中的一者或两者和/或将其切换为闲置。任选地，还可以将以相反的支撑方式工作的调整驱动器中的一者或两者切换为在目标旋转方向上工作，而不是提供相反的支撑功能。
替代地，或者除了在相应方向上工作的调整驱动器的数目的此类修改之外，可以修改在相同方向上操作的调整驱动器组内的驱动转矩分布，以保护或减轻达到过载的调整驱动器。举例来说，如果三个调整驱动器在目标旋转方向上工作并且两个其它调整驱动器以上文描述的方式在相反的支撑旋转方向上工作，那么在(例如)于目标旋转方向上工作的这些调整驱动器中的第三调整驱动器将要达到过载的情况下，可以通过一种方式控制在目标旋转方向上操作的调整驱动器中的一者或两者，使得它们提供更多的驱动转矩。
有利的是，可以通过一种方式设计控制装置，使得其首先尝试维持所要的支撑状态，即，在目标旋转方向上操作的驱动转矩与在相反的旋转方向上操作的驱动转矩的比率，和/或起初保持支撑的强度，即，以相反方式操作的驱动转矩的绝对量值，在每种情况下，考虑总和不变，和/或以先前阐释的方式根据外加负载来控制所述驱动转矩，并且通过在于相同方向上工作的调整驱动器之间可变地分布驱动转矩以便避免使个别调整驱动器过载来防止个别调整驱动器的超载条件，并且仅在前述第一阶段(即，修改组内的驱动转矩分布)不再足以实现可靠的过载保护的情况下修改以相反的方式操作的驱动转矩的前述比率，和/或它们的绝对量值。
可以基于控制通过若干不同的方式来实现个别调整驱动器的驱动转矩的所述分布和修改，即，一方面限制和/或减小将要达到过载的调整驱动器的驱动转矩，并且另一方面增加或减小以支持的方式工作或者以支撑的方式工作的至少一个其它调整驱动器的驱动转矩。为此，控制装置可以特别采用已经在上文阐释的策略，举例来说，可变地修改目标旋转速度的扩展，和/或通过旋转速度控制器修改调整驱动器的电机特性和/或个别目标速度规格，和/或根据由更高级旋转速度控制器指定的目标旋转速度来修改电机特性。
前述过载保护装置可以在基于控制的过载保护不再够用的情况下提供用于在需要时防止过载的负面后果的其它措施。具体来说，过载保护装置可以提供或者具有过载制动器，所述过载制动器可以在负载确定装置用信号通知一个或多个调整驱动器处的即将发生的过载的情况下由个别调整驱动器或所有调整驱动器致动。具体来说，如果调整驱动器被机械阻塞，那么可以通过致动所述过载制动器来防止进一步的损坏。
作为可以有利地根据负载确定装置的信号而操作的此类过载保护制动器的替代或补充，还有可能在将与旋转的组件啮合的输出齿轮连接到齿轮单元的输出轴中有利地提供调整驱动器中的预定断裂点，电机经由所述齿轮单元来驱动所述输出轴。
为了另外抵消驱动机构中的不合意的顺应性，并且另外抵消所得的动态影响并且辅助控制调整驱动器支撑，以及简化维护和修理，根据本发明的另一方面，可以将所述至少两个调整驱动器、可以通过所述调整驱动器相对于彼此旋转的组合件，以及包含任选地提供的多个旋转速度控制器的控制装置分组为可以通过即插即用的模块的方式安装在相对于彼此旋转的两个系统组件之间(尤其在风力发电站的塔与其短舱和/或支撑所述短舱的塔零件之间)的预先组装的安装模块或安装组合件。有利的是，集成到安装模块中并且可以相对于彼此旋转的组合件包括为此目的的连接构件，其它系统组件可以通过所述连接构件以简单的方式连接到所述安装模块。这些连接构件特别可以包括机械紧固装置，例如，可拆卸的螺栓连接。然而，所述连接构件还可以包含电气和/或信令和/或电源连接构件，例如电流传导连接、信号线路连接和/或液压连接，使得安装模块可以通过简单的方式连接/链接到可连接的系统组件。
在本发明的有利实施例中，为了增加调整驱动器的内部扭转刚度，可以通过双边轴承实现输出端处的调整驱动器的驱动齿轮上的负载的至少大致对称的支持。具体来说，在上面设置所述驱动齿轮(具体来说，驱动小齿轮)的调整驱动器的输出轴、特别是调整驱动器的齿轮单元可以由轴承沿径向被支承在驱动齿轮的两侧上，其中除了径向支承之外，还可以任选地容纳轴向组件。
在两侧上提供的轴承可以在此情况下集成到相应的调整驱动单元中，例如，以便支承载运驱动单元(尤其是其齿轮单元)的壳体上的驱动小齿轮的两侧上的输出小齿轮的轴。替代地，可以将所述轴承中的至少一者直接支承在上面附接有调整驱动单元的组合件上。举例来说，所述组合件在此情况下可以包括接纳杯状物和/或彼此间隔开的两个轴承支撑件，其中可以通过一种方式将调整驱动单元插入到其中，使得可以将轴承中的至少一者直接支承在所述组合件上。即使将两个轴承集成到调整驱动单元和其壳体中并且被支承在上面，上面附接有调整驱动单元的组合件也可以包含以此类方式提供的轴承杯状物或轴承支撑件，以将调整驱动单元稳固地支承在所述两个轴承的区域中。以此方式，可以实现进入组合件的直接动力流以及将轴承力直接传导到组合件中。
举例来说，上文提及的可以相对于彼此旋转的组合件可以形成大直径回转环和/或大直径平面轴承的轴承环，或者包括所述轴承环或者附接到所述轴承环，其中调整驱动器可以有利地设置在由所述轴承环限定的内部空间内。此类大直径回转环和/或大直径平面轴承可以形成(例如)方位轴承，所述方位轴承一方面可以具有用于连接到风力发电站的塔的上端区段的连接构件，和/或另一方面可以具有用于连接到风力发电站短舱和/或承载所述短舱的塔区段的连接构件。
然而，原则上，调整和/或驱动单元还可以用于其它调整应用，例如作为起重机或者挖掘机的回转环或旋转驱动器，但所述用作风力发电站的方位调整驱动器和/或俯仰角度调整驱动器提供特定优点。
通过将调整和/或驱动单元的所述组件组合成预先组装的安装模块，不仅有可能实现将连接的组合件的底座中的增加的刚性从而减少不合意的动态影响，而且还可以实现其它各种优点，例如由于轴承处的刚性连接构造而达成的较小的轴承大小。一方面，制造商可以预先组装个别组件，从而产生相当大的物流优势。另一方面，在风力发电站短舱中和/或汽轮机房中留有更多空间，因为调整驱动器被移动到在塔与汽轮机房之间的安装模块中。这使得有可能扩大逃离路线并且有助于对发电站的主要驱动机构的接近。
另一方面，可以更容易接近安装在预先组装的安装组合件中的驱动器，这有助于维护、修理和更换。然而，具体来说，有可能避免迄今为止常规的调整驱动器底座和方位轴承底座的灵活性和顺应性，在常规的风力发电站的当前常用的机器支撑件中具有所述灵活性和顺应性。
附图说明
将在下文参考优选实施例和相关联的图式来更详细地阐释本发明，其中：
图1：示出风力发电站的示意性透视图，所述风力发电站包括在本发明的有利实施例中被设计成方位安装模块的用于调整短舱的方位角的调整和/或驱动单元，
图2：示出处于各种安装位置的图1的方位安装模块的示意性说明，
图3：示出根据本发明的另一实施例的类似于图2的方位模块的示意性说明，根据所述方位模块，调整驱动器被集成到相对于彼此在相反的方向上定向的模块中，
图4：示出来自前面的图的方位模块的调整驱动器的示意性说明，其中部分视图(a)说明在冠状齿轮与壳体环之间的平面轴承，其中示出驱动小齿轮的单边支撑件，其中部分视图(b)示出附接到方位模块的调整驱动单元的驱动小齿轮的对称的两边安装，其中部分视图4(c)示出调整驱动器与辊轴承和平面轴承的两个另一有利的安装选项，其中另一部分视图4(d)示出调整驱动器的轴承环，其中在所述轴承环中提供有轴承凹部，并且部分视图4(e)示出所述轴承环的横截面，其中在所述轴承环中安装有调整驱动器；此外，部分视图4(f)示出轴承环中的连接螺栓的设置，部分视图4(g)示出调整驱动器的另一安装选项和通过旋转单元的外部环上的螺栓进行的固定，并且图4(h)示出根据另一实施例的类似于部分视图4(d)的轴承环，根据所述实施例，所述轴承环在一侧上具有用于调整驱动器的开放的凹口状轴承凹部，使得可以相对于旋转单元的旋转轴线横向地插入调整驱动器，
图5：示出具有总共六个调整驱动器的方位模块的示意性说明，其中以不同的支撑状态示出调整驱动器以说明所述支撑的逐步切换，
图6：示出旋转速度/转矩图，其中示出不同控制的调整驱动器和所得的支撑转矩的电机特性曲线，
图7：示出用于控制/调节前面的图中的调整和/或驱动单元的调整驱动器的控制装置的示意性说明，
图8：示出具有用于测量甚至处于静止时所引发的转矩的转矩测量装置的调整驱动单元的示意性部分截面图，其中在部分视图(a)中，包含测量凸缘作为在制动器与调整驱动单元的电机之间的转矩测量装置，并且在部分视图(b)中，在定子和/或电机壳体与连接凸缘之间包含对应的测量凸缘，并且在部分视图(c)中，示出负载传感器的设置，以及
图9：示出在风力发电站的调整和/或驱动单元上引发外加负载的风场的透视示意性说明，其中除了风场的地形表示之外，给出了静止系统中的相关联的风速变化的图解说明，以及风力发电站的转子叶片的共旋转系统中的风速变化的图解表示。
具体实施方式
如图1中所示，风力发电站1的转子3可以围绕水平转子轴线可旋转地安装在短舱24和/或汽轮机房上，以使得能够相对于风向来将转子3定向，所述短舱和/或汽轮机房可以设置在塔2上并且围绕竖直轴线旋转。可以通过常规的方式将发电机、发电机的控制组合件以及额外的能量转换器组合件和辅助组合件收容在所述短舱24中。
围绕水平转子轴线可旋转地安装在短舱24上的转子轮毂4以一种方式承载围绕转子叶片纵轴可旋转地安装在转子轮毂4上的多个转子叶片5，使得转子叶片的叶片角度或者俯仰角度可以适应操作条件，尤其适应风速和风力发电站的发电状态。为此，可以通过本身已知的方式来包含俯仰调整单元和/或驱动单元。
为了使短舱24达到所要的角位置，即，使所述短舱移动到所要的方位角，在塔2与短舱24之间包含调整和/或驱动单元20，所述调整和/或驱动单元被设计和预先组装成方位安装模块，并且包括方位轴承7，所述方位轴承相对于塔2提供短舱24的竖直旋转轴线。所述方位轴承7在此情况下可以呈大直径回转环和/或大直径平面轴承的形式，并且可以包括例如通过图4(a)中示出的平面轴承10或者图4(b)中示出的辊轴承110而安装的两个轴承环8和9，以在相反的方向上相对于彼此旋转。
上文提及的轴承环8和9(任选地，模块壳体环与其刚性附接)界定大致圆柱形内部，在所述圆柱形内部中容纳多个调整驱动器11以使轴承环8和9彼此相反地旋转，并且所述轴承环具有用于在塔2和/或短舱24或者支承所述短舱的塔区段上附接的合适的连接构件。
如图4的部分视图(a)示出，举例来说，调整驱动器11可以附接到两个轴承支撑件21，所述两个轴承支撑件彼此间隔开并且可以被设计成具有(例如)板状。调整驱动器11可以包括电动机22，所述电动机经由齿轮单元23来驱动与刚性地连接到两个轴承环中的另一者的冠状齿轮26啮合的小齿轮25，使得小齿轮25的旋转导致两个轴承环8和9在相反的方向上的旋转。
如图4的部分视图(b)示出，调整驱动器11的输出齿轮25中的每一者还可以有利地被支撑和/或安装在两侧上，具体来说，至少大致对称地安装。在此情况下，在齿轮单元侧上提供的轴承L1可以支撑轴W，所述轴W支承调整驱动器11的壳体(尤其是其齿轮单元壳体)中的小齿轮25。除了齿轮单元侧上的此轴承L1之外，可以通过第二轴承L2来支撑支承小齿轮25的轴W，所述第二轴承位于小齿轮25的远离齿轮单元23的侧上。原则上还可以在齿轮单元壳体的一部分中提供此额外的轴承L2，并且在所述部分上支撑所述轴承。然而，如图4的部分视图(b)示出，所述轴承L2还可以设置在方位模块A的区段中，以便将小齿轮25和/或轴W直接支撑在方位模块上。为此，方位模块A可以具有轴承杯状物T0，所述轴承杯状物延伸到塔2中，并且调整驱动器11可以与前述轴W一起插入到所述轴承杯状物中。替代地，安装和/或连接接口可以置于其它地方。举例来说，图4(b)中示出的输出轴W可以形成组合件，所述组合件经由轴承L1和L2而集成到方位模块A中，并且所述组合件通过齿条而与调整驱动器11的输出元件(例如，末端齿轮级的行星架)啮合。
有利的是，可以将在小齿轮25的两侧上提供的轴承L1和L2直接支撑在方位模块A的结构支撑部分上，以便实施直接的力流动。
在根据图4(b)的实施例的运动学逆转中，还将可能以类似的方式不将调整驱动器11附接到方位模块，而是附接到方位模块所连接到的塔模块。
此外，将可能倒转在图4(b)中示出的设置，并且可以说是倒置地定位调整驱动器11，如图2中以类似的方式进行说明。
图4(c)的部分视图示出具有悬置的调整驱动器设置的另一安装选项，其中在驱动小齿轮定位在顶部处的情况下安装调整驱动器，使得输出轴W从小齿轮25向下延伸到定位在小齿轮25下方的齿轮单元23。电动机22继而可以位于齿轮单元23下方。
悬置的调整驱动器11在此情况下随后保持在于部分视图4(d)中示出的轴承环9a上，举例来说，所述轴承环可以附接到塔的上端并且连接到固定轴承环9，其中螺栓连接B可以同时使轴承环9和9a彼此紧固并且紧固到塔(参看图4(c))。在图4(c)中示出的两个变体彼此不同之处在于，由小齿轮25驱动的可旋转的轴承环8通过辊轴承或者通过平面轴承而被支撑在固定轴承环9上。例如，如在右侧上并且通过在那里示出的平面轴承组合件所说明，可以相对于一个或两个部分9和9a来实施所述支撑。
如通过部分视图4(d)所说明，轴承环9a可以具有凹部，可以在调整驱动器的纵轴的方向上将调整驱动器11推动或者插入到所述凹部中，并且具体来说，可以从底部拔出和/或向上插入。另外，所述轴承环9a可以具有多个螺栓凹部以允许插入螺栓连接B的螺栓。
部分视图4(e)的截面图示出安放在轴承环9a的凹部中的调整驱动器11和螺栓连接B，其中，如部分视图4(f)示出，可以(例如)通过每第六个螺栓孔中的螺栓将调整驱动器11的轴承环9a预先组装在轴承环9上，其中可以包含螺纹以便实现所述预先组装。在塔上进行安装期间，随后可以通过螺母来设定和固定所有螺栓，如图4(f)的右边部分所示。
根据部分视图4(g)，将要旋转的轴承环8还可以形成外部环，而固定轴承环9可以设置在内部上。
如部分视图4(h)示出，轴承环9a还可以具有朝向一侧开放的凹部Z，具体来说，朝向内部开放，可以相对于调整驱动器的纵轴将所述调整驱动器横向地插入到所述凹部中。如果以水平定向来安装轴承环和/或杯状物9a，那么可以将调整驱动器2水平地插入到凹部Z中。调整驱动器2可以具有充分大的颈圈(在所说明的实施例中是椭圆形的)，所述颈圈覆盖狭槽形或凹口状凹部Z(参看图4(h))。
如图2中所示，可以通过若干不同的方式来安装调整驱动器2，和/或预先组装的方位模块可以采用不同的安装位置，例如，使得小齿轮25位于电动机22上方和/或位于安装模块27的上部边缘区段上。替代地，还可以实施颠倒的安装配置，其中驱动小齿轮处于底部处和/或处于安装模块27的下端区段上(参看图2)。根据安装模块的安装位置，调整驱动器11可以与塔2固定设置，或者设置成与短舱24共同旋转。
调整驱动器11可以仅附接到一个保持支撑件或轴承支撑件21，或者如图4中所示，附接在彼此间隔开的两个轴承支撑件21上。
如图3中示出，可以包含彼此相对设置的调整驱动器，使得调整驱动器11的子组在顶部上具有小齿轮，和/或在安装模块27的上端区段上具有小齿轮25，并且另一组调整驱动器在底部上具有小齿轮25。
如图7中所示，其中举例示出仅两个调整驱动器11，也可以集成到安装模块27中的控制装置12可以具有用于每个电机的多个旋转速度控制器18a和18b，此类专用的旋转速度控制器在功能上分配给每个调整驱动器11。用于每个电机的这些旋转速度控制器18a和18b可以被设计成(例如)比例控制器，并且可以包括下游限制级28，所述下游限制级可以限制指定给调整驱动器11的目标转矩Mtarg。用于每个电机的前述旋转速度控制器向所述旋转速度控制器分别被分配到的调整驱动器11指定转矩，并且接收相应的调整驱动器11的所测得的旋转速度ωcurr。
更高级旋转速度控制器19向用于每个电机的每个旋转速度控制器18a和18b预先指定目标旋转速度ωtarg。不同目标旋转速度的预先指定使得有可能实现如图6中说明的支撑。用于每个电机的旋转速度控制器18a和18b可能会影响相应的调整驱动器11的特性，进而使得调整驱动器更柔顺或更具响应性，从而相应地保护齿轮单元并且使得齿轮单元能用更长时间，或者，只是实现更强烈的支撑。
在此情况下，两个调整驱动器11的目标旋转速度可以相差约100转/分钟到500转/分钟，或者甚至可能相差更大的程度，例如，相差3000转/分钟或者甚至更多，其中可以通过用于每个电机的速度控制器18a和18b来修改电机特性，特别是使其更平坦。如图6中说明，有可能通过调整电机特性来实现支撑转矩ΔM，可以根据预先指定的不同的目标旋转速度来使所述电机特性移位。
更高级旋转速度控制器19在此情况下还可以被设计成比例控制器，并且可以与用于每个电机的旋转速度控制器18a和18b一起形成支撑调整装置14，可以通过所述支撑调整装置以所要的方式来可变地调整调整驱动器的支撑，如上文详细阐释。
如图7中所示，更高级控制器19在此情况下可以在其输入端处接收标称方位角和/或目标方位调整的目标信号
Figure BDA0001722406130000201
和对应的电流信号
Figure BDA0001722406130000202
，所述信号随后被转换为用于每个电机的旋转速度控制器的目标旋转速度ωtarg。在此情况下，更高级控制器19可以考虑到外加负载，其中尤其可以考虑风信号(例如，风速Vwind)和/或从所述风信号得到或者与所述风信号相关的可能的风转矩，所述风转矩作用在短舱和/或转子上。由此，确定用于每个电机的各个旋转速度控制器18的目标旋转速度的扩展和/或不同的目标旋转速度，以便以所要的方式来调整支撑。
如图5中说明，在此情况下，支撑调整装置14可以改变在目标旋转方向上驱动调整的调整驱动器11的数目，以及抵抗此类调整的调整驱动器11的数目。举例来说，在来回改变的风载以及整体等边和/或对称的负载的情况下，可以在目标旋转方向上工作的调整驱动器的数目与在与所述目标旋转方向相反地工作的调整驱动器的数目相同(参看图5的左上角的说明，其中三个调整驱动器11与三个调整驱动器11相抵地操作)。在此情况下，在一个旋转方向上操作的调整驱动器划有左影线(即，使用从右下到左上的影线)，而在相反的方向上操作和/或制动的调整驱动器划有右影线，从而在图5中说明逐组支撑以及其变化性。
然而，根据风载和/或负载和/或所要的支撑，可以实施其它星座，例如五对一、四对二，或者六对零(参看图5和其它部分视图)。
根据风场的形成以及转子相对于风场的位置，可能会出现不同的风载和负载幅度。如图9中说明，经由相关的横截面(例如，转子叶片扫过的横截面)会看到，风场一般是不均匀的。而是，其在那个横截面中的不同点处展现不同的风速，其中风速可能会在高度上以及穿越所述横截面时增加。如图9的两个图解表示所说明，固定系统中的风速变化暗示着转子叶片的共旋转系统中的由此得到的风速变化。
虽然当在特定时间点观测(有限的)横截面时风场可能在此有限的横截面中具有大致均匀的风向，即，在横截面上几乎不变的风向，但基本上特征在于，在随时间观测时的使风向旋转的不同风速也变得相关。
非对称(即，基本上单边)的风载主要是由于到达转子的倾斜流而出现，所述倾斜流可能会(例如)在风向旋转时出现。
负载幅度主要是由于转子表面上的风速的不均匀分布而引起，如图9说明。在图9中，例如，风速在右上角最高。每当转子叶片穿过右上扇区中的此较高风速时，这会在方位驱动器上产生转矩。为了能够更好地控制这些波动，调整和/或驱动单元可以通过在一开始详细阐释的方式来支撑调整驱动器11，并且基于也在引言中阐释的参数来可变地控制所述支撑。
如图8(a)和8(b)示出，调整驱动器可以具有制动器B，以便能够在电机M静止时减轻所述电机和/或能够在达到角位置时维持所述角位置。然而，如在一开始所阐释，调整和/或驱动单元原则上还可以通过让调整驱动器11自身和/或它们的电机保持静止而保持静止，而不需要此类制动器B的动作。
为了能够精确地测量在静止时作用的负载，甚至在切断电机M时测量所述负载，可以向调整驱动器11分配例如呈测量凸缘102的形式的转矩测量装置101。图8(a)示出在制动器B的制动器壳体与电机M的固定电机壳体之间的此类测量凸缘102的安装变体。
替代地，还可以在电机M的电机壳体与连接凸缘103之间包含此类测量凸缘102，以便测量作用在电机壳体与所述连接凸缘之间的转矩。此类安装变体具有以下优势：甚至在释放制动器B时也可以确定转矩，即，当在电机操作期间经由电机M的空气间隙在输出轴与电机壳体之间传输转矩时。
如图8(c)示出，作为将所提及的转矩测量装置101用作负载确定装置110的替代或补充，还可以在调整驱动器2中的每一者上提供传感器元件111，所述传感器元件也可以甚至在驱动器旋转和/或移动时测量负载和/或转矩和/或力。此类测量元件111可以特别各自被分配给调整驱动器2的输出轴W，以便能够测量输出小齿轮与齿轮单元之间的负载。前述测量元件111可以包括用于测量轴的扭转的扭力计，或者测力计或者应变计等，以便测量负载相关的力和/或转矩和/或变形。
前述负载确定装置110在此情况下形成过载保护装置112的部分，所述过载保护装置保护个别调整驱动器2免于过载，并且向控制装置12报告相应的调整驱动器2的相应的负载状态，所述控制装置控制调整驱动器2并且将驱动转矩可变地分布到多个调整驱动器2。
如果从一个或多个负载确定装置110接收到指示一个或多个调整驱动器2正达到过载状态的负载信号，那么控制装置12改变对调整驱动器2的控制并且向调整驱动器产生控制命令，使得调整驱动器以一种方式运作以使得所有驱动器在它们的容许范围内操作。限制和/或减小将要达到过载的调整驱动器的驱动转矩。以一种方式控制尚未接近达到过载的至少一个其它调整驱动器2，使得至少一个其它调整驱动器在所述调整驱动器是在与达到过载的调整驱动器相同的方向上工作的情况下会被更多地加载，或者在所述调整驱动器是抵抗达到过载的驱动器的情况下会不那么强地支撑，如上文阐释。所述控制装置12在此情况下经由旋转速度控制器18而操作和/或改变其它控制参数，如上文针对驱动器的支撑而阐释。
如果基于控制的介入不够，那么过载保护装置112还可以采取其它措施，例如，启动在图8(a)和图8(b)中示出的制动器B，尤其用于排除对调整驱动器2的机械锁定而不会出现进一步的损坏。
此外，调整驱动器2还可以尤其在输出轴W的区域中具备预定断裂点，如图8(c)中所示，其中参考数字S示出输出轴W中的呈凹口的形式的预定断裂点。

Claims (53)

1.一种调整和/或驱动单元，所述调整和/或驱动单元具有可以相对于彼此旋转的两个组合件(8、9)、用于使所述两个组合件(8、9)相对于彼此旋转的至少两个调整驱动器，以及用于控制所述调整驱动器的控制装置(12)，其特征在于，所述控制装置(12)被设计成将驱动转矩(M)不同地分布到所述调整驱动器，使得当所述组合件在目标旋转方向上旋转和/或处于静止时，使用在一个旋转方向上的转矩操作至少一个调整驱动器，并且使用在相反的旋转方向上的转矩操作至少一个调整驱动器，以便支撑所述调整驱动器，其中，所述控制装置(12)具有：负载确定装置(13)，用于确定所述组合件(8、9)上的可变外加负载；以及支撑调整装置(14)，用于根据正被调整的所述组合件(8、9)上的所述可变外加负载来可变地调整所述调整驱动器的支撑的强度；其中，所述支撑调整装置(14)被适配成在存在增加的外加负载和/或增加的负载波动时以逐步或连续的方式增加所述调整驱动器的所述支撑。
2.根据权利要求1所述的调整和/或驱动单元，所述调整和/或驱动单元用于调整风力发电站汽轮机房(24)的方位角。
3.根据权利要求1或2所述的调整和/或驱动单元，其中，所述负载确定装置(13)具有用于检测风速的风检测装置(15)，并且所述支撑调整装置(14)被设计成在所述风速变大时增加所述调整驱动器的所述支撑。
4.根据权利要求1或2所述的调整和/或驱动单元，其中，所述负载确定装置(13)具有用于检测风向和/或风载的风检测装置(15)，并且所述支撑调整装置(14)被设计成在风载来回变化时实施对称支撑，其中使用在一个旋转方向上的转矩操作的调整驱动器与使用在相反的旋转方向上的转矩操作的所述调整驱动器的数目相同，并且当风载在一侧上导致所述调整驱动器的加载时实施非对称支撑，其中使用在一个旋转方向上的转矩操作的调整驱动器多于使用在相反的旋转方向上的转矩操作的所述调整驱动器，或者使用在一个旋转方向上的转矩操作的调整驱动器少于使用在相反的旋转方向上的转矩操作的所述调整驱动器。
5.根据权利要求1或2所述的调整和/或驱动单元，其中，所述负载确定装置(13)具有用于确定出现在所述调整驱动器中的至少一者上的负载幅度的负载幅度确定器，并且所述支撑调整装置(14)被设计成在所述负载幅度变大时增加所述调整驱动器的所述支撑。
6.根据权利要求1或2所述的调整和/或驱动单元，其中，所述负载确定装置(13)具有用于确定所述调整驱动器的平均转矩的转矩确定器，并且所述支撑调整装置(14)被设计成根据所述平均转矩来修改所述调整驱动器的所述支撑。
7.根据权利要求6所述的调整和/或驱动单元，其中，所述支撑调整装置(14)被设计成当在一个旋转方向上的所述平均转矩更剧烈地增加从而指示所述调整和/或驱动单元上的所述负载的片面性时更加不对称地支撑所述调整驱动器。
8.根据权利要求7所述的调整和/或驱动单元，其中，所述更加不对称地支撑所述调整驱动器是指在一个方向上操作更大数目的调整驱动器和/或在相反的旋转方向上操作更小数目的调整驱动器。
9.根据前述权利要求1或2所述的调整和/或驱动单元，其中，所述负载确定装置(13)具有用于检测至少一个转子叶片(5)的叶片角度或俯仰角度的叶片角度检测装置(16)，并且所述支撑调整装置(14)被设计成依据检测到的所述俯仰角度来调整所述调整驱动器的所述支撑的所述强度。
10.根据前述权利要求9所述的调整和/或驱动单元，其中，所述调整所述调整驱动器的所述支撑的所述强度是指针对在较高的风速和/或较高的系统输出下使用的俯仰角度比针对在较低的风速和/或较低的系统输出下使用的俯仰角度实施更强的支撑。
11.根据前述权利要求10所述的调整和/或驱动单元，其中，所述负载确定装置(13)包括用于确定风力发电站输出的系统输出确定装置(17)，并且所述支撑调整装置(14)被设计成根据所确定的系统输出来可变地调整所述调整驱动器的所述支撑的所述强度。
12.根据前述权利要求1或2所述的调整和/或驱动单元，其中，所述可变地调整所述调整驱动器的所述支撑的所述强度是指针对较高的系统输出而实施较强的支撑，并且针对较低的系统输出而实施较弱的支撑。
13.根据前述权利要求1或2所述的调整和/或驱动单元，其中，所述负载确定装置(13)被设计成在所述调整和/或驱动单元静止期间确定所述调整和/或驱动单元和/或其调整驱动器上的所述外加负载。
14.根据前述权利要求6所述的调整和/或驱动单元，其中，包含用于使所述调整驱动器在制动操作与电机操作和/或电机操作与制动操作之间切换的切换控制装置，用于监测在所述调整驱动器上引发的转矩，并且用于在最小转矩的阶段和/或在与所述平均转矩相比较低的转矩的阶段中执行切换操作。
15.根据前述权利要求1或2所述的调整和/或驱动单元，其中，所述支撑调整装置(14)被设计成通过以下操作来调整所述调整驱动器的所述支撑的所述强度：修改使用在一个旋转方向上的转矩操作的调整驱动器的数目和/或修改使用在相反的旋转方向上的转矩操作的调整驱动器的数目。
16.根据前述权利要求1或2所述的调整和/或驱动单元，其中，所述支撑调整装置(14)被设计成通过以下操作来调整所述调整驱动器的所述支撑的所述强度：可变地修改所述调整驱动器的目标旋转速度(ωtarg,mot)的扩展。
17.根据权利要求1或2所述的调整和/或驱动单元，其中，所述支撑调整装置(14)被设计成向所述调整驱动器中的至少一者预先指定目标旋转速度(ωtarg,mot)，所述目标旋转速度与向至少一个其它调整驱动器预先指定的所述目标旋转速度(ωtarg,mot)相差100转/分钟到500转/分钟。
18.根据权利要求1或2所述的调整和/或驱动单元，其中，所述支撑调整装置(14)被设计成修改所述调整驱动器的电机特性。
19.根据权利要求1或2所述的调整和/或驱动单元，其中，所述支撑调整装置(14)被设计成向所述调整驱动器中的至少一者预先指定目标转矩(Mtarg1)，所述目标转矩与向至少一个其它调整驱动器预先指定的至少一个其它目标转矩(Mtarg2)相差至少10N m。
20.根据前述权利要求19所述的调整和/或驱动单元，所述目标转矩与向至少一个其它调整驱动器预先指定的至少一个其它目标转矩(Mtarg2)相差15N m到40N m。
21.根据权利要求1或2所述的调整和/或驱动单元，其中，用于多个所述调整驱动器的每个控制装置(12)具有：用于每个电机的旋转速度控制器，所述旋转速度控制器向相应的相关联的调整驱动器预先指定转矩，并且接收所述相关联的调整驱动器的当前旋转速度；以及更高级旋转速度控制器(19)，所述更高级旋转速度控制器是用于每个电机的所述旋转速度控制器的上级，并且被设计成向用于每个电机的所述旋转速度控制器预先指定目标旋转速度。
22.根据权利要求21所述的调整和/或驱动单元，其中，所述更高级旋转速度控制器(19)具有用于接收多个输入信号以及风速信号(Vwind)与转矩信号(MWind)的输入通道，所述多个输入信号包括将要旋转的所述组合件(9)的至少一个目标旋转角度
Figure FDA0002502485290000041
并且所述更高级旋转速度控制器被设计成依据所述目标旋转角度
Figure FDA0002502485290000042
所述风速(VWind)和所述转矩(MWind)来确定用于每个电机的所述旋转速度控制器的所述目标旋转速度(ωtarg)。
23.根据权利要求21所述的调整和/或驱动单元，其中，用于每个电机的所述旋转速度控制器被设计成根据由所述更高级旋转速度控制器(19)预先指定的目标速度来修改所述相关联的调整驱动器的电机特性。
24.根据前述权利要求23所述的调整和/或驱动单元，其中，所述修改所述相关联的调整驱动器的电机特性是指在增加目标旋转速度扩展之后使所述电机特性变平。
25.根据权利要求1所述的调整和/或驱动单元，其中，负载确定装置(110)在功能上被分配给所述调整驱动器中的每一者以确定作用在相应的所述调整驱动器上的所述负载，其中所述控制装置(12)被设计成从所述负载确定装置(110)接收负载信号，并且在接收到指示调整驱动器达到过载的负载信号之后修改去向所述调整驱动器的驱动转矩的分布，使得减轻达到过载的所述调整驱动器(11a)或者至少没有任何进一步加载，并且以支承的方式更重地加载或者以较少支撑的方式加载至少一个其它调整驱动器。
26.根据权利要求1或2所述的调整和/或驱动单元，其中，所述负载确定装置(110)各自具有用于测量作用在相应的所述调整驱动器的输出轴(W)上的所述负载的至少一个传感器元件(111)。
27.根据权利要求26所述的调整和/或驱动单元，其中，所述传感器元件(111)具有力测量元件和/或转矩测量元件和/或应变测量元件和/或扭力测量元件。
28.根据权利要求1或2所述的调整和/或驱动单元，其中，至少一个调整驱动器具备用于在所述调整和/或驱动单元静止时确定在所述调整驱动器上引发的所述转矩的转矩确定装置(101)。
29.根据权利要求28所述的调整和/或驱动单元，其中，所述转矩确定装置(101)包括设置在制动壳体与电机壳体之间的测量凸缘(102)，和/或设置在电机壳体与所述调整驱动器的连接凸缘之间的测量凸缘(102)。
30.根据权利要求中28所述的调整和/或驱动单元，其中，所述转矩确定装置具有用于在所述调整驱动器处于静止时确定输出齿轮、的旋转的旋转角度传感器。
31.根据前述权利要求30所述的调整和/或驱动单元，其中，所述输出齿轮是输出小齿轮(25)。
32.根据前述权利要求25或30所述的调整和/或驱动单元，其中，所述控制装置(12)被设计成根据过载保护的考虑因素来分布所述驱动转矩，并且在所述过载保护需要修改支撑的分布的情况下修改支撑的所述分布。
33.根据权利要求25或30所述的调整和/或驱动单元，其中，所述控制装置(12)被设计以使得为了过载保护的目的尽可能少地修改驱动转矩的所述分布，并且仅修改至保护调整驱动器免受过载所需的程度。
34.根据权利要求1或2所述的调整和/或驱动单元，其中，在基于控制的过载保护完全耗竭之后，启动制动器(B)以保持和/或制动调整驱动器。
35.根据权利要求1或2所述的调整和/或驱动单元，其中，所述调整驱动器各自包括至少一个电动机。
36.根据权利要求1或2所述的调整和/或驱动单元，其中，所述至少两个调整驱动器、可以相对于彼此旋转的所述两个组合件(8、9)以及所述控制装置形成预先组装的安装模块，其中，可以相对于彼此旋转的所述两个组合件(8、9)具有用于连接到其它系统组件的连接构件。
37.根据权利要求1或2所述的调整和/或驱动单元，其中，可以相对于彼此旋转的所述组合件(8、9)形成大直径回转环和/或大直径平面轴承的轴承环，并且所述调整驱动器设置在由所述轴承环限定的内部空间内。
38.根据权利要求37所述的调整和/或驱动单元，其中，所述大直径回转环和/或平面轴承形成方位轴承(7)，所述方位轴承在一侧上具有用于连接到风力发电站(1)的塔(2)的连接构件，并且在另一侧上具有用于连接所述风力发电站(1)的汽轮机房(24)和/或连接支撑所述汽轮机房(24)的塔区段的连接构件。
39.根据权利要求1或2所述的调整和/或驱动单元，其中，紧固到所述组合件(8)中的一者的至少一个所述调整驱动器具有驱动齿轮，所述驱动齿轮与固定到另一组合件(9)的环处于滚动啮合，并且所述环被所述驱动齿轮的两侧上的至少两个轴承(L1、L2)支撑。
40.根据权利要求39所述的调整和/或驱动单元，其中，所述驱动齿轮是小齿轮(25)。
41.根据权利要求39所述的调整和/或驱动单元，其中，所述另一组合件(9)的环是指冠状齿轮。
42.根据权利要求39所述的调整和/或驱动单元，其中，所述环被所述驱动齿轮的两侧上的至少两个轴承(L1、L2)至少对称地支撑。
43.根据权利要求39所述的调整和/或驱动单元，其中，所述两个轴承(L1、L2)被直接或间接地附接到所述调整驱动器所附接到的所述组合件(8)。
44.根据权利要求39所述的调整和/或驱动单元，其中，承载所述驱动齿轮的轴被设计成可以通过可拆卸和/或传输转矩的方式连接到所述调整驱动器的齿轮单元和/或电机。
45.根据权利要求44所述的调整和/或驱动单元，其中，所述驱动齿轮是小齿轮(25)。
46.根据权利要求44所述的调整和/或驱动单元，其中，承载所述驱动齿轮的轴(W)被设计成能够插入到所述齿轮单元和/或电机中。
47.根据前述权利要求1或2所述的调整和/或驱动单元，其中，用于确定作用在处于静止的所述调整驱动器上的所述负载转矩的转矩确定装置在功能上被分配给所述调整驱动器中的至少一者。
48.根据权利要求28所述的调整和/或驱动单元，其中，所述转矩确定装置包括转矩测量凸缘，所述转矩测量凸缘被设置在所述调整驱动器的电动机的定子与制动器之间，或者设置在所述定子与所述调整驱动器的连接凸缘之间。
49.一种风力发电站，所述风力发电站具有根据前述权利要求中任一项所述的调整和/或驱动单元。
50.一种用于控制根据权利要求1至48中任一项所述的调整和/或驱动单元的方法，其中，在所述组合件相对于彼此旋转和/或在所述组合件静止时，控制所述调整驱动器中的至少一者，使得所述调整驱动器产生在旋转方向上的转矩，并且控制至少一个其它调整驱动器，使得所述调整驱动器产生在相反的另一旋转方向上的转矩，以便在所述组合件旋转时使所述调整驱动器彼此相抵地支撑，其特征在于，根据被调整的所述组合件上的可变外加负载和/或根据所述调整驱动器对此类可变外加负载的响应来可变地调整所述调整驱动器彼此相抵的所述支撑的强度。
51.一种用于控制根据权利要求1至48中任一项所述的调整和/或驱动单元的方法，其中，通过负载确定装置(110)来监测个别调整驱动器的个别负载，其特征在于，当出现指示调整驱动器(11a)达到过载的负载信号时，修改控制装置(12)对所述调整驱动器的控制，使得修改去往所述个别调整驱动器的驱动转矩的分布，其中，减轻或至少不进一步加载达到过载的所述调整驱动器(11a)，并且以支承的方式更重地加载或者以较少支撑的方式加载至少一个其它调整驱动器。
52.一种用于控制根据权利要求49所述的调整和/或驱动单元的方法，其中，在所述组合件相对于彼此旋转和/或在所述组合件静止时，控制所述调整驱动器中的至少一者，使得所述调整驱动器产生在旋转方向上的转矩，并且控制至少一个其它调整驱动器，使得所述调整驱动器产生在相反的另一旋转方向上的转矩，以便在所述组合件旋转时使所述调整驱动器彼此相抵地支撑，其特征在于，根据被调整的所述组合件上的可变外加负载和/或根据所述调整驱动器对此类可变外加负载的响应来可变地调整所述调整驱动器彼此相抵的所述支撑的强度。
53.一种用于控制根据权利要求49所述的调整和/或驱动单元的方法，其中，通过负载确定装置(110)来监测个别调整驱动器的个别负载，其特征在于，当出现指示调整驱动器(11a)达到过载的负载信号时，修改控制装置(12)对所述调整驱动器的控制，使得修改去往所述个别调整驱动器的驱动转矩的分布，其中，减轻或至少不进一步加载达到过载的所述调整驱动器(11a)，并且以支承的方式更重地加载或者以较少支撑的方式加载至少一个其它调整驱动器。
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