CN108779760B - 风力发电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种风力发电设备，其具有能通过风力旋转的转子(6)，所述转子具有转子轮毂(10)和至少一个可旋转地支承在所述转子轮毂上的转子叶片(11)，所述风力发电设备具有上级的运行控制装置(15)和与所述运行控制装置通信连接的叶片角调节系统(16)，所述叶片角调节系统具有可用于紧急关停风力发电设备的部件，借助所述叶片角调节系统能够使转子叶片(11)相对于转子轮毂(10)旋转并且因此定位在不同的叶片角位置中，其中，用于定位转子叶片的控制指令(54)能够从运行控制装置(15)发送至叶片角调节系统(16)，并且叶片角调节系统(16)在风力发电设备的正常运行中遵循所述控制指令(54)并且相应地定位转子叶片(11)，并且其中，叶片角调节系统(16)附加地具有能够与正常运行并行地工作的监测单元(50)，借助所述监测单元能够检验所述部件或者一部分所述部件的功能性。

Description

风力发电设备
本发明涉及一种风力发电设备，其具有能通过风力旋转的转子，所述转子具有转子轮毂和至少一个可旋转地支承在所述转子轮毂上的转子叶片，所述风力发电设备具有上级的运行控制装置和与所述运行控制装置通信连接的叶片角调节系统，所述叶片角调节系统具有可用于紧急关停风力发电设备的部件，借助所述叶片角调节系统能够使转子叶片相对于转子轮毂旋转并且因此定位在不同的叶片角位置中，其中，用于定位转子叶片的控制指令能够从运行控制装置发送至叶片角调节系统，并且叶片角调节系统在风力发电设备的正常运行中遵循所述控制指令并且相应地定位转子叶片。本发明还涉及一种检验可用于紧急关停风力发电设备的部件的功能性的方法。
为了紧急关停风力发电设备，将所述风力发电设备转换到安全的设备状态中，方式为通过叶片角调节系统(变桨系统)将一个或多个转子叶片围绕其叶片轴线旋转至定义的叶片角位置。安全的设备状态通常只在以下情况下实现，即至少一个转子叶片可以旋转至定义的叶片角位置，所述定义的叶片角位置也称为安全的叶片角位置或者顺桨位置。即使在存在不同干扰、例如网络电压故障或者转子的转速过快时，也无论如何必须实现所述安全的设备状态。变桨系统以至少一个紧急关停控制信号的形式获得形成这种状态的要求，所述紧急关停控制信号尤其称为EFC信号(Emergency Feather Command：紧急顺桨指令)。所述信号也能够以多个冗余信号的形式可供使用。所述信号尤其由风力发电设备的至少一个或多个主管机构提供。
在紧急关停(EFC运行)期间可能需要系统的一些部件(例如构件、电路部分)，它们在正常的叶片角调节运行(变桨运行)中不被使用并且因此不能检测其功能性和可使用性。但按照当前的准则和法规，要求能够达成关于安全性机构的可使用性和功能性的连续报告。出于此原因，当前通过风力发电设备的上级的运行控制装置循环地触发EFC运行。针对该要求，风力发电设备的所有叶片必须以定义的速度和方向围绕其叶片轴线旋转并且在终端开关(亦称“限位开关”)被操作时才允许停止。在此，所述终端开关或者冗余设置的终端开关这样机械地安装，使得其操作在到达安全状态时实现。上级的运行控制装置在EFC运行期间观察变桨系统的运行并且由此推导出关于功能性的报告。风力发电设备的循环式关停的频率在实践中是可变的，但处于约每周一次的范围内。
出于冗余的原因，通常每个转子叶片安装两个终端开关，其中，只在第一终端开关失灵时，才开启或者操作第二终端开关。风力发电设备通常不能以其转子叶片自动地离开配属于第二终端开关的叶片角位置，因此技术人员必须在现场首先消除第一终端开关处的损坏并且之后手动地运行设备。也就是循环式停机的方法只能满足第一终端开关的测试，其中，设备在第一终端开关在测试期间失灵的情况下最终停止在第二终端开关处。
相应的变流器或者每个轴的相应控制装置通过一个或多个旋转角传感器或者例如绝对值传感器的传感器检测相应的叶片角。因此，在反馈回多个叶片角度值时可以例如检验轴断裂或者由冗余的角信息彼此进行可信性检验。变桨系统在当今通常这样设计，从而通过具有电容式中间电路的变流器进行叶片角调节，以便总是确保受控的运行并且避免不必要的叶片负载。在此，中间电路一方面通过受控的或者不受控的整流器与电网连接，并且另一方面通过二极管与电能存储器连接。而在之前具有自换向的直流电机的系统中，则可与之相反地通过直接的电池运行实现EFC运行。
为了在安全性功能的循环检验中覆盖或满足最差的情况，必须模拟断电情况，从而使变桨系统由电能存储器供电。由此确保了变桨系统在使用为了安全关停所必要的所有开关、构件和部件的情况下运行。如之前已经提到的，通过以下方式检验安全性功能，即以测试的方式通过上级的运行控制装置触发EFC请求。这使得整个风力发电设备为了所述测试而停止。
在测试期间还有直至再次达到运行状态之前，风力发电设备不能产生能量或者只能产生很少的能量。因此，技术上的设备可使用性在此期间降低，这直接影响了经济上的分期偿还。风力发电设备的预期可使用性在准备阶段协定的时间范围内可设法做到。在此，需要区分计划的暂停时间和未计划的暂停时间。计划的暂停时间在商业上预先从总时间中扣除。作为其它缺点，在紧急关停期间针对风力发电设备出现了提高的负载和提高的压力。因为这种循环式的更多负载导致更多磨损，所以认为在维护、服务和保养中同样出现提高的成本和耗费。
DE 10 2008 025 944 A1公开了一种风能设备，其具有转子、由转子驱动的用于产生电能的发电机，其中，转子具有至少一个能借助变桨装置调节的叶片，并且变桨装置包括能量供应单元和控制单元，所述能量供应单元具有电池和伺服驱动器。设置有负载模块，其使伺服驱动器在运行模式与检验模式之间切换，其中，在检验模式中，伺服驱动器形成用于电池的可预选的定义负载。伺服驱动器包括变流器和直流电机，其中，负载控制模块设计用于以可预设的电流加载直流电机，所述电流相应于定义的负载。此外设置卸载控制模块，其将作用在伺服驱动器上的电压在测试开始时降低至预先确定的电压水平。为此，尤其将中间电路卸载到电池电压水平。也设有电池监视器，其尤其在电池的电压状态方面监测电池。
负载模块使伺服驱动器在运行模式与检验模式之间切换，因此伺服驱动器在检验模式中不能在正常运行中工作。
由此出发，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种在正常运行中检验可用于紧急关停风力发电设备的部件的功能性的可能性。
该技术问题按本发明通过按权利要求1所述的风力发电设备并且通过按权利要求11所述的方法解决。本发明的优选扩展设计在从属权利要求和以下的说明中给出。
本文开头所述的风力发电设备具有能通过风力旋转的转子，所述转子具有转子轮毂和至少一个可旋转地支承在所述转子轮毂上的转子叶片，所述风力发电设备具有上级的运行控制装置和与所述运行控制装置通信连接的叶片角调节系统，所述叶片角调节系统具有可用于紧急关停风力发电设备的部件，借助所述叶片角调节系统能够使转子叶片相对于转子轮毂旋转并且因此定位在不同的叶片角位置中，其中，用于定位转子叶片的控制指令能够从运行控制装置发送至叶片角调节系统，并且其中，叶片角调节系统在风力发电设备的正常运行中遵循所述控制指令并且相应地定位转子叶片，所述风力发电设备按照本发明通过以下方式扩展设计，即叶片角调节系统附加地具有能够与正常运行并行地工作的监测单元，借助所述监测单元能够检验所述部件或者一部分部件的功能性。
因为监测单元能够与正常运行并行地工作，所以借助监测单元可以在正常运行中和/或与正常运行并行地检验所述部件或者一部分部件的功能性。例如，转子叶片在正常运行中相对于转子轮毂旋转和/或尤其借助叶片角调节系统使转子叶片相对于转子轮毂旋转。
优选通过或者借助监测单元，尤其在正常运行中和/或与正常运行并行地，可以将关于检验结果的信息发送至运行控制装置。
叶片角调节系统优选设置和/或固定在转子上或者转子内部。运行控制装置优选设置在转子外部。风力发电设备尤其具有机架，转子可旋转地支承在机架上。运行控制装置优选设置和/或固定在机架上。叶片角调节系统优选能够与转子共同地相对于运行控制装置旋转。转子有利地在正常运行中相对于机架旋转和/或转子有利地在正常运行中尤其通过风力相对于机架旋转。叶片角调节系统优选在正常运行中与转子共同地相对于运行控制装置旋转。优选地，运行控制装置尤其通过一个或多个通信线路与叶片角调节系统相连。通信线路例如包括旋转变压器或者滑环。风力发电设备优选包括与转子机械连接的发电机。发电机优选设置和/或固定在机架上。发电机尤其能够借助转子驱动或者由转子驱动。
按照一种扩展设计，在通过监测单元检测至少一个部件的功能性中的错误时，叶片角调节系统能够由运行控制装置控制，以便使转子叶片旋转至安全的叶片角位置中。这是有意义的，因为在存在错误时不再确保在紧急情况下到达安全的叶片角位置。在安全的叶片角位置中，转子叶片优选沿风向和/或平行于风向地定向。安全的叶片角位置例如也称为顺桨位置。
按照一种扩展设计，所述运行控制装置通过一个或者至少一个紧急关停控制线路与叶片角调节系统连接，通过所述紧急关停控制线路能够将一个或者至少一个紧急关停控制信号从运行控制装置发送至叶片角调节系统。部件优选包括紧急关停控制线路。此外，叶片角调节系统尤其包括紧急关停控制信号输入端，紧急关停控制信号可以输入所述紧急关停控制信号输入端。紧急关停控制线路优选连接在紧急关停控制信号输入端上。所述部件优选也包括紧急关停控制信号输入端。尤其为了检验紧急关停控制线路和/或紧急关停控制信号输入端在正常运行中的功能性，能够借助监测单元检验紧急关停控制信号的错误。紧急关停控制信号可以是直流电流或者直流电压信号。例如，紧急关停控制信号在正常运行中具有第一电平并且在应该进行风力发电设备的紧急关停时转换至第二电平。第一电平例如是H电平或者L电平。此外，第二电平例如是L电平或者H电平。然而在此存在的风险是，紧急关停控制信号由于功能受损而持续地保持在第一电平中并且不能再转换至第二电平。优选地，紧急关停控制信号是具有定义频率的周期性的和/或脉冲式的信号。叶片角调节系统和/或监测单元和/或紧急关停控制信号输入端有利地包括频率检测装置，借助所述频率检测装置可以检测紧急关停控制信号的频率。优选地，监测单元与紧急关停控制信号输入端和/或频率检测装置相连。尤其可以借助监测单元检测紧急关停控制信号的频率。优选地，为了检验紧急关停控制线路和/或紧急关停控制信号输入端在正常运行中的功能性，借助监测单元可以检验所述频率或者尤其借助监测单元可以至少检验紧急关停控制信号的频率。尤其在不存在紧急关停控制信号或者其频率与定义频率的偏差超过预设的程度时，在紧急关停控制信号中存在错误。通过紧急关停控制信号中的错误例如可以识别出紧急关停控制线路和/或紧急关停控制信号输入端中的错误。由此也可以识别出上述的功能受损。紧急关停控制线路例如包括至少一个旋转变压器或滑环或者通过至少一个旋转变压器或滑环导引。
按照一种设计方案，所述叶片角调节系统包括一个或者至少一个变流器和一个或者至少一个连接在变流器之后并且与转子叶片机械连接的电动机。叶片角调节系统优选还包括一个或者至少一个旋转角传感器装置，借助所述旋转角传感器装置能够检测转子叶片的叶片角位置。监测单元优选与旋转角传感器装置连接。尤其借助监测单元可以检测转子叶片的叶片角位置。电动机尤其与变流器优选通过导电的电动机连接线路导电连接。所述部件优选包括变流器和/或电动机和/或设置在电动机与转子叶片之间的机械连接和/或电动机连接线路。尤其能够借助监测单元检验转子叶片的叶片角位置的变化，以便检验所述部件在正常运行中的功能性。如果转子叶片的叶片角位置在正常运行中改变，则认为变流器和/或电动机和/或设置在电动机与转子叶片之间的机械连接和/或电动机连接线路是能工作的。叶片角调节系统优选还包括控制单元，借助所述控制单元尤其可以控制变流器。控制单元有利地与变流器相连。前述部件优选除了变流器和/或电动机和/或设置在电动机与转子叶片之间的机械连接和/或电动机连接线路也包括控制单元。监测单元尤其与控制单元相连。优选可以借助监测单元控制所述控制单元。尤其可以借助监测单元例如直接地或者在中间连接控制单元的情况下控制变流器。控制单元优选地包括所述监测单元或者所述监测单元的一部分。所述旋转角传感器装置有利地包括一个或者至少一个旋转角传感器，借助所述旋转角传感器能够检测转子叶片的叶片角位置。借助旋转角传感器例如可以检测电动机的电动机轴的旋转角位置和/或转子叶片的旋转角位置或者叶片角位置。
电动机优选是异步电动机、伺服电机、直流电机或者同步电动机，例如永磁体同步电动机。电动机尤其包括所述或者一个电动机轴，其优选机械地、尤其在中间连接一个或者至少一个传动机构的情况下与转子叶片连接。转子叶片优选借助叶片轴承可旋转地支承在转子轮毂上。设置在电动机与转子叶片之间的机械连接例如包括电动机轴和/或传动机构的一个或多个轴和/或传动机构和/或叶片轴承。在电动机连接线路中例如可以连接一个或多个中断电流的元件，例如接触器或者继电器。传动机构例如包括小齿轮或者齿环，所述齿环与小齿轮咬合和/或相互啮合。小齿轮优选抗扭地(亦即“抗扭转地刚性相连”)与电动机轴连接。齿环优选抗扭地与转子叶片或者转子轮毂连接。
按照一种扩展设计，旋转角传感器装置包括两个或者至少两个旋转角传感器，借助所述旋转角传感器能够彼此独立地检测转子叶片的叶片角位置。监测单元尤其与每个旋转角传感器连接。借助监测单元能够有利地检测转子叶片的由每个旋转角传感器检测的叶片角位置。所述部件优选包括旋转角传感器装置。尤其能够借助所述监测单元检验由不同的旋转角传感器检测的旋转角位置和/或将叶片角位置相互比较和/或检验可信性，以便检验旋转角传感器装置在正常运行中的功能性。尤其在由不同的旋转角传感器检测的叶片角位置彼此的偏差超过预设的程度时，在旋转角传感器装置中存在错误或故障。借助第一旋转角传感器例如可以检测电动机轴的旋转角位置，并且借助第二旋转角传感器例如可以检测转子叶片的旋转角位置或者叶片角位置。
优选地，叶片角调节系统包括一个或者至少一个可通过转子叶片在到达安全的叶片角位置时操作的终端开关，通过操作所述终端开关可以关闭电动机。有利地，终端开关通过旋转角传感器装置构成。这种终端开关例如也可以称为软件终端开关。因此，通过对旋转角传感器装置的功能性的检验，尤其也借助监测单元检验了终端开关的功能性。前述的终端开关优选也称为第一终端开关。叶片角调节系统优选包括一个或者至少一个可通过转子叶片在到达安全的叶片角位置或者相对于所述叶片角位置错移的叶片角位置时操作的第二终端开关，通过操作所述第二终端开关可以关闭电动机。第二终端开关优选可通过转子叶片机械地操作。第二终端开关尤其用于在第一终端开关中存在错误的情况下确保安全性。
按照一种设计方案，叶片角调节系统包括一个或者至少一个电能存储器。所述变流器优选包括输入级、连接在输入级之后的中间电路和连接在中间电路之后的输出级。电能存储器尤其连接在中间电路上。有利地，输入级连接在供电装置上和/或连接在供电装置之后。输入级和/或变流器尤其可以通过供电装置被提供电能。供电装置例如由电网形成，例如由风力发电设备电网、由风力发电厂电网或者由公共的电流供应网络形成。供电装置尤其是多相的，例如三相的。监测单元有利地与输入级连接。优选可以借助监测单元例如直接地或者在中间连接控制单元的情况下控制输入级。优选地，电动机连接在所述输出级上和/或连接在所述输出级之后。监测单元有利地与输出级连接。优选地可以借助监测单元例如直接地或者在中间连接控制单元的情况下控制输出级。优选地，叶片角调节系统和/或变流器包括中间电路电压检测装置，借助所述中间电路电压检测装置能够检测中间电路上的中间电路电压。监测单元尤其与中间电路电压监测装置连接。优选可以借助监测单元检测中间电路电压。所述部件有利地包括能量储存器。尤其为了检验能量储存器在正常运行中的功能性，可以借助监测单元控制输入级，以便将中间电路电压从中间电路额定电压降低至额定电压以下的、尤其是预设的检验电压，所述检验电压处于与能量储存器对应的、尤其是预设的最小电压以下，并且中间电路电压能够与最小电压相比较。因为检验电压处于能量存储器的最小电压以下，所以只要能量存储器连接在中间电路上并且能够工作，则由能量存储器为中间电路提供电压。如果检测到的中间电路电压大于或者等于能量存储器的最小电压，则能量存储器存在并且能够工作。此外，能量存储器与中间电路之间的导电连接能够工作。而如果检测到的中间电路电压等于检验电压或者小于能量存储器的最小电压，则能量存储器不能工作和/或能量存储器与中间电路之间的导电连接不能工作。因此，所述部件优选也包括能量存储器与中间电路之间的导电连接。
输入级尤其是整流的输入级或者整流器，优选是可控的整流器。中间电路优选是直流电压中间电路和/或直流电流中间电路。中间电路尤其包括中间电路电容器。输出级优选是晶体管输出级。所述输出级例如形成逆变器和/或脉冲宽度调制器。
电能存储器尤其通过一个或者至少一个整流的构件、例如一个或者至少一个二极管连接在中间电路上。能量存储器与中间电路之间的导电连接优选包括所述或者所述至少一个整流的构件。能量存储器有利地包括至少一个尤其是可重复充电的电池和/或至少一个电容器。可重复充电的电池例如也称为蓄电池。
检验电压优选不等于零。检验电压有利地大于零。检验电压的高度优选使得变流器和/或电动机在中间电路上具有检验电压时也能够运行。变流器和/或电动机由此尤其能够以检验电压运行。与之相关的优点在于，在检验能量存储器的功能性时可以维持正常运行，尤其是即使在能量存储器和/或能量存储器与中间电路之间的导电连接不能工作时也可以维持正常运行。如果中间电路电压处于能量存储器的最小电压以下和/或中间电路电压相当于检验电压，则优选借助监测单元向运行控制装置报告错误和/或终止控制输入级以降低中间电路电压的过程，由此使中间电路电压尤其又回到其额定电压。
按照一种扩展设计，所述叶片角调节系统包括能量存储器电流检测装置，借助所述能量存储器电流检测装置能够检测由能量储存器输出的电能存储器电流。监测单元优选地与能量存储器电流检测装置连接。借助监测单元能够有利地检测能量存储器电流。监测单元优选与电动机连接。电动机能够有利地借助监测单元控制，尤其是直接地或者在中间连接控制单元和/或变流器和/或输出级的情况下。尤其为了补充性地检验能量储存器在正常运行中的功能性，借助监测单元
-能够这样控制输出级，使得能量储存器能够通过变流器受到电动机的电负载，由电动机尤其在正常运行中和/或当前输出的机械功率优选不改变或者不明显改变，而监测单元控制输入级以便将中间电路电压降低至检验电压，
-能够尤其基于中间电路电压和/或能量存储器电流观察能量储存器的放电，
-从对放电的观察中能够形成至少一个表征电能存储器的当前状态的信息，并且
-能量储存器的当前状态和/或所述信息能够与对能量存储器的状态的预设要求和/或与能量存储器的预设额定状态相比较。
由此可以检验能量存储器的状态。优选地，电能存储器的当前状态和/或表征电能存储器的当前状态的信息包括能量储存器的SoC状态(充电状态)(英语：SoC＝State ofCharge)和/或能量储存器的SoH状态(英语：SoH＝State of Health，健康状态)。对于电能存储器的状态的预设要求和/或能量储存器的预设额定状态尤其包括能量储存器的预设额定SoC状态和/或能量储存器的预设额定SoH状态。如果能量储存器的当前状态与预设的要求或者额定状态不一致和/或能量储存器的当前状态与预设要求或者额定状态的偏差超过了预设的程度，则优选借助监测单元向运行控制装置报告错误(亦称“故障”)。
按照一种设计方案，借助监测单元、尤其在中间连接控制单元和/或输出级的情况下能够这样调制处于电动机上的一个或多个电动机电压，从而能够在优选不改变或者不明显改变由电动机尤其在正常运行中和/或当前输出的机械功率和/或由电动机输出的扭矩和/或电动机转速的情况下，实现能量储存器的定义的电负载。因此，表述“不改变或者不明显改变由电动机输出的机械功率”尤其表示由电动机输出的扭矩和/或电动机转速不改变或者不明显改变。一个或多个为了产生能量储存器的定义电负载而能够输入电动机的电动机电流可以通过电动机电压的调制尤其进入电动机。能量存储器电流检测装置优选是可以检测在中间电路中流动的电流(中间电路电流)的中间电路电流检测装置。备选地，能量存储器电流检测装置例如是电动机电流检测装置，借助所述电动机电流检测装置可以检测输入电动机和/或进入电动机中的电动机电流。
按照一种扩展设计，所述叶片角调节系统包括至少一个能电动操作的制动器，借助所述制动器能够使转子叶片在相对于转子轮毂的旋转方面固定或者制动。叶片角调节系统优选还包括制动器控制装置，借助所述制动器控制装置控制所述制动器。制动器控制装置优选借助控制单元控制。按照一种设计方案，制动器控制装置集成在控制单元中。优选借助控制单元、尤其在中间连接制动器控制装置的情况下控制所述制动器。优选地，制动器通过导电的制动器连接线路与制动器控制装置和/或与控制单元连接。所述部件优选包括制动器和/或制动器控制装置和/或制动器连接线路。叶片角调节系统优选包括制动器电流检测装置，借助所述制动器电流检测装置能够检测输入制动器的制动器电流。优选地，监测单元与制动器电流检测装置连接。尤其可以借助监测单元检测制动器电流。有利地，为了检验制动器和/或制动器控制装置和/或制动器连接线路在正常运行中的功能性，可以借助监测单元检验输入制动器的制动器电流和/或制动器电流随时间变化的可信性。如果制动器电流和/或制动器电流随时间的变化不可信，则尤其在制动器和/或在制动器控制装置和/或在制动器连接线路中存在错误。优选地，在通过制动器确定的转子叶片状态中，为了检验制动器和/或制动器控制装置和/或制动器连接线路在正常运行中的功能性，可以借助监测单元、尤其借助旋转角传感器装置检验转子叶片的叶片角位置的变化。如果在通过制动器确定的转子叶片状态中检测到转子叶片的叶片角位置的变化，则尤其在制动器和/或在制动器控制装置和/或在制动器连接线路中存在错误。制动器连接线路例如包括一个或多个中断电流的元件，例如接触器或者继电器。制动器优选是电动机械式制动器。制动器尤其是驻车制动器。如果在制动器和/或在制动器控制装置和/或在制动器连接线路中存在错误，则优选借助监测单元向运行控制装置报告错误。
本发明还涉及一种检验能够用于紧急关停风力发电设备的部件的功能性的方法，所述风力发电设备包括能通过风力旋转或者在旋转的转子，所述转子具有转子轮毂和至少一个可旋转地支承在所述转子轮毂上的转子叶片，所述风力发电设备包括上级的运行控制装置和与所述运行控制装置通信连接并且具有所述部件的叶片角调节系统，借助所述叶片角调节系统能够使转子叶片相对于转子轮毂旋转或者被转动并且因此定位或者能够定位在不同的叶片角位置中，其中，用于定位转子叶片的控制指令从运行控制装置发送至叶片角调节系统，其中，叶片角调节系统在风力发电设备的正常运行中遵循所述控制指令并且相应地定位转子叶片，并且其中，叶片角调节系统附加地具有与正常运行并行地工作的监测单元，借助所述监测单元检验所述部件或者一部分所述部件的功能性。
结合方法提到的风力发电设备优选指的是按照本发明的风力发电设备。所述方法可以按照所有结合按照本发明的风力发电设备阐述的设计方案进行扩展设计。此外，按照本发明的风力发电设备可以按照所有结合所述方法阐述的设计方案进行扩展设计。所述方法优选在按照本发明的风力发电设备中或者借助按照本发明的风力发电设备执行。按照本发明的风力发电设备尤其用于执行所述方法。
因为按照所述方法，监测单元与正常运行并行地工作，所以借助监测单元尤其在正常运行中和/或与正常运行并行地检验所述部件或者一部分部件的功能性。优选通过或者借助监测单元，尤其在正常运行中和/或与正常运行并行地，将关于检验结果的信息发送至运行控制装置。例如，在正常运行中转子叶片相对于转子轮毂旋转和/或尤其借助叶片角调节系统使转子叶片相对于转子轮毂旋转。
按照一种设计方案，在通过监测单元检测至少一个部件的功能性中的错误时，叶片角调节系统由运行控制装置控制，以便使转子叶片旋转至所述或者一个安全的叶片角位置中。
按照一种扩展设计，所述运行控制装置通过一个或者至少一个紧急关停控制线路与叶片角调节系统连接，通过所述紧急关停控制线路能够将一个或者至少一个紧急关停控制信号从运行控制装置发送至叶片角调节系统。部件优选包括紧急关停控制线路。此外，叶片角调节系统尤其包括紧急关停控制信号输入端，紧急关停控制信号被输入所述紧急关停控制信号输入端。紧急关停控制线路优选连接在紧急关停控制信号输入端上。所述部件优选也包括紧急关停控制信号输入端。尤其为了检验紧急关停控制线路和/或紧急关停控制信号输入端在正常运行中的功能性，借助监测单元检验紧急关停控制信号的错误。优选地，紧急关停控制信号是具有定义频率的周期性的信号。叶片角调节系统和/或监测单元和/或紧急关停控制信号输入端有利地包括频率检测装置，借助所述频率检测装置检测紧急关停控制信号的频率。优选地，监测单元与紧急关停控制信号输入端和/或频率检测装置相连。尤其借助监测单元检测紧急关停控制信号的频率。优选地，为了检验紧急关停控制线路和/或紧急关停控制信号输入端在正常运行中的功能性，借助监测单元检验所述频率或者尤其借助监测单元至少检验紧急关停控制信号的频率。尤其在不存在紧急关停控制信号或者其频率与定义频率的偏差超过预设的程度时，在紧急关停控制信号中存在错误。
按照一种设计方案，所述叶片角调节系统包括一个或者至少一个变流器和一个或者至少一个连接在变流器之后并且与转子叶片机械连接的电动机。叶片角调节系统优选还包括一个或者至少一个旋转角传感器装置，借助所述旋转角传感器装置能够检测转子叶片的叶片角位置。监测单元优选与旋转角传感器装置连接。尤其借助监测单元检测转子叶片的叶片角位置。电动机尤其与变流器优选通过导电的电动机连接线路导电连接。所述部件优选包括变流器和/或电动机和/或设置在电动机与转子叶片之间的机械连接和/或电动机连接线路。尤其借助监测单元检验转子叶片的叶片角位置的变化，以便检验所述部件在正常运行中的功能性。叶片角调节系统优选还包括控制单元，借助所述控制单元尤其控制变流器。前述部件优选除了变流器和/或电动机和/或设置在电动机与转子叶片之间的机械连接和/或电动机连接线路也包括控制单元。监测单元尤其与控制单元相连。优选可以借助监测单元控制所述控制单元。监测单元优选与变流器相连。尤其可以借助监测单元例如直接地或者在中间连接控制单元的情况下控制变流器。控制单元优选地包括所述监测单元或者所述监测单元的一部分。所述旋转角传感器装置有利地包括一个或者至少一个旋转角传感器，借助所述旋转角传感器检测转子叶片的叶片角位置。旋转角传感器例如检测电动机的电动机轴的旋转角位置和/或转子叶片的旋转角位置或者叶片角位置。
电动机优选是异步电动机、伺服电机、直流电机或者同步电动机，例如永磁体同步电动机。电动机尤其包括所述或者一个电动机轴，其优选机械地、尤其在中间连接一个或者至少一个传动机构的情况下与转子叶片连接。转子叶片优选借助叶片轴承可旋转地支承在转子轮毂上。设置在电动机与转子叶片之间的机械连接例如包括电动机轴和/或传动机构的一个或多个轴和/或传动机构和/或叶片轴承。电动机连接线路例如包括一个或多个中断电流的元件，例如接触器或者继电器。传动机构例如包括小齿轮或者齿环，所述齿环与小齿轮咬合和/或相互啮合。小齿轮优选抗扭地与电动机轴连接。齿环优选抗扭地与转子叶片或者转子轮毂连接。
按照一种扩展设计，旋转角传感器装置包括两个或者至少两个旋转角传感器，借助所述旋转角传感器彼此独立地检测转子叶片的叶片角位置。监测单元尤其与每个旋转角传感器连接。监测单元能够有利地检测转子叶片的由每个旋转角传感器检测的叶片角位置。所述部件优选包括旋转角传感器装置。尤其借助所述监测单元检验由不同的旋转角传感器检测的旋转角位置和/或将叶片角位置相互比较和/或检验可信性，以便检验旋转角传感器装置在正常运行中的功能性。第一旋转角传感器例如检测电动机轴的旋转角位置，并且第二旋转角传感器例如检测转子叶片的旋转角位置或者叶片角位置。
优选地，叶片角调节系统包括一个或者至少一个可通过转子叶片在到达安全的叶片角位置时操作的终端开关，通过操作所述终端开关关闭电动机。有利地，终端开关通过旋转角传感器装置构成。因此，通过对旋转角传感器装置的功能性的检验，尤其也检验了终端开关的功能性。前述的终端开关优选也称为第一终端开关。叶片角调节系统优选包括一个或者至少一个可通过转子叶片在到达安全的叶片角位置或者相对于所述叶片角位置错移的叶片角位置时操作的第二终端开关，通过操作所述第二终端开关关闭电动机。第二终端开关优选可通过转子叶片机械地操作。
按照一种设计方案，叶片角调节系统包括一个或者至少一个电能存储器。所述变流器优选包括输入级、连接在输入级之后的中间电路和连接在中间电路之后的输出级。电能存储器尤其连接在中间电路上。有利地，输入级连接在供电装置上和/或连接在供电装置之后。输入级和/或变流器尤其通过供电装置被提供电能。供电装置例如由电网形成，例如由风力发电设备电网、由风力发电厂电网或者由公共的电流供应网络形成。供电装置尤其是多相的，例如三相的。监测单元有利地与输入级连接。优选可以借助监测单元例如直接地或者在中间连接控制单元的情况下控制输入级。优选地，电动机连接在所述输出级上和/或连接在所述输出级之后。监测单元有利地与输出级连接。优选地可以借助监测单元例如直接地或者在中间连接控制单元的情况下控制输出级。优选地，叶片角调节系统和/或变流器包括中间电路电压检测装置，借助所述中间电路电压检测装置检测中间电路上的中间电路电压。监测单元尤其与中间电路电压监测装置连接。优选借助监测单元检测中间电路电压。所述部件优选包括能量储存器。尤其为了检验能量储存器在正常运行中的功能性，借助监测单元控制输入级，以便将中间电路电压从中间电路额定电压降低至额定电压以下的、尤其是预设的检验电压，所述检验电压处于与能量储存器对应的、尤其是预设的最小电压以下，并且将中间电路电压与最小电压相比较。所述部件优选也包括能量存储器与中间电路之间的导电连接。
输入级尤其是整流的输入级或者整流器，优选是可控的整流器。中间电路优选是直流电压中间电路和/或直流电流中间电路。中间电路尤其包括中间电路电容器。输出级优选是晶体管输出级。所述输出级例如形成逆变器和/或脉冲宽度调制器。
电能存储器尤其通过一个或者至少一个整流的构件、例如一个或者至少一个二极管连接在中间电路上。能量存储器与中间电路之间的导电连接优选包括所述或者所述至少一个整流的构件。能量存储器有利地包括至少一个尤其是可重复充电的电池和/或至少一个电容器。可重复充电的电池例如也称为蓄电池。
检验电压优选不等于零。检验电压有利地大于零。检验电压的高度优选使得变流器和/或电动机在中间电路上具有检验电压时也能够运行。变流器和/或电动机由此尤其能够以检验电压运行。如果中间电路电压处于能量存储器的最小电压以下和/或中间电路电压相当于检验电压，则优选借助监测单元向运行控制装置报告错误和/或终止控制输入级以降低中间电路电压的过程，由此使中间电路电压尤其又回到其额定电压。
按照一种扩展设计，所述叶片角调节系统和/或变流器包括能量存储器电流检测装置，借助所述能量存储器电流检测装置检测由能量储存器输出的电能存储器电流。监测单元优选地与能量存储器电流检测装置连接。借助监测单元有利地检测能量存储器电流。监测单元优选与电动机连接。电动机能够有利地借助监测单元控制，尤其是直接地或者在中间连接控制单元和/或变流器和/或输出级的情况下。尤其为了补充性地检验能量储存器在正常运行中的功能性，借助监测单元
-这样控制输出级，使得能量储存器通过变流器受到电动机的电负载，由电动机尤其在正常运行中和/或当前输出的机械功率优选不改变或者不明显改变，而监测单元控制输入级以便将中间电路电压降低至检验电压，
-尤其基于中间电路电压和/或能量存储器电流观察能量储存器的放电，
-从对放电的观察中形成表征电能存储器的至少一个当前状态的信息，并且
-将能量储存器的当前状态和/或所述信息与对能量存储器的状态的预设要求和/或与能量存储器的预设额定状态相比较。
由此检验能量存储器的状态。优选地，电能存储器的当前状态和/或表征电能存储器的当前状态的信息包括能量储存器的SoC状态(充电状态)(英语：SoC＝State ofCharge)和/或能量储存器的SoH状态(英语：SoH＝State of Health，健康状态)。对于电能存储器的状态的预设要求和/或能量储存器的预设额定状态尤其包括能量储存器的预设额定SoC状态和/或能量储存器的预设额定SoH状态。如果能量储存器的当前状态与预设的要求或者额定状态不一致和/或能量储存器的当前状态与预设要求或者额定状态的偏差超过了预设的程度，则优选借助监测单元向运行控制装置报告错误。
按照一种设计方案，借助监测单元、尤其在中间连接控制单元和/或输出级的情况下这样调制处于电动机上的一个或多个电动机电压，从而能够在优选不改变或者不明显改变由电动机尤其在正常运行中和/或当前输出的机械功率和/或由电动机输出的扭矩和/或电动机转速的情况下，实现能量储存器的定义的电负载。因此，表述“不改变或者不明显改变由电动机输出的机械功率”尤其表示由电动机输出的扭矩和/或电动机转速不改变或者不明显改变。一个或多个为了产生能量储存器的定义电负载而输入电动机的电动机电流通过电动机电压的调制尤其进入电动机。能量存储器电流检测装置优选是检测在中间电路中流动的电流的中间电路电流检测装置。备选地，能量存储器电流检测装置例如是电动机电流检测装置，借助所述电动机电流检测装置检测输入电动机和/或进入电动机中的电动机电流。
按照一种扩展设计，所述叶片角调节系统包括至少一个能电动操作的制动器，借助所述制动器能够使转子叶片在相对于转子轮毂的旋转方面固定或者制动。叶片角调节系统优选还包括制动器控制装置，借助所述制动器控制装置可以控制所述制动器。制动器控制装置优选能够借助控制单元控制。按照一种设计方案，制动器控制装置集成在控制单元中。优选借助控制单元、尤其在中间连接制动器控制装置的情况下控制所述制动器。优选地，制动器通过导电的制动器连接线路与制动器控制装置和/或与控制单元连接。所述部件优选包括制动器和/或制动器控制装置和/或制动器连接线路。叶片角调节系统优选包括制动器电流检测装置，借助所述制动器电流检测装置检测输入制动器的制动器电流。优选地，监测单元与制动器电流检测装置连接。尤其借助监测单元检测制动器电流。有利地，为了检验制动器和/或制动器控制装置和/或制动器连接线路在正常运行中的功能性，借助监测单元检验输入制动器的制动器电流和/或制动器电流随时间变化的可信性。如果制动器电流和/或制动器电流的变化不可信，则尤其在制动器和/或在制动器控制装置和/或在制动器连接线路中存在错误。优选地，在通过制动器确定的转子叶片状态中，为了检验制动器和/或制动器控制装置和/或制动器连接线路在正常运行中的功能性，借助监测单元、尤其借助旋转角传感器装置检验转子叶片的叶片角位置的变化。如果在通过制动器确定的转子叶片状态中检测到转子叶片的叶片角位置的变化，则尤其在制动器和/或在制动器控制装置和/或在制动器连接线路中存在错误。制动器连接线路例如包括一个或多个中断电流的元件，例如接触器或者继电器。制动器优选是电动机械式制动器。制动器尤其是驻车制动器。如果在制动器和/或在制动器控制装置和/或在制动器连接线路中存在错误，则优选借助监测单元向运行控制装置报告错误。
按照一种设计方案，叶片角调节系统包括叶片角控制设备和一个或者至少一个、尤其与叶片角控制设备连接的和/或由叶片角控制设备控制或者可控的叶片角调节设备。转子叶片尤其能够借助叶片角调节设备相对于转子轮毂旋转和/或尤其借助叶片角调节设备使转子叶片相对于转子轮毂旋转。有利地，叶片角调节设备与转子叶片机械地连接。叶片角调节设备优选包括紧急关停控制信号输入端和/或频率检测装置和/或变流器和/或控制单元和/或电动机和/或旋转角传感器装置和/或终端开关和/或中间电路电压检测装置和/或能量存储器电流检测装置和/或制动器和/或制动器电流检测装置和/或监测单元或者监测单元的一部分。运行控制装置尤其通过所述或者所述至少一个紧急关停控制线路与叶片角调节设备相连。叶片角控制设备与运行控制装置有利地通信连接。叶片角控制设备优选包括监测单元或者监测单元的一部分或者其它部分。
按照一种设计方案，监测单元具有中央单元，其中，叶片角控制设备包括所述中央单元。监测单元有利地具有一个或者至少一个与中央单元相连和/或与之通信连接的子单元，其中，叶片角调节设备包括所述子单元。所述子单元尤其由所述中央单元控制或者能够由所述中央单元控制。
按照一种扩展设计，转子轮毂具有多个、优选两个或者三个可旋转地支承在转子轮毂上的转子叶片。优选能够借助叶片角调节系统使转子叶片相对于转子轮毂旋转并且因此尤其可以定位在不同的叶片角位置中，其中，用于定位转子叶片的控制指令优选从运行控制装置发送或者能够发送至叶片角调节系统，并且其中，叶片角调节系统优选在风力发电设备的正常运行中遵循所述控制指令并且相应地定位转子叶片。
按照一种设计方案，叶片角调节系统包括所述或者一个叶片角控制设备并且针对每个转子叶片包括一个尤其与叶片角控制设备连接的和/或由叶片角控制设备控制或者可控的叶片角调节设备。每个叶片角调节设备有利地如前述叶片角调节设备那样地设计。每个转子叶片尤其能够借助相应的叶片角调节设备相对于转子轮毂旋转和/或尤其借助相应的叶片角调节设备使每个转子叶片相对于转子轮毂旋转。有利地，每个叶片角调节设备与相应的转子叶片机械地连接。每个叶片角调节设备优选包括紧急关停控制信号输入端和/或频率检测装置和/或变流器和/或控制单元和/或电动机和/或旋转角传感器装置和/或中间电路电压检测装置和/或能量存储器电流检测装置和/或制动器和/或制动器电流检测装置和/或监测单元的一部分。运行控制装置尤其通过一个或者至少一个紧急关停控制线路与每个叶片角调节设备相连。叶片角控制设备与运行控制装置有利地通信连接。叶片角控制设备优选包括监测单元或者监测单元的一部分或者其它部分。监测单元优选包括多个与中央单元相连和/或与之通信连接的子单元，其中，叶片角调节设备分别包括所述子单元之一。每个子单元尤其由所述中央单元控制或者能够由所述中央单元控制。
以下参照附图根据优选的实施形式描述本发明。在附图中：
图1示出按照一种实施形式的风力发电设备的示意性侧视图；
图2示出风力发电设备的运行控制装置和叶片角调节系统的示意图；
图3示出叶片角调节系统的叶片角调节设备的示意图并且
图4示出检验可用于紧急关停风力发电设备的部件的功能性的示意性流程。
由图1可以看出按照一种实施形式的风力发电设备1的示意性侧视图。风力发电设备1包括塔筒2，其借助底座3锚固在地面4中。在塔筒的背离地面4的端部上，机架5支承在塔筒2上，转子6可围绕转子轴线7旋转地支承在所述机架上。此外，发电机8固定在机架5上，所述发电机通过转子轴9与转子6相连。转子6包括转子轮毂10和多个转子叶片11和12，所述转子叶片分别沿着横向于或者接近横向于转子轴线7延伸的叶片轴线从转子轮毂10延伸出来。转子叶片11和12分别能围绕其叶片轴线旋转地支承在转子轮毂10上，其中，在图1中只显示了转子叶片11的叶片轴线13。在此，转子叶片11和12在转子轮毂10上的可旋转支承分别通过叶片轴承48或者49实现。机架5承载机器控制舱14，其中布置有运行控制装置15，所述运行控制装置形成用于风力发电设备1的运行的上级控制装置。此外，在转子轮毂10中设置有叶片角调节系统16，借助所述叶片角调节系统能够使转子叶片11和12分别围绕其叶片轴线相对于转子轮毂10旋转。转子6通过风17驱动，以便围绕转子轴线7旋转。
由图2可以看出运行控制装置15和叶片角调节系统16的示意图，所述叶片角调节系统16具有叶片角调节设备18和19，它们分别配属于转子叶片之一11或12。在此，叶片角调节设备18配属于转子叶片11，并且叶片角调节设备19配属于转子叶片12。此外，叶片角调节系统16包括叶片角控制设备20，其通过通信线路21与运行控制装置15相连并且能够由运行控制装置控制。转子6与机架5或者机器控制舱14之间的接口在此通过虚线22表示。叶片角调节设备18和19通过通信线路23与叶片角控制设备20相连并且能够由其控制。附加地，叶片角调节设备18和19通过紧急关停控制线路24与运行控制装置15相连。叶片角调节设备18和19为此分别具有紧急关停控制信号输入端56或者57，紧急关停控制线路24连接在所述紧急关停控制信号输入端上。叶片角调节设备18和19尽管分别配属于不同的转子叶片，但在其余方面构造相同，因此以下只限于描述叶片角调节设备18，其可由图3的示意图看出。
叶片角调节设备18包括带电动机轴26的电动机25、在输入侧连接在供电装置28上并且在输出侧通过电动机连接线路58连接在电动机25上的变流器27、制动器控制装置59、可由制动器控制装置59控制并且通过制动器连接线路60连接在其上的可电动操作的制动器29和控制单元30，借助所述制动器可以制动和/或固定电动机轴26，借助所述控制单元能够控制变流器27。此外，借助控制单元30可以在中间连接变流器27的情况下控制电动机25。制动器控制装置59也可以借助控制单元30进行控制。制动器控制装置59也可以集成在控制单元30中。制动器29尤其可以例如在中间连接制动器控制装置59的情况下借助控制单元30进行控制。电动机轴26通过传动机构31与转子叶片11连接，因此转子叶片可以通过电动机25相对于转子轮毂10旋转并且由此定位在不用的叶片角位置中。叶片角调节设备18还包括能够检测转子叶片11的叶片角位置的旋转角传感器装置32和能够检测输入制动器29的制动器电流IB的制动器电流检测装置33。变流器27包括连接在供电装置28上的输入级34、连接在输入级之后的带有中间电路电容器36的中间电路35和连接在中间电路35之后的输出级37，电动机25连接在所述输出级上。叶片角调节设备18也包括能够检测中间电路35上的中间电路电压U的中间电路电压检测装置38和能够检测在中间电路35中流动的中间电路电流I的中间电路电流检测装置39。附加地，叶片角调节设备18包括具有形式为电池的电能存储器41的紧急供电装置40，所述电能存储器通过连接线路42和43导电地连接在中间电路35上。在此，在连接线路42中接入保险装置44和二极管45。
旋转角传感器装置32包括两个旋转角传感器46和47，其中，借助旋转角传感器46能够检测电动机轴26的旋转角位置，并且借助旋转角传感器47能够检测转子叶片11的旋转角位置。因为电动机轴26尤其在中间连接传动机构31的情况下抗扭地与转子叶片11连接，所以两个旋转角位置均代表转子叶片11的叶片角位置。传动机构31尤其是齿轮传动机构。尽管按照图3的旋转角传感器装置32集成在控制单元30中，旋转角传感器装置32也可以独立于控制单元30地设置并且与所述控制单元30连接。
叶片角调节系统16具有监测单元50，其包括集成在叶片角控制设备20中的中央单元51和多个子单元52和53，它们分别集成在叶片角调节设备18和19之一中。借助监测单元50在风力发电设备1的正常运行中检验叶片角调节系统16的用于或者可用于紧急关停风力发电设备1的部件的功能性。在叶片角调节设备18和19中，所述检验通过相应的子单元52或53进行，其中，由子单元52和53进行的检验由中央单元51协调。子单元52和53在此构造相同。
以下还将阐述术语“正常运行”。在风力发电设备1的运行中，由运行控制装置15通过通信线路21向叶片角调节系统16发送用于定位转子叶片11和12的控制指令54。正常运行尤其通过以下方式定义，即叶片角调节系统16遵循所述控制指令54并且相应地定位转子叶片11和12。
而如果在风力发电设备1中存在严重错误或故障，则必须关停风力发电设备，这也称为紧急关停或者紧急关停运行。严重错误或故障尤其存在于以下情况中，即用于或者可用于紧急关停风力发电设备1的部件具有错误或故障。在这种情况下，转子叶片11和12分别被旋转至也称为顺桨位置的安全的叶片角位置。在此，每个转子叶片朝向其安全的叶片角位置旋转，直至到达配属于安全的叶片角位置的终端开关。对于转子叶片11，第一或者主要的终端开关由旋转角传感器装置32构成。此外，优选设置第二或者次要的终端开关，其可以机械地操作并且尤其相对于第一终端开关略微错移。第二终端开关设置用于以下情况，即由旋转角传感器装置32构成的第一终端开关失灵或者有缺陷。第一终端开关尤其称为软件终端开关。第二终端开关例如称为物理终端开关。优选附加地设置第三或者说第三位的终端开关，其可以机械地操作并且优选相对于第二终端开关略微错移。第三终端开关设置用于以下情况，即第一和/或第二终端开关失灵或者有缺陷。第三终端开关例如也称为物理终端开关。
紧急关停能够以不同的方式启动。在简单的情况下，运行控制装置15通过通信线路21将用于使转子叶片11和12定位在安全的叶片角位置中的控制指令54发送至叶片角调节系统16。这相当于风力发电设备1的正常关停。
在另一情况下，通过紧急关停控制线路24启动紧急关停。在正常运行中，由运行控制装置15通过紧急关停控制线路24将紧急关停控制信号55(EFC)传输至叶片角调节设备18和19，所述紧急关停控制信号在紧急关停的情况下由运行控制装置15停止或者切断。叶片角调节设备18和19识别出不存在紧急关停控制信号55并且将转子叶片11和12旋转至安全的叶片角位置。
在其它情况下，紧急关停通过监测单元50启动。监测单元50检验叶片角调节系统16的必须提供用于确保紧急关停的部件的功能性。如果识别出至少一个部件中的故障或错误，则由监测单元50将错误报告发送至运行控制装置15，所述运行控制装置由此促使或者启动风力发电设备的紧急关停。在此也检验紧急关停控制线路24的功能性。在此，紧急关停控制信号55以具有定义频率的周期性信号的形式存在，其频率由监测单元50、尤其由子单元51和52检验。如果紧急关停控制信号55的频率与定义频率的偏差超过预设的程度，则由监测单元50将错误报告发送至运行控制装置15，所述运行控制装置15由此启动风力发电设备的紧急关停。
紧急关停控制信号输入端56优选实现为如在相互监测中的切换输入端，形式为看门狗信号。此外，紧急关停控制信号55优选是矩形信号。因此只要运行控制装置15以定义的频率向紧急关停控制信号输入端56提供矩形信号55，则尤其存在正常状态。在紧急关停控制信号55的定义的边沿转换不存在时，才触发紧急关停。
检验部件的功能性的流程的例子由图4示出并且在以下阐述。
需要被检验功能性的部件尤其包括紧急关停控制线路24和/或紧急关停控制信号输入端56和/或旋转角传感器46和/或旋转角传感器47和/或变流器27和/或控制单元30和/或电动机25和/或电动机连接线路58和/或制动器连接线路60和/或制动器29和/或叶片轴承48和/或二极管45和/或保险装置44和/或连接线路42和43和/或电能存储器41和/或传动机构31。
在第一步骤61中，检验紧急关停控制线路24和/或紧急关停控制信号输入端56的功能性。优选附加地，优选通过看门狗原理或者心跳原理间接地检验运行控制装置15的部分的功能性。按照步骤61的检验尤其在正常运行中或者与正常运行并行地进行，并且尤其持久地处于激活状态和/或有描述表现力。
在第二步骤62中，检验旋转角传感器装置32和/或由旋转角传感器装置32构成的主要终端开关的功能性，这在此情况下尤其相当于检验两个旋转角传感器46和47的功能性和可信性。按照步骤62的检验尤其在正常运行中或者与正常运行并行地进行，并且尤其持久地处于激活状态和/或有描述表现力。
第一终端开关可以配置为，使得其处于第二终端开关之前附近，因此在第一终端开关损坏时优选也可以使用第二终端开关。另一可能性例如在于，取消物理的、尤其是第二个终端开关，由此可以节省成本。
在第三步骤63中，检验变流器27和/或电动机25和/或电动机连接线路58的功能性。作为补充优选也检验控制单元30的功能性。按照步骤63的检验优选通过子单元52进行。所述检验尤其相当于检验包括变流器27和电动机25的驱动器。在步骤63期间，步骤61和62中的并行检验优选保持激活状态。
子单元52尤其检验驱动器的性能并且优选将所有相关的内部状态报告包括在内。作为补充，例如也可以考虑载荷程度，从而可以避免过载。
所述检验优选持久地进行，尤其是只要叶片角调节系统16处于激活状态就一直进行。备选地，所述检验循环地进行并且例如通过中央单元51启动或者触发。
在第四步骤64中，检验制动器29和/或制动器连接线路60的功能性。按照步骤64的检验优选通过子单元52进行。作为补充或备选，所述检验可以通过中央单元51循环地启动或者触发。对制动器29的功能性的检验优选按照以下方式进行：
a)通过检测制动器电流IB并且检验制动器电流的可信性。
b)通过检测叶片角位置和/或电动机轴的旋转角位置，只要转子叶片通过制动器29固定或者保持。
c)通过确定制动器保持力矩，方式为通过电动机25向闭合的制动器29提供持续增加的力矩，直至达到定义的制动器保持力矩。在此，尤其将电动机轴的旋转角位置或者转速用作制动器29是否起作用的指标。
不同的方式a)至c)也可以相互组合。
在第五步骤65中，检验叶片轴承48和/或传动机构31的功能性。在此，优选将以下列举的部件包括在内：旋转角传感器46和/或旋转角传感器47和/或变流器27和/或控制单元30和/或电动机25和/或电动机连接线路58和/或制动器连接线路60和/或制动器29和/或二极管45和/或保险装置44和/或连接线路42和43和/或电能存储器41。
在此尤其是指由传动机构和/或联轴器和/或发动机轴和/或小齿轮和/或叶片轴承组成的力传递系。按照步骤65的检验优选通过子单元52进行。所述检验优选持久地进行，尤其是只要叶片角调节系统16处于激活状态并且转子叶片11旋转就一直进行。但检验也可以循环地通过中央单元51启动或者触发，例如在叶片角调节系统16在较长时间内未使用但仍应具有描述表现力的情况下。在这种情况下，转子叶片11优选转过预定义的、尤其是可靠的测试角度。
在第六步骤66中，检验电能存储器41和/或二极管45和/或保险装置44和/或连接线路42和43的功能性，尤其通过将中间电路电压U降低至低于能量存储器的预设最小电压的检验电压。在此，优选将以下列举的部件包括在内：旋转角传感器46和/或旋转角传感器47和/或变流器27和/或控制单元30和/或电动机25和/或电动机连接线路58和/或制动器连接线路60和/或制动器29和/或叶片轴承48和/或传动机构31。
通过按照步骤66的检验，首先得到关于紧急供电装置40和/或电能存储器41原则上是否可用(电池可用)的结论。但尤其还没有得到关于能量存储器的SoC状态的结论。按照步骤66的检验优选循环地进行并且尤其通过中央单元51启动或者触发。
在第七步骤67中，补充性地检验电能存储器41的功能性，尤其通过用电动机25按定义地使能量存储器41负载。优选评价电能存储器41的质量，方式尤其是将电能存储器41的在按照步骤67的检验期间确定的能量和/或电流负载和/或电压改变作为评价的基础。因此可以得到关于可使用的能量是否足够用于紧急关停的结论。尤其确定能量存储器41的SoC状态和/或SoH状态。按照步骤67的检验优选循环地进行并且尤其通过中央单元51启动或者触发。
步骤61至67优选依次地进行，尤其以所给定的顺序进行。备选地，步骤63至67依次地进行，尤其以所给定的顺序进行，而步骤61和62持续地进行。但所述步骤也能够以其它顺序进行。此外可行的是，省去步骤61至67中的一个或多个和/或加入一个或多个其它步骤。
附图标记清单
1 风力发电设备
2 塔筒
3 底座
4 地面
5 机架
6 转子
7 转子轴线
8 发电机
9 转子轴
10 转子轮毂
11 转子叶片
12 转子叶片
13 叶片轴线
14 机器控制舱
15 运行控制装置
16 叶片角调节系统
17 风
18 叶片角调节设备
19 叶片角调节设备
20 叶片角控制设备
21 通信线路
22 接口
23 通信线路
24 紧急关停控制线路
25 电动机
26 电动机的电动机轴
27 变流器
28 供电装置
29 制动器
30 控制单元
31 传动机构
32 旋转角传感器装置
33 制动器电流检测装置
34 变流器的输入级
35 变流器的中间电路
36 中间电路电容器
37 变流器的输出级
38 中间电路电压检测装置
39 中间电路电流检测装置
40 紧急供电装置
41 电能存储器
42 连接线路
43 连接线路
44 保险装置
45 二极管
46 旋转角传感器
47 旋转角传感器
48 叶片轴承
49 叶片轴承
50 监测单元
51 监测单元的中央单元
52 监测单元的子单元
53 监测单元的子单元
54 控制指令
55 紧急关停控制信号(EFC)
56 紧急关停控制信号输入端
57 紧急关停控制信号输入端
58 电动机连接线路
59 制动器控制装置
60 制动器连接线路
61 检验的第一步骤
62 检验的第二步骤
63 检验的第三步骤
64 检验的第四步骤
65 检验的第五步骤
66 检验的第六步骤
67 检验的第七步骤
U 中间电路电压
I 中间电路电流
IB 制动器电流

Claims (16)

1.一种风力发电设备，具有能通过风力旋转的转子(6)，所述转子具有转子轮毂(10)和至少一个可旋转地支承在所述转子轮毂上的转子叶片(11)，所述风力发电设备具有上级的运行控制装置(15)和与所述运行控制装置通信连接的叶片角调节系统(16)，所述叶片角调节系统具有可用于紧急关停风力发电设备的部件，借助所述叶片角调节系统能够使转子叶片(11)相对于转子轮毂(10)旋转并且因此定位在不同的叶片角位置中，其中，用于定位转子叶片的控制指令(54)能够从运行控制装置(15)发送至叶片角调节系统(16)，并且叶片角调节系统(16)在风力发电设备的正常运行中遵循所述控制指令(54)并且相应地定位转子叶片(11)，其中，叶片角调节系统(16)附加地具有能够与正常运行并行地工作的监测单元(50)，借助所述监测单元能够检验所述部件或者一部分所述部件的功能性，其中，
-所述叶片角调节系统(16)包括至少一个变流器(27)和至少一个连接在变流器(27)之后并且与转子叶片(11)机械连接的电动机(25)，其中，
-所述变流器(27)包括与供电装置(28)连接的输入级(34)、连接在输入级(34)之后的中间电路(35)和连接在中间电路(35)之后的输出级(37)，电动机(25)连接在所述输出级上，并且叶片角调节系统(16)包括至少一个连接在中间电路(35)上的电能存储器(41)和中间电路电压检测装置(38)，借助所述中间电路电压检测装置能够检测中间电路(35)上的中间电路电压(U)，其中，所述部件包括能量储存器(41)，并且为了检验能量储存器(41)在正常运行中的功能性，借助监测单元(50)能够控制输入级(34)，以便将中间电路电压(U)从中间电路额定电压降低至额定电压以下的检验电压，所述检验电压处于与能量储存器(41)对应的最小电压以下，并且中间电路电压(U)能够与最小电压相比较，并且其中，
-所述检验电压这样高，使得变流器(27)和电动机(25)在中间电路(35)上具有检验电压时也能够运行。
2.按权利要求1所述的风力发电设备，其特征在于，所述运行控制装置(15)通过至少一个紧急关停控制线路(24)与叶片角调节系统(16)连接，通过所述紧急关停控制线路能够将至少一个处于定义频率的周期性的紧急关停控制信号(55)从运行控制装置(15)发送至叶片角调节系统(16)，其中，所述部件包括紧急关停控制线路(24)，并且借助监测单元(50)能够至少检验紧急关停控制信号(55)的频率，以便检验紧急关停控制线路(24)在正常运行中的功能性。
3.按权利要求1或2所述的风力发电设备，其特征在于，所述叶片角调节系统(16)包括至少一个旋转角传感器装置(32)，借助所述旋转角传感器装置能够检测转子叶片(11)的叶片角位置。
4.按权利要求3所述的风力发电设备，其特征在于，所述部件包括变流器(27)和电动机(25)，并且借助监测单元(50)能够检验转子叶片(11)的叶片角位置的变化，以便检验所述部件在正常运行中的功能性。
5.按权利要求3所述的风力发电设备，其特征在于，所述旋转角传感器装置(32)包括至少两个旋转角传感器(46、47)，借助所述旋转角传感器能够彼此独立地检测转子叶片(11)的叶片角位置，其中，所述部件包括旋转角传感器装置(32)，并且借助所述监测单元(50)能够检验由不同的旋转角传感器(46、47)检测的旋转角位置的可信性，以便检验旋转角传感器装置(32)在正常运行中的功能性。
6.按权利要求1所述的风力发电设备，其特征在于，所述叶片角调节系统(16)包括能量存储器电流检测装置(39)，借助所述能量存储器电流检测装置能够检测由能量储存器(41)输出的电能存储器电流(I)，其中，为了补充性地检验能量储存器(41)在正常运行中的功能性，借助监测单元(50)能够这样控制输出级(37)，使得能量储存器(41)能够通过变流器(27)受到电动机(25)的电负载，而监测单元(50)控制输入级(27)以便将中间电路电压(U)降低至检验电压，能够观察能量储存器(41)的放电，从对放电的观察中能够形成至少一个表征电能存储器(41)的当前状态的信息，并且能量储存器(41)的当前状态能够与对其状态的预设要求相比较。
7.按权利要求6所述的风力发电设备，其特征在于，借助监测单元(50)能够这样调制处于电动机(25)上的一个或多个电动机电压，从而能够在不改变或者不明显改变当前由电动机(25)输出的机械功率的情况下，实现能量储存器(41)的定义的电负载。
8.按权利要求1所述的风力发电设备，其特征在于，所述叶片角调节系统(16)包括至少一个能电动操作的制动器(29)和制动器电流检测装置(33)，借助所述制动器能够使转子叶片(11)在相对于转子轮毂(10)的旋转方面被固定或者制动，借助所述制动器电流检测装置能够检测输入制动器(29)的制动器电流(IB)，其中，所述部件包括制动器(29)，并且能够借助监测单元(50)检验制动器电流(IB)的可信性，以便检验制动器(29)的功能性。
9.一种用于检验能够用于紧急关停风力发电设备的部件的功能性的方法，所述风力发电设备包括能通过风力旋转的转子(6)，所述转子具有转子轮毂(10)和至少一个可旋转地支承在所述转子轮毂上的转子叶片(11)，所述风力发电设备包括上级的运行控制装置(15)和与所述运行控制装置通信连接并且具有所述部件的叶片角调节系统(16)，借助所述叶片角调节系统能够使转子叶片(11)相对于转子轮毂(10)旋转并且因此定位在不同的叶片角位置中，其中，用于定位转子叶片(11)的控制指令(54)从运行控制装置(15)发送至叶片角调节系统(16)，并且叶片角调节系统(16)在风力发电设备的正常运行中遵循所述控制指令(54)并且相应地定位转子叶片(11)，其中，叶片角调节系统(16)附加地具有与正常运行并行地工作的监测单元(50)，借助所述监测单元检验所述部件或者一部分所述部件的功能性，其中，
-所述叶片角调节系统(16)包括至少一个变流器(27)和至少一个连接在变流器(27)之后并且与转子叶片(11)机械连接的电动机(25)，其中，
-所述变流器(27)包括与供电装置(28)连接的输入级(34)、连接在输入级(34)之后的中间电路(35)和连接在中间电路(35)之后的输出级(37)，电动机(25)连接在所述输出级上，并且叶片角调节系统(16)包括至少一个连接在中间电路(35)上的电能存储器(41)和中间电路电压检测装置(38)，借助所述中间电路电压检测装置检测中间电路(35)上的中间电路电压(U)，其中，所述部件包括能量储存器(41)，并且为了检验能量储存器(41)在正常运行中的功能性，借助监测单元(50)控制输入级(34)，以便将中间电路电压(U)从中间电路额定电压降低至额定电压以下的检验电压，所述检验电压处于与能量储存器(41)对应的最小电压以下，并且将中间电路电压(U)与最小电压相比较，其中，
-所述检验电压这样高，使得变流器(27)和电动机(25)在中间电路(35)上具有检验电压时也能够运行。
10.按权利要求9所述的方法，其特征在于，所述运行控制装置(15)通过至少一个紧急关停控制线路(24)与叶片角调节系统(16)连接，通过所述紧急关停控制线路将至少一个处于定义频率的周期性的紧急关停控制信号(55)从运行控制装置(15)发送至叶片角调节系统(16)，其中，所述部件包括紧急关停控制线路(24)，并且借助监测单元(50)至少检验紧急关停控制信号(55)的频率，以便检验紧急关停控制线路(24)在正常运行中的功能性。
11.按权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述叶片角调节系统(16)包括至少一个旋转角传感器装置(32)，借助所述旋转角传感器装置检测转子叶片(11)的叶片角位置。
12.按权利要求11所述的方法，其特征在于，所述部件包括变流器(27)和电动机(25)，并且借助监测单元(50)检验转子叶片(11)的叶片角位置的变化，以便检验所述部件在正常运行中的功能性。
13.按权利要求11所述的方法，其特征在于，所述旋转角传感器装置(32)包括至少两个旋转角传感器(46、47)，借助所述旋转角传感器彼此独立地检测转子叶片(11)的叶片角位置，其中，所述部件包括旋转角传感器装置(32)，并且借助所述监测单元(50)检验由不同的旋转角传感器(46、47)检测的旋转角位置的可信性，以便检验旋转角传感器装置(32)在正常运行中的功能性。
14.按权利要求9所述的方法，其特征在于，所述叶片角调节系统(16)包括能量存储器电流检测装置(39)，借助所述能量存储器电流检测装置检测由能量储存器(41)输出的电能存储器电流(I)，其中，为了补充性地检验能量储存器(41)在正常运行中的功能性，借助监测单元(50)这样控制输出级(37)，使得能量储存器(41)通过变流器(27)受到电动机(25)的电负载，而监测单元(50)控制输入级(34)以便将中间电路电压(U)降低至检验电压，观察能量储存器(41)的放电，从对放电的观察中形成至少一个表征电能存储器(41)的当前状态的信息，并且将能量储存器(41)的当前状态与对其状态的预设要求相比较。
15.按权利要求14所述的方法，其特征在于，借助监测单元(50)这样调制处于电动机(25)上的一个或多个电动机电压，从而在不改变由电动机(25)当前输出的机械功率的情况下，实现能量储存器(41)的定义的电负载。
16.按权利要求9所述的方法，其特征在于，所述叶片角调节系统(16)包括至少一个能电动操作的制动器(29)和制动器电流检测装置(33)，借助所述制动器能够使转子叶片(11)在相对于转子轮毂(10)的旋转方面固定或者制动，借助所述制动器电流检测装置能够检测输入制动器(29)的制动器电流(IB)，其中，所述部件包括制动器(29)，并且借助监测单元(50)检验制动器电流(IB)的可信性，以便检验制动器(29)的功能性。
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