CN109113928B - 用于风力涡轮的包括功率源的叶片变桨系统 - Google Patents

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Abstract

提供了用于对风力涡轮中的叶片变桨系统提供功率的系统及方法。叶片变桨系统可包括配置成使风力涡轮的一个或多个叶片变桨的一个或多个电机以及功率源。功率源可包括串联联接的多个储能装置。多个储能装置可配置成在功率损耗事件期间对一个或多个电机提供功率。功率源还可包括至少一个旁通电流装置，其配置成允许旁通电流将功率从至少一个储能装置提供至一个或多个电机。旁通电流可为绕过多个储能装置中的一个或多个失效的储能装置的电流。

Description

用于风力涡轮的包括功率源的叶片变桨系统
技术领域
本公开大体上涉及风力涡轮，且更具体地涉及用于在功率损耗事件期间对用于风力涡轮的叶片变桨系统中的一个或多个电机提供功率的方法及系统。
背景技术
大体上，风力涡轮包括转子，其包括具有多个叶片的可旋转的毂组件。叶片将风能转变成机械转矩，转矩经由转子驱动一个或多个发电机。发电机有时但并非总是通过变速箱而可旋转地联接到转子上。变速箱逐步提升转子的固有低转速，以用于发电机将旋转机械能高效地转换成电能，电能经由至少一种电连接馈送到电网中。还存在无传动装置的直接驱动式风力涡轮。转子、发电机、变速箱和其它构件典型地被安装在定位于塔架的顶部上的壳体或机舱内。
然而，在风力涡轮的操作期间，可能存在电网干扰。例如，在电网的部分经历电网故障时，可出现电压或电流异常，诸如电压降。在此情况下，风力涡轮可能需要与电网电隔离。例如，可需要断开一个或多个断路器或开关来将风力涡轮与电网电隔离。风力涡轮还可能需要关闭，使得风力涡轮不继续产生功率。
在风力涡轮关闭时，可能需要使风力涡轮的叶片变桨，以便使叶片顺桨，使得风不会机械地使叶片旋转。例如，叶片变桨系统的一个或多个电机可使风力涡轮上的一个或多个叶片机械地变桨，以便使叶片顺风顺桨。然而，在典型的构造中，当风力涡轮与电网断开时，叶片变桨系统可能未被供能，且因此不能使叶片变桨。在一些风力涡轮系统中，后备的功率源可配置成对叶片变桨系统中的一个或多个电机提供功率。然而，当在该后备功率源中储能装置(诸如电池组)失效时，叶片变桨系统可失效，且不能使风力涡轮的叶片变桨。
发明内容
本发明的方面和优点将在以下描述中被部分地阐明，或可根据描述而显而易见，或可通过实践本发明而被习知。
本公开的一个示例性方面涉及一种用于风力涡轮的叶片变桨系统。风力涡轮可包括一个或多个叶片。叶片变桨系统可包括配置成使风力涡轮的一个或多个叶片变桨的一个或多个电机。叶片变桨系统可进一步包括功率源。功率源可包括串联联接的多个储能装置。多个储能装置可配置成在功率损耗事件期间对一个或多个电机提供功率。功率源可进一步包括至少一个旁通电流装置，其配置成允许旁通电流将功率从至少一个储能装置提供至一个或多个电机。旁通电流可为绕过多个储能装置中的一个或多个失效的储能装置的电流。
本公开的另一示例性方面涉及一种用于对叶片变桨系统的一个或多个电机提供功率来使风力涡轮的一个或多个叶片变桨的方法。该方法可包括由控制装置确定已发生功率损耗事件。该方法可进一步包括由控制装置致使功率源电联接到一个或多个电机上。功率源可包括串联联接的多个储能装置以及与至少一个储能装置并联联接的至少一个旁通电流装置。该方法可进一步包括由控制装置确定储能装置已失效。该方法可进一步包括由控制装置控制旁通电流装置以允许旁通电流绕过失效的储能装置来对一个或多个电机提供功率。
本公开的又一示例性方面涉及一种风力涡轮系统。该风力涡轮系统可包括风力涡轮，风力涡轮包括一个或多个叶片。风力涡轮系统可进一步包括叶片变桨系统。叶片变桨系统可包括配置成使一个或多个叶片变桨的一个或多个电机。叶片变桨系统可进一步包括功率源。功率源可包括串联联接的多个储能装置。多个储能装置可配置成在功率损耗事件期间对一个或多个电机提供功率。功率源可进一步包括至少一个旁通电流装置，其配置成允许旁通电流将功率从至少一个储能装置提供至一个或多个电机。旁通电流可为绕过多个储能装置中的一个或多个失效的储能装置的电流。至少一个旁通电流装置可为二极管、MOSFET开关装置或IGBT开关装置。
可作出针对本公开的这些示例性实施例的变型和修改。
参照以下描述和所附权利要求，本发明的这些及其它特征、方面和优点将变得更好理解。结合到本所明书中且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并连同描述用于阐释本发明的原理。
技术方案1. 一种用于风力涡轮的叶片变桨系统，所述风力涡轮包括一个或多个叶片，所述叶片变桨系统包括：
一个或多个电机，其配置成使所述风力涡轮的一个或多个叶片变桨；以及
功率源，其包括：
串联联接的多个储能装置，所述多个储能装置配置成在功率损耗事件期间对所述一个或多个电机提供功率；以及
至少一个旁通电流装置，其配置成允许旁通电流将功率从至少一个储能装置提供至所述一个或多个电机；
其中，所述旁通电流包括绕过所述多个储能装置中的一个或多个失效的储能装置的电流。
技术方案2. 根据技术方案1所述的叶片变桨系统，其特征在于，各个储能装置包括电池或超级电容器。
技术方案3. 根据技术方案1所述的叶片变桨系统，其特征在于，所述旁通电流装置包括功率二极管。
技术方案4. 根据技术方案1所述的叶片变桨系统，其特征在于，所述叶片变桨系统进一步包括：
配置成确定储能装置已失效的控制装置。
技术方案5. 根据技术方案4所述的叶片变桨系统，其特征在于，所述控制装置配置成至少部分地基于横跨所述至少一个旁通电流装置的电压来确定储能装置已失效。
技术方案6. 根据技术方案4所述的叶片变桨系统，其特征在于，所述控制装置进一步配置成提供要在所述失效的储能装置上执行的定期维护的警示。
技术方案7. 根据技术方案4所述的叶片变桨系统，其特征在于，所述旁通电流装置包括开关装置；
其中所述开关装置包括MOSFET或IGBT开关装置；并且
其中所述控制装置进一步配置成控制所述开关装置以允许所述旁通电流绕过所述失效的储能装置。
技术方案8. 根据技术方案1所述的叶片变桨系统，其特征在于，所述至少一个旁通电流装置定位成与至少一个储能装置并联。
技术方案9. 根据技术方案1所述的叶片变桨系统，其特征在于，所述叶片变桨系统进一步包括：
联接在所述多个储能装置中的至少一个储能装置与所述至少一个旁通电流装置之间的熔丝；
其中所述旁通电流流过所述熔丝。
技术方案10. 根据技术方案9所述的叶片变桨系统，其特征在于，所述熔丝配置成防止遭受所述旁通电流装置中的短路或错误安装的旁通电流装置的影响。
技术方案11. 根据技术方案1所述的叶片变桨系统，其特征在于，所述至少一个旁通电流装置包括多个旁通电流装置；并且
其中旁通电流装置与各个储能装置并联联接。
技术方案12. 根据技术方案11所述的叶片变桨系统，其特征在于，所述叶片变桨系统进一步包括：
多个熔丝；
其中各个熔丝联接在至少一个储能装置与同所述至少一个储能装置并联联接的至少一个旁通电流装置之间。
技术方案13. 一种用于对叶片变桨系统的一个或多个电机提供功率以使风力涡轮的一个或多个叶片变桨的方法，所述方法包括：
由控制装置确定已发生功率损耗事件；
由所述控制装置致使功率源电联接到所述一个或多个电机上，所述功率源包括串联联接的多个储能装置以及与至少一个储能装置并联联接的至少一个旁通电流装置；
由所述控制装置确定储能装置已失效；以及
由所述控制装置控制所述旁通电流装置以允许旁通电流绕过所述失效的储能装置，以对所述一个或多个电机提供功率。
技术方案14. 根据技术方案13所述的方法，其特征在于，所述旁通电流装置包括MOSFET或IGBT开关装置；并且
其中由所述控制装置控制所述旁通电流装置以允许旁通电流绕过所述失效的储能装置来对所述一个或多个电机提供功率包括控制所述MOSFET或IGBT开关装置以允许所述旁通电流绕过所述失效的储能装置。
技术方案15. 根据技术方案13所述的方法，其特征在于，由控制装置确定已发生功率损耗事件包括由所述控制装置检测电网的电压或电流异常。
技术方案16. 根据技术方案13所述的方法，其特征在于，由所述控制装置确定储能装置已失效包括由所述控制装置至少部分地基于横跨所述至少一个旁通电流装置的电压确定储能装置已失效。
技术方案17. 根据技术方案13所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
提供要在所述失效的储能装置上执行的定期维护的警示。
技术方案18. 一种风力涡轮系统，包括：
包括一个或多个叶片的风力涡轮；以及
叶片变桨系统，其包括：
一个或多个电机，其配置成使所述一个或多个叶片变桨；以及
功率源，其包括：
串联联接的多个储能装置，所述多个储能装置配置成在功率损耗事件期间对所述一个或多个电机提供功率；以及
至少一个旁通电流装置，其配置成允许旁通电流将功率从至少一个储能装置提供至所述一个或多个电机；
其中所述旁通电流包括绕过所述多个储能装置中的一个或多个失效的储能装置的电流，并且
其中所述至少一个旁通电流装置包括至少一个二极管、MOSFET开关装置或IGBT开关装置。
技术方案19. 根据技术方案18所述的风力涡轮系统，其特征在于，所述风力涡轮系统进一步包括：
联接在所述多个储能装置中的至少一个储能装置与所述至少一个旁通电流装置之间的熔丝；
其中所述旁通电流流过所述熔丝。
技术方案20. 根据技术方案18所述的风力涡轮系统，其特征在于，所述风力涡轮系统进一步包括：
配置成确定储能装置已失效的控制装置。
附图说明
针对本领域技术人员的本发明的完整和充分的公开(包括其最佳模式)在参照附图的说明书中被阐述，在附图中：
图1绘出了根据本公开的示例性方面的风力涡轮的一部分的透视图；
图2绘出了根据本公开的示例性方面的包括叶片变桨系统的风力涡轮系统的示意图；
图3绘出了根据本公开的示例性方面的叶片变桨系统；
图4绘出了通过根据本公开的示例性方面的叶片变桨系统解决的问题；
图5绘出了根据本公开的示例性方面的叶片变桨系统；
图6绘出了根据本公开的示例性方面的叶片变桨系统；
图7绘出了根据本公开的示例性方面的叶片变桨系统；
图8绘出了根据本公开的示例性方面的叶片变桨系统；
图9绘出了根据本公开的示例性方面的叶片变桨系统；
图10绘出了根据本公开的示例性方面的叶片变桨系统；
图11绘出了根据本公开的示例性方面的叶片变桨系统；
图12绘出了根据本公开的示例性方面的叶片变桨系统；
图13绘出了根据本公开的示例性方面的叶片变桨系统；
图14绘出了根据本公开的示例性方面的方法的流程图；
图15绘出了根据本公开的示例性方面的示例性控制装置。
构件列表
100 风力涡轮
102 机舱
104 塔架
106 转子
108 叶片
110 旋转毂
200 风力涡轮系统
210 电网
212 涡轮总线
214 开关/断路器
216 电网总线
220 叶片变桨系统
222 功率源
224 (多个)电机
230 开关
240 控制装置
310 储能装置
312 失效的储能装置
314 储能装置
320 (多个)旁通电流装置
330 功率二极管
332 功率二极管
334 功率二极管
336 功率二极管
340 (多个)熔丝
344 熔丝
346 熔丝
350 旁通电流
360 电感器
362 电感二极管
364 分流电阻器
366 地极
370 熔丝
380 开关装置
382 开关装置
1400 方法
1402 方法步骤
1404 方法步骤
1406 方法步骤
1408 方法步骤
1410 方法步骤
1412 方法步骤
1510 控制装置/系统
1512 (多个)处理器
1514 (多个)存储器装置
1516 通信接口
1518 传感器接口
1520 传感器
1522 传感器。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的实施例，在附图中示出其一个或多个实例。各个实例通过阐释本发明的方式被提供，并非限制本发明。实际上，本领域技术人员将清楚的是，可在本发明中作出多种修改和变型，而不会脱离本发明的范围或精神。例如，示为或描述为一个实施例的部分的特征可与另一实施例一起使用以产生再一另外的实施例。因此，意在本发明覆盖归入所附权利要求的范围内的此类修改和变型以及它们的等同方案。
大体上，本公开的示例性方面涉及叶片变桨系统和叶片变桨系统在风力涡轮系统中的控制方法。更具体而言，风力涡轮系统可包括具有一个或多个叶片的风力涡轮和叶片变桨系统。叶片变桨系统可包括配置成使风力涡轮的一个或多个叶片变桨的一个或多个电机。例如，在一些实施方案中，风力涡轮的各个叶片可具有配置成使叶片变桨的独立电机。在一些实施方案中，单个电机可配置成诸如通过旋转传动装置机构使风力涡轮上的各个叶片变桨而使多个叶片变桨。
叶片变桨系统可进一步包括功率源(例如，后备功率源)。例如，多个储能装置可串联联接。储能装置可例如为电池或超级电容器。储能装置可配置成在功率损耗事件期间对一个或多个电机提供功率。例如，如本文所使用的，用语“功率损耗事件”可意味着主功率源未被提供至叶片变桨系统的任何情况。例如，在电网故障期间，风力涡轮可与电网电隔离，且因此不能从电网接收电功率。
串联联接的储能装置将提供叠加式电压，其可用于对一个或多个电机供能。然而，在储能装置失效时，失效的储能装置可形成开路，因而不允许任何电流流至一个或多个电机。
根据本公开的示例性方面，叶片变桨系统的功率源可进一步包括至少一个旁通电流装置，其配置成允许旁通电流装置将功率从至少一个储能装置提供至一个或多个电机。例如，旁通电流装置可为二极管、功率二极管、齐纳二极管或开关装置(诸如，IGBT或MOSFET开关装置)。旁通电流可为绕过多个储能装置中的一个或多个失效的储能装置的电流，从而允许一个或多个电机使风力涡轮的一个或多个叶片变桨。
在一些实施方案中，叶片变桨系统可包括多个旁通电流装置，且各个储能装置可具有与相应的储能装置并联联接的旁通电流装置。在一些实施方案中，旁通电流装置可与多个储能装置并联联接。
例如，一个或多个功率二极管可定位成与一个或多个储能装置并联。在正常操作期间，一个或多个功率二极管将阻止电流流过它们。然而，当储能装置启动失效或具有高电阻时，由于系统中的其它储能装置，故反向电压将施加到失效的储能装置上。反向电压将致使功率二极管导通，从而限制失效的储能装置上的反向电压。此外，随着功率二极管导通，旁通电流可流至其它下游的储能装置，以形成通路。以此方式，旁通电流可流过旁通电流装置来形成通路，以对叶片桨距系统中的一个或多个电机提供功率。
在一些实施方案中，旁通电流装置可为开关装置，诸如半导体开关装置(例如，MOSFET或IGBT开关装置)。例如，控制装置可配置成确定储能装置已失效。在一些实施方案中，控制装置可配置成至少部分地基于横跨旁通电流装置的电压来确定储能装置已失效。例如，可测量横跨旁通电流装置(例如，二极管、IGBT或MOSFET)的电压，且在电压变为反向或下降至低于阈值电压时，控制装置可配置成确定对应的储能装置已失效。控制装置可进一步配置成控制开关装置以允许旁通电流绕过失效的储能装置。以此方式，旁通电流可流过旁通电流装置来形成通路，以对叶片桨距系统中的一个或多个电机提供功率。
在一些实施方案中，控制装置可进一步配置成提供要在失效的储能装置上执行的定期维护的警示。例如，在确定储能装置已失效之后，控制装置可配置成提供可警示技术人员储能装置已失效的至计算系统、显示器的输出或其它输出。在一些实施方案中，可识别特定的失效储能装置。技术人员然后可更换失效的储能装置。
如指出的，旁通电流装置可定位成与至少一个储能装置并联。在一些实施方案中，旁通电流装置可定位成与多个储能装置并联。例如，两个或更多个储能装置可串联联接，且旁通电流装置可定位成与两个或更多个储能装置并联。
在一些实施方案中，叶片变桨系统可进一步包括联接在多个储能装置中的至少一个储能装置与旁通电流装置之间的熔丝。旁通电流可流过熔丝。例如，当两个储能装置串联联接时，各个储能装置可包括多个节点，第一节点(例如，处于第一电压的节点)和第二节点(例如，处于第二电压的节点)，第一储能装置的第一节点可联接到第二储能装置的第二节点上。在一些实施方案中，熔丝可联接在两个储能装置联接在一起的节点处。在一些实施方案中，熔丝可仅联接到储能装置的单个节点上，所述节点诸如在串联联接的一连串储能装置的端部处。
熔丝可进一步联接到旁通电流装置上。例如，旁通电流装置可具有旁通电流装置的一端上的第一节点和旁通电流装置的另一端上的第二节点。在一些实施方案中，多个旁通电流装置可串联联接，其中各个旁通电流装置与一个或多个储能装置并联。在一些实施方案中，熔丝可联接到两个旁通电流装置之间的节点上。在一些实施方案中，熔丝可仅联接到旁通电流装置的单个节点上，所述节点诸如在串联联接的一连串旁通电流装置的端部处。
在一些实施方案中，熔丝可配置成防止遭受对于错误安装的旁通电流装置的旁通电流装置中的短路的影响。例如，如果旁通电流装置(例如，功率二极管)发生短路，则可产生横跨旁通电流装置的短路，从而允许非常高的电流流过旁通电流装置。熔丝可配置成通过使其尺寸设置成使得熔丝在短路开始流通时烧断来防止遭受短路的影响。类似地，熔丝可配置成防止遭受错误安装的旁通电流装置的影响。例如，如果功率二极管反向安装，则在正常操作模式中，横跨功率二极管的电压将致使非常高的电流流通。熔丝可配置成例如通过使其尺寸设置成使得熔丝在高电流开始流通时烧断来防止遭受错误安装的旁通电流装置的影响。
在一些实施方案中，熔丝可配置成保护多个储能装置。例如，旁通电流装置可与多个储能装置并联安装。熔丝可联接在至少一个储能装置与旁通电流装置之间。在一些实施方案中，叶片变桨系统可包括多个熔丝，且各个熔丝可联接在至少一个储能装置与同相应的(多个)储能装置并联联接的至少一个旁通电流装置之间。
以此方式，根据本公开的示例性方面的系统和方法可具有允许旁通电流流过旁通电流装置、从而绕过叶片变桨系统的功率源中的失效的储能装置的技术效果。这可允许功率源对叶片变桨系统的一个或多个电机提供功率，以便允许叶片变桨系统在功率损耗事件期间储能装置失效的情况下操作。
此外，根据本公开的示例性方面的系统及方法可允许检测失效的储能装置，且还警示技术人员需要在失效的储能装置上执行维护。这可提高叶片变桨系统的可靠性，且有助于确保叶片变桨系统在功率损耗事件的情况下可用。
另外，根据本公开的示例性方面的系统及方法可防止遭受短路和错误安装的构件的影响，从而改进可在叶片变桨系统上工作的技术人员的安全性。
现在参照附图，现在将详细论述本公开的示例性实施例。图1为示例性风力涡轮100的一部分的透视图。风力涡轮100包括容纳发电机(图1中未示出)的机舱102。机舱102安装在塔架104(图1中示出了塔架104的一部分)上。塔架104可具有便于如本文所述的风力涡轮100的操作的任何适合的高度。风力涡轮100还包括转子106，其包括附接到旋转毂110上的三个叶片108。备选地，风力涡轮100包括便于本文所述的风力涡轮100的操作的任何数目的叶片108。叶片108可沿各个叶片108的轴线变桨。例如，各个叶片108可变桨成使叶片108迎风或顺风顺桨。在一些实施方案中，叶片108可由可操作地联接到叶片108上的叶片变桨系统(图1中未示出)进行变桨。
图2为可与风力涡轮100一起使用的示例性风力涡轮系统200的示意图。风力涡轮系统200可包括风力涡轮100，其可包括一个或多个叶片108。风力涡轮100可联接到电网210上。由风力涡轮100产生的功率可被提供至涡轮总线212。在一些实施方案中，由风力涡轮100产生的功率可为多相(例如，三相)功率。在一些实施方案中，开关/断路器214可用于通过将涡轮总线212联接到电网总线216而将风力涡轮100选择性地联接到电网210上。
风力涡轮系统200可进一步包括叶片变桨系统220。叶片变桨系统220可包括功率源222和一个或多个电机224。一个或多个电机224可使风力涡轮100的一个或多个叶片108变桨。在一些实施方案中，单个电机224可使多个叶片108(诸如所有叶片108)变桨。在一些实施方案中，各个叶片108都可由相应电机224进行变桨。一个或多个电机224可用于在功率损耗事件(诸如电网故障)期间使叶片108变桨。例如，当电网故障发生而需要风力涡轮100与电网210电隔离时，一个或多个电机224可用于使叶片108顺风顺桨。类似地，诸如在电网210与叶片变桨系统220之间的故障发生时，可发生用于叶片变桨系统200的主功率源的功率损耗事件。一个或多个电机可在功率损耗事件期间由功率源222供能。
功率源222可用于对一个或多个电机224提供功率。例如，如本文所述，功率源222可包括多个储能装置。储存在储能装置中的能量可被提供至一个或多个电机224，以便使叶片108变桨。例如，如参照图3-13更详细地所述，当主功率源不可用时(诸如在功率损耗事件期间)，储能装置中储存的能量可被提供至一个或多个电机224。
在一些实施方案中，叶片变桨系统220可联接到电网210上。例如，来自电网的功率可被提供至叶片变桨系统220并储存在功率源222中。在一些实施方案中，叶片变桨系统220可由开关230选择性地联接到电网210上。
风力涡轮系统200可进一步包括控制装置240。控制装置240可配置成控制叶片变桨系统220来使叶片108变桨。例如，在一些实施方案中，控制装置240可使功率源222电联接到一个或多个电机224上，以对一个或多个电机224提供功率。在一些实施方案中，控制装置240可配置成确定已发生功率损耗事件。例如，控制装置240可配置成接收表示电网干扰的诸如来自联接到电网210上的一个或多个电压传感器或电流传感器的一个或多个信号。类似地，控制装置240可配置成确定用于叶片变桨系统220的主功率源中已发生功率损耗事件。在一些实施方案中，控制装置可通过检测电网210的电压或电流异常来确定已发生功率损耗事件。
在一些实施方案中，控制装置240可配置成确定功率源222中的储能装置失效。例如，控制装置240可配置成检测横跨功率源222中的旁通电流装置的电压。在一些实施方案中，如本文所述，控制装置240可配置成至少部分地基于横跨功率源222中的旁通电流装置的电压来确定功率源222中的储能装置已失效。
在一些实施方案中，控制装置240可进一步提供要在失效的储能装置上执行的定期维护的警示。例如，控制装置240可配置成提供可警示技术人员储能装置已失效的至计算系统、显示器的输出或其它输出。在一些实施方案中，可识别特定的失效储能装置。技术人员然后可更换失效的储能装置。
在一些实施方案中，控制装置240可配置成控制功率源222中的开关装置。例如，功率源222可包括作为旁通电流装置的一个或多个IGBT或MOSFET开关装置。在一些实施方案中，控制装置240可配置成控制MOSFET或IGBT开关装置，以允许旁通电流绕过失效的储能装置。
风力涡轮系统200可进一步包括附加的元件，诸如变压器、功率转换器、开关、断路器、系统保护装置或其它元件，以提供本文描述的功能性。例如，根据需要，变压器可将功率从第一电压变换成第二电压，且功率转换器可将功率从AC功率转换成DC功率。
现在参照图3，绘出了根据本公开的示例性方面的示例性叶片变桨系统220。如所示的，叶片变桨系统220可包括串联联接的多个储能装置310。储能装置310可例如为电池或超级电容器。储能装置可进一步配置成对一个或多个电机224提供功率，以便使一个或多个叶片108变桨。
在一些实施方案中，储能装置310可由控制装置240(未示出)联接到电机224上。例如，控制装置240可闭合一个或多个开关(未示出)，以便使储能装置310联接到电机224上。
叶片变桨系统220可进一步包括一个或多个旁通电流装置320。旁通电流装置可配置成允许旁通电流绕过一个或多个失效的储能装置310。例如，在串联联接的多个储能装置310中的一储能装置310失效的情况下，失效的储能装置可形成开路，其可阻止电流从储能装置310流至一个或多个电机224。(多个)旁通电流装置320可允许其旁通电流绕过多个储能装置310中的一个或多个失效的储能装置310。
例如，如图3中所示，(多个)旁通电流装置可为功率二极管330。在一些实施方案中，功率二极管330可与至少一个储能装置310并联联接。在一些实施方案中，各个储能装置310可具有与相应的储能装置310并联联接的功率二极管330。在一些实施方案中，功率二极管可与多个储能装置310并联联接。当储能装置310失效时，可形成开路或高电阻。在此情况下，由于叶片变桨系统220中的其它储能装置310，故反向电压或低于阈值的电压可被施加在失效的储能装置210上。例如，反向电压可为负电压，或低于阈值电压的电压。在反向电压出现时，对应的并联联接的功率二极管330可导通。例如，如图3中所示，失效的储能装置312可在串联连接的储能装置310中形成开路。失效的储能装置312可形成横跨对应的功率二极管332的反向电压(例如，负电压、零电压或低于阈值的电压)，从而允许旁通电流350绕过失效的储能装置312。以此方式，旁通电流350可绕过失效的储能装置312，从而允许功率被从储能装置310提供至一个或多个电机224。
在一些实施方案中，一个或多个熔丝340可联接在多个储能装置310中的至少一个储能装置310与旁通电流装置320之间。在一些实施方案中，多个熔丝340可包括在叶片变桨系统220中，其中各个熔丝340联接在至少一个储能装置310与同至少一个储能装置310并联联接的至少一个旁通电流装置320之间。例如，如图3中所示，各个储能装置310可包括第一节点(例如，-节点)和第二节点(例如，+节点)。熔丝340可联接到各个储能装置210的第二节点和旁通电流装置320上。在一些实施方案中，如本文所述，各个熔丝340可配置成防止遭受旁通电流装置320中的短路或错误安装的旁通电流装置320的影响。
叶片变桨系统220可进一步包括系统保护元件，诸如熔丝370和包括联接到一个或多个电机224上的电感器360和两个电感二极管362的电感回路。在一些实施方案中，如图3中所示，分流电阻器364可联接到多个储能装置中的储能装置310上。在一些实施方案中，地极366也可包括在叶片变桨系统220中。
现在参照图4，绘出了根据本公开的附加方面的叶片变桨系统220。与图3中的元件相同或相似的元件被以相同的参考标号指出。如所示的，叶片变桨系统220可进一步包括控制装置，诸如控制装置240。另外，旁通电流装置320可为开关装置380，诸如IGBT或MOSFET开关装置380。
在一些实施方案中，控制装置240可配置成确定储能装置310已失效。例如，控制装置240可配置成检测横跨旁通电流装置320(诸如开关装置380)的电压。控制装置240可配置成至少部分地基于横跨旁通电流装置320的电压来确定储能装置310已失效。
此外，控制装置240可配置成控制开关装置380来允许旁通电流350绕过失效的储能装置312。例如，控制装置240可至少部分地基于横跨旁通电流装置320(例如，开关装置382)的电压来检测储能装置310是失效的储能装置312。控制装置240可进一步控制对应的旁通电流装置320(例如，开关装置382)，以允许旁通电流装置250流通从而允许旁通电流350绕过失效的储能装置312。例如，控制装置240可发送控制信号来闭合开关装置382，以允许旁通电流350流通。以此方式，控制装置240可配置成确定储能装置310已失效，且进一步控制开关装置310以允许旁通电流350绕过失效的储能装置312。
现在参照图5，绘出了通过包括一个或多个熔丝340而提供的示例性益处。与图3和4中的元件相同或相似的元件被以相同的参考标号指出。如所示的，功率二极管334已被错误地安装在叶片变桨系统220中。例如，功率二极管334被反向安装。在此情形中，功率二极管334将在对应储能装置314的正常操作期间允许非常高的电流流通。熔丝334可配置成例如通过使其尺寸设置成使得熔丝344将在高电流流过错误安装的功率二极管334的情况下熔断来防止遭受错误安装的旁通电流装置的影响。
类似地，功率二极管336已发生短路。在此情形下，高电流可流过熔丝346。熔丝346可配置成例如通过使其尺寸设置成使得熔丝346将在高电流流过发生短路的功率二极管336的情况下熔断来防止遭受功率二极管336中的短路的影响。
以此方式，熔丝340可对叶片变桨系统220提供保护，且诸如，例如，当技术人员在叶片变桨系统220上执行检修时，可允许叶片变桨系统220的较安全的操作。
现在参照图6，绘出了根据本公开的附加方面的叶片变桨系统220。与图3-5中的元件相同或相似的元件被以相同的参考标号指出。如所示的，旁通电流装置320可与多个储能装置310并联联接。例如，如所示的，各个旁通电流装置320(例如，功率二极管)与两个储能装置310并联联接。如所示的，熔丝340可联接在至少一个储能装置310与旁通电流装置320之间。
现在参照图7，绘出了根据本公开的附加方面的叶片变桨系统220。与图3-6中的元件相同或相似的元件被以相同的参考标号指出。如所示的，旁通电流装置320可与多个储能装置310并联联接。例如，如所示的，各个旁通电流装置320(例如，功率二极管)与三个储能装置310并联联接。如所示的，熔丝340可联接在至少一个储能装置310与旁通电流装置320之间。
现在参照图8，绘出了根据本公开的附加方面的叶片变桨系统220。与图3-7中的元件相同或相似的元件被以相同的参考标号指出。如所示的，单个旁通电流装置320可与多个储能装置310并联联接。例如，如所示的，一个旁通电流装置320(例如，功率二极管)与两个储能装置310并联联接，而其余储能装置310各自与对应的旁通电流装置320并联联接。如所示的，熔丝340可联接在至少一个储能装置310与旁通电流装置320之间。
现在参照图9，绘出了根据本公开的附加方面的叶片变桨系统220。与图3-8中的元件相同或相似的元件被以相同的参考标号指出。如所示的，旁通电流装置320(例如，功率二极管)可与各个储能装置310并联联接。如所示的，熔丝340可联接在每隔一个旁通电流装置320与至少一个储能装置310之间，而交替的旁通电流装置可直接地联接到对应储能装置310上。
现在参照图10，绘出了根据本公开的附加方面的叶片变桨系统220。与图3-9中的元件相同或相似的元件被以相同的参考标号指出。如所示的，旁通电流装置320(例如，功率二极管)可与各个储能装置310并联联接。如所示的，熔丝340可联接在每隔一个旁通电流装置320与至少一个储能装置310之间，而交替的旁通电流装置可直接地联接到对应储能装置310上。
现在参照图11，绘出了根据本公开的附加方面的叶片变桨系统220。与图3-10中的元件相同或相似的元件被以相同的参考标号指出。如所示的，两个旁通电流装置320(例如，功率二极管)可各自与多个(例如，三个)储能装置310并联联接。如所示的，单个熔丝340可联接在两个旁通电流装置与两个储能装置310之间。
现在参照图12，绘出了根据本公开的附加方面的叶片变桨系统220。与图3-11中的元件相同或相似的元件被以相同的参考标号指出。如所示的，三个旁通电流装置320(例如，功率二极管)可各自与多个(例如，两个)储能装置310并联联接。如所示的，可包括两个熔丝340以提供保护。
现在参照图13，绘出了根据本公开的附加方面的叶片变桨系统220。与图3-12中的元件相同或相似的元件被以相同的参考标号指出。如所示的，旁通电流装置320(例如，功率二极管)可与单个储能装置310并联联接。在图13中绘出的示例性叶片变桨系统220中，未包括熔丝340。在一些实施方案(未示出)中，各个旁通电流装置320可与多个储能装置310并联联接。
现在参照图14，绘出了用于对叶片变桨系统的一个或多个电机提供功率来使风力涡轮的一个或多个叶片变桨的示例性方法(1400)的流程图。风力涡轮100可包括多个叶片108。叶片变桨系统220中的一个或多个电机224可配置成使叶片108变桨。方法1400中的一些或所有步骤都可由控制装置或控制系统(诸如图2、4和15中绘出的控制装置240或控制装置/系统1510)实施。此外，图14绘出了出于说明和论述的目的以特定顺序执行的步骤。使用本文提供的公开内容的本领域普通技术人员将理解到，可在不脱离本公开的范围的情况下以多种方式修改、省略、重布置和/或扩展本文公开的任何方法的多个步骤。
在(1402)处，方法(1400)可包括确定已发生功率损耗事件。例如，控制装置240可配置成从连接到电网210上的一个或多个传感器接收一个或多个信号。控制装置240可配置成通过检测电网中的电压或电流异常来确定已发生电网干扰。例如，电网干扰可为电网故障，且控制装置240可在电压或电流超过一个或多个阈值或下降至低于一个或多个阈值时确定已发生电网干扰。例如，当电压变为零时，控制装置可配置成确定已发生功率损耗事件(例如，电网故障)。类似地，控制装置40可配置成确定用于叶片变桨系统220的主功率源已失效。例如，控制装置240可监测来自主功率源的电压和/或电流。
在(1404)处，方法(1400)可包括控制功率源来对叶片变桨系统的一个或多个电机提供功率。例如，在(1406)处，控制装置240可例如通过闭合一个或多个开关使功率源222联接到一个或多个电机224上，以便允许储存在功率源222中的能量被提供至一个或多个电机224，以便使风力涡轮100的一个或多个叶片108变桨。
在(1408)处，方法(1400)可包括确定储能装置已失效。例如，控制装置240可配置成获得表示横跨叶片变桨系统220中的旁通电流装置320的电压的一个或多个信号。控制装置240可配置成至少部分地基于横跨旁通电流装置320的电压来确定储能装置310已失效。例如，横跨旁通电流装置220的电压可降到低于阈值，或变为负的。在此情况下，控制装置240可配置成确定储能装置310已失效。
在开关装置用作旁通电流装置220的一些实施方案中，控制装置240可通过例如在(1410)处控制开关装置进一步控制功率源来对叶片变桨系统的一个或多个电机提供功率，以允许旁通电流绕过失效的储能装置310。例如，旁通电流装置320可为MOSFET或IGBT开关装置380。控制装置240可配置成对MOSFET或IGBT开关装置380提供一个或多个开关命令，以允许旁通电流流过MOSFET或IGBT开关装置380而绕过失效的储能装置310。
在(1412)处，方法(1400)可包括提供要在失效的储能装置上执行的定期维护的警示。例如，控制装置240可配置成提供可警示技术人员储能装置310已失效的至计算系统、显示器的输出或其它输出。在一些实施方案中，可识别特定的失效储能装置310。技术人员然后可更换失效的储能装置310。
以此方式，方法(1400)可允许对叶片变桨系统的一个或多个电机提供功率，以在功率损耗事件期间使风力涡轮的一个或多个叶片变桨。此外，方法(1400)可允许旁通电流装置用以允许旁通电流绕过一个或多个失效的储能装置。
现在参照图15，绘出了根据本公开的示例性实施例的示例性控制装置/系统1510。控制装置/系统1510例如可用作图2和4中所示的控制装置240，并且/或者用于实施本文所述的任何调节器或模块。在一些实施例中，控制装置/系统1510可包括一个或多个处理器1512和一个或多个存储器装置1514。(多个)处理器1512和(多个)存储器装置1514可分布成使得它们定位在一个或多个地点处或与不同的装置一起定位。
(多个)处理器1512和(多个)存储器装置1514可配置成执行各种计算机实施的功能和/或指令(例如，执行方法、步骤、计算等，以及储存如本文公开的相关数据)。指令在由(多个)处理器1512执行时可致使(多个)处理器1512执行根据本公开的示例性方面的操作。例如，指令在由(多个)处理器1512执行时可致使(多个)处理器1512实施本文论述的图14的方法(1400)。
另外，控制装置1510可包括通信接口1516以便于控制装置1510与风力涡轮系统200的多个构件、叶片变桨系统220、风场或电网210之间的通信，包括功率参数、电流参数、电压参数或本文所述的其它参数。此外，通信接口1518可包括传感器接口1518(例如，一个或多个模数转换器)，以允许从一个或多个传感器1520、1522传输的信号被转换成可由(多个)处理器1512理解和处理的信号。应认识到，可使用任何适合的手段(诸如有线或无线连接)来使传感器(例如，传感器1520、1522)通信地联接到通信接口1518上。可使用任何适合的通信协议来通信信号。传感器(1520,1522)可例如为电压传感器、电流传感器、功率传感器或本文所述的任何其它传感器装置。
因此，(多个)处理器1512可配置成从传感器1520和1522接收一个或多个信号。例如，在一些实施例中，(多个)处理器1512可从传感器1520接收表示电流的信号。在一些实施例中，(多个)处理器1512可从传感器1522接收表示电压(例如电网电压、横跨旁通电流装置的电压)的信号。
如本文所使用的，用语“处理器”不但是指本领域中被认为包括在计算机中的集成电路，而且是指控制装置、微控制装置、微型计算机、可编程逻辑控制装置(PLC)、专用集成电路以及其它可编程电路。另外，(多个)存储器装置1514可大体上包括(多个)存储器元件，包括但不限于，计算机可读介质(例如，随机存取存储器(RAM))、计算机可读非易失性介质(例如，闪速存储器)、光盘只读存储器(CD-ROM)、磁光盘(MOD)、数字多功能盘(DVD)和/或其它适合的存储器元件。此(多个)存储器装置1514可大体上配置成储存适合的计算机可读指令，其在由(多个)处理器1512执行时，配置控制装置1510以执行如本文所述的多种功能。
本文论述的技术参照基于计算机的系统以及由基于计算机的系统采取的动作和发送至基于计算机的系统及来自其的信息。本领域普通技术人员将认识到，基于计算机的系统的固有灵活性允许构件之间和构件间的各种各样的可能的构造、组合以及任务和功能性的划分。例如，可使用单个计算装置或组合工作的多个计算装置实施本文论述的过程。数据库、存储器、指令和应用可在单个系统上被实施或可分布在多个系统上。分布式构件可按顺序或并行地操作。
尽管可在一些附图中示出多个实施例的特定特征而在其它附图中未示出，但这仅是为了方便起见。根据本公开的原理，一附图的任何特征可与任何其它附图的任何特征组合而被引用和/或要求保护。
本书面描述使用实例来公开本发明，包括最佳模式，且还使本领域任何技术人员能够实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何合并的方法。本发明的可专利性范围由权利要求限定，且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果此类其它实施例包括不异于权利要求的文字语言的结构要素，或如果它们包括与权利要求的文字语言无实质性差异的等同结构要素，则此类其它实例意于在权利要求的范围内。

Claims (19)

1.一种用于风力涡轮的叶片变桨系统，所述风力涡轮包括一个或多个叶片，所述叶片变桨系统包括：
一个或多个电机，其配置成使所述风力涡轮的一个或多个叶片变桨；以及
功率源，其包括：
串联联接的多个储能装置，所述多个储能装置配置成在功率损耗事件期间对所述一个或多个电机提供功率；以及
至少一个旁通电流装置，其中所述至少一个旁通电流装置中的单个旁通电流装置被配置成与所述多个储能装置中的一个或多个储能装置并联以使之隔离并允许旁通电流绕过与所述单个旁通电流装置并联的隔离的所述一个或多个储能装置，使得所述多个储能装置中的在隔离的所述一个或多个储能装置上游和下游的其余储能装置继续将功率提供至所述一个或多个电机；
其中，当所述多个储能装置中的配置成与所述单个旁通电流装置并联的一个或多个储能装置失效时，所述旁通电流流过所述至少一个旁通电流装置中的仅所述单个旁通电流装置。
2.根据权利要求1所述的叶片变桨系统，其特征在于，各个储能装置包括电池或超级电容器。
3.根据权利要求1所述的叶片变桨系统，其特征在于，所述旁通电流装置包括功率二极管。
4.根据权利要求1所述的叶片变桨系统，其特征在于，所述叶片变桨系统进一步包括：
配置成确定储能装置已失效的控制装置。
5.根据权利要求4所述的叶片变桨系统，其特征在于，所述控制装置配置成至少部分地基于横跨所述至少一个旁通电流装置的电压来确定储能装置已失效。
6.根据权利要求4所述的叶片变桨系统，其特征在于，所述控制装置进一步配置成提供要在所述失效的储能装置上执行的定期维护的警示。
7.根据权利要求4所述的叶片变桨系统，其特征在于，所述旁通电流装置包括开关装置；
其中所述开关装置包括MOSFET或IGBT开关装置；并且
其中所述控制装置进一步配置成控制所述开关装置以允许所述旁通电流绕过所述失效的储能装置。
8.根据权利要求1所述的叶片变桨系统，其特征在于，所述叶片变桨系统进一步包括：
联接在所述多个储能装置中的至少一个储能装置与所述至少一个旁通电流装置之间的熔丝；
其中所述旁通电流流过所述熔丝。
9.根据权利要求8所述的叶片变桨系统，其特征在于，所述熔丝配置成防止遭受所述旁通电流装置中的短路或错误安装的旁通电流装置的影响。
10.根据权利要求1所述的叶片变桨系统，其特征在于，所述至少一个旁通电流装置包括多个旁通电流装置；并且
其中旁通电流装置与各个储能装置并联联接。
11.根据权利要求10所述的叶片变桨系统，其特征在于，所述叶片变桨系统进一步包括：
多个熔丝；
其中各个熔丝联接在至少一个储能装置与同所述至少一个储能装置并联联接的至少一个旁通电流装置之间。
12.一种用于对叶片变桨系统的一个或多个电机提供功率以使风力涡轮的一个或多个叶片变桨的方法，所述方法包括：
由控制装置确定已发生功率损耗事件；
由所述控制装置致使功率源电联接到所述一个或多个电机上，所述功率源包括串联联接的多个储能装置以及至少一个旁通电流装置，其中所述至少一个旁通电流装置中的单个旁通电流装置与至少一个储能装置并联联接；
由所述控制装置确定储能装置已失效；以及
由所述控制装置控制与失效的储能装置并联联接的相应的所述单个旁通电流装置以使所述失效的储能装置隔离并允许旁通电流绕过所述失效的储能装置，使得所述多个储能装置中的在隔离的储能装置上游和下游的其余储能装置继续对所述一个或多个电机提供功率，其中当所述多个储能装置中的配置成与所述单个旁通电流装置并联的一个或多个储能装置失效时，所述旁通电流流过所述至少一个旁通电流装置中的仅所述单个旁通电流装置。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述旁通电流装置包括MOSFET或IGBT开关装置；并且
其中由所述控制装置控制所述旁通电流装置以允许旁通电流绕过所述失效的储能装置来对所述一个或多个电机提供功率包括控制所述MOSFET或IGBT开关装置以允许所述旁通电流绕过所述失效的储能装置。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，由控制装置确定已发生功率损耗事件包括由所述控制装置检测电网的电压或电流异常。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，由所述控制装置确定储能装置已失效包括由所述控制装置至少部分地基于横跨所述至少一个旁通电流装置的电压确定储能装置已失效。
16.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
提供要在所述失效的储能装置上执行的定期维护的警示。
17.一种风力涡轮系统，包括：
包括一个或多个叶片的风力涡轮；以及
叶片变桨系统，其包括：
一个或多个电机，其配置成使所述一个或多个叶片变桨；以及
功率源，其包括：
串联联接的多个储能装置，所述多个储能装置配置成在功率损耗事件期间对所述一个或多个电机提供功率；以及
至少一个旁通电流装置，其中所述至少一个旁通电流装置中的单个旁通电流装置被配置成与所述多个储能装置中的一个或多个储能装置并联以使之隔离并允许旁通电流绕过与所述单个旁通电流装置并联的隔离的所述一个或多个储能装置，使得所述多个储能装置中的在隔离的所述一个或多个储能装置上游和下游的其余储能装置继续将功率提供至所述一个或多个电机，
其中，当所述多个储能装置中的配置成与所述单个旁通电流装置并联的一个或多个储能装置失效时，所述旁通电流流过所述至少一个旁通电流装置中的仅所述单个旁通电流装置，并且
其中所述至少一个旁通电流装置包括至少一个二极管、MOSFET开关装置或IGBT开关装置。
18.根据权利要求17所述的风力涡轮系统，其特征在于，所述风力涡轮系统进一步包括：
联接在所述多个储能装置中的至少一个储能装置与所述至少一个旁通电流装置之间的熔丝；
其中所述旁通电流流过所述熔丝。
19.根据权利要求17所述的风力涡轮系统，其特征在于，所述风力涡轮系统进一步包括：
配置成确定储能装置已失效的控制装置。
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