CN113153634A - 向风力涡轮转子叶片施加变桨马达制动转矩的系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供用于向转子叶片施加变桨马达制动转矩的系统和方法。相应地，启动变桨控制系统从第1操作模式向紧急操作模式的过渡。变桨控制系统的变桨马达在过渡期间不具有供应电流。横跨变桨马达的电枢建立短路，以便建立电流流动。当变桨马达不具有供应电流时，由变桨马达响应于转子叶片围绕变桨轴线的旋转来生成电流。响应于生成的电流流动，用变桨马达生成沿单个方向的制动转矩，以便允许转子叶片相对于原始定向自由地向负载较小的定向移动来保护风力涡轮免受损坏。

Description

向风力涡轮转子叶片施加变桨马达制动转矩的系统和方法

技术领域

本公开内容大体上涉及风力涡轮，且更特别地涉及用于向风力涡轮的转子叶片施加变桨马达制动转矩的系统和方法。

背景技术

风力被认为是目前可得的最清洁、最环境友好的能源中的一种，且风力涡轮在该方面获得了增加的关注。现代的风力涡轮典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱以及一个或多个转子叶片。机舱包括联接到齿轮箱和发电机的转子组件。转子组件和齿轮箱安装在位于机舱内的台板支承框架上。一个或多个转子叶片使用已知的翼型原理来获取风的动能。转子叶片传输呈旋转能形式的动能，以便转动轴，该轴将转子叶片联接到齿轮箱(或如果不使用齿轮箱，直接地联接到发电机)。发电机然后将机械能转换成电能，且电能可传输到容纳在塔架内的转换器和/或变压器并随后部署到公用网。现代的风力发电系统典型地采取具有多个此类风力涡轮发电机的风场的形式，该风力涡轮发电机可操作成向传输系统供应功率，该传输系统向电网提供功率。

典型地，转子叶片经由变桨控制系统围绕变桨轴线旋转或变桨，该变桨控制系统由变桨马达驱动，该变桨马达由变桨功率转换器提供功率。然而，在诸如变桨功率转换器故障的各种场景中，可有必要经由备选能源向变桨控制系统提供功率。在从变桨功率转换器向备选能源过渡期间，可有在其期间无转矩由变桨马达施加的时段。因而，重力和/或惯性可引起转子叶片不受控地向不期望的负载定向旋转。这继而可导致转子叶片的过载状况，从而导致构件和/或风力涡轮故障。

除了过载状况外，转子叶片不受控地向不期望的负载定向旋转还可导致变桨马达生成电流。该电流可流向备选能源且干扰变桨控制系统由备选能源提供功率。因而，可期望当在变桨功率转换器与备选能源之间过渡时控制转子叶片的旋转。

因此，本领域不断寻求用于在向备选能源过渡时对转子叶片不受控地向不期望的负载定向旋转进行限制的新的且改进的系统。相应地，本公开内容涉及用于向转子叶片施加变桨马达制动转矩的系统和方法。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或可从描述中明显，或可通过实施本发明来获悉。

在一方面，本公开内容涉及一种用于向风力涡轮的转子叶片施加变桨马达制动转矩的方法。风力涡轮可包括变桨控制系统，该变桨控制系统可操作地联接到转子叶片以用于使转子叶片围绕变桨轴线旋转。方法可包括启动变桨控制系统从第一操作模式向紧急操作模式的过渡。变桨控制系统的变桨马达在过渡期间可不具有供应电流。方法还可包括横跨变桨马达的电枢建立短路，以便在变桨马达的第一端子与第二端子之间建立电流流动。当变桨马达不具有供应电流时，可由变桨马达响应于转子叶片围绕变桨轴线的旋转来生成电流流动。响应于生成的电流流动，方法还可包括用变桨马达生成沿单个方向的制动转矩，以便允许转子叶片自由地向负载较小的定向移动来保护涡轮免受损坏。

在实施例中，转子叶片的旋转是变桨以提供功率(pitch to power)的旋转。

在额外的实施例中，生成沿单个方向的制动转矩可抵制转子叶片的变桨以提供功率的旋转，且向负载较小的定向的移动可包括转子叶片的变桨以顺桨(pitch to feather)的旋转。

在实施例中，横跨变桨马达的电枢建立短路还可包括经由单向开关来阻挡从第一端子到第二端子的电流流径。

在额外的实施例中，启动变桨控制系统的过渡可包括断开接触器，该接触器将变桨马达可操作地联接到变桨控制系统的功率转换器。断开接触器还可启动从备选能源到单向开关的功率流。

在此外的实施例中，单向开关可为机电开关。

在实施例中，单向开关可为电子开关。在此类实施例中，例如，电子开关可包括可操作地联接到门驱动器电路的硅化物受控整流器。

在实施例中，方法还可包括通过将变桨马达可操作地联接到备选能源来实现变桨控制系统从第一操作模式向紧急操作模式的过渡。

在实施例中，横跨变桨马达的电枢建立短路还可包括将单向开关的第一引线可操作地联接到变桨马达的第一端子。方法还可包括将单向开关的第二引线可操作地联接到变桨马达的串联场。联接到串联场可建立可变的制动转矩，该制动转矩随着由转子叶片的旋转所产生的转矩来增加。

在另一方面，本公开内容涉及一种用于经由变桨控制系统向风力涡轮的转子叶片施加变桨制动转矩的系统。变桨控制系统可包括可操作地联接到风力涡轮的转子叶片的变桨控制系统的变桨马达。在从变桨控制系统的第一操作模式向变桨控制系统的紧急操作模式过渡期间，变桨马达可不具有供应电流。系统可包括当变桨控制系统在第一操作模式中时在变桨马达与变桨功率转换器之间的第一联接件。断开第一联接件可启动变桨控制系统从第一操作模式向紧急操作模式的过渡。系统还可包括当变桨马达在紧急操作模式中时在变桨马达与备选能源之间的第二联接件。另外，系统可包括横跨变桨马达的电枢的短路。短路可在变桨马达的第一端子与第二端子之间建立电流流动。当变桨马达不具有供应电流时，可由变桨马达响应于转子叶片围绕变桨轴线的旋转来生成电流流动。变桨马达可构造成响应于由转子叶片的旋转所生成的电流来生成沿单个方向的制动转矩。制动转矩可允许转子叶片自由地向负载较小的定向移动来保护转子叶片免受损坏。应理解的是，系统还可包括本文中描述的额外特征中的任一个。

在另一方面，本公开内容涉及一种用于向风力涡轮的转子叶片施加单向变桨马达制动转矩的方法。风力涡轮可具有变桨控制系统，该变桨控制系统可操作地联接到转子叶片以用于使转子叶片围绕变桨轴线旋转。方法可包括使转子叶片围绕变桨轴线按变桨以提供功率的方式旋转。方法还可包括断开将变桨控制系统的变桨马达可操作地联接到变桨功率转换器的接触器，以启动变桨控制系统从第一操作模式向紧急操作模式的过渡。另外，方法可包括横跨变桨马达的电枢建立单向短路。方法还可包括经由变桨马达响应于转子叶片的变桨以提供功率的旋转来生成电流。由变桨马达生成的电流可经由短路往回流向变桨马达。响应于由转子叶片的变桨以提供功率的旋转所生成的电流，方法还可包括用变桨马达生成沿单个方向的制动转矩。制动转矩可抵制转子叶片的变桨以提供功率的旋转，且允许转子叶片的变桨以顺桨的旋转。应理解的是，方法还可包括本文中描述的额外特征和/或步骤中的任一个。

技术方案1. 一种用于向风力涡轮的转子叶片施加变桨马达制动转矩的方法，所述风力涡轮具有变桨控制系统，所述变桨控制系统可操作地联接到所述转子叶片以用于使所述转子叶片围绕变桨轴线旋转，所述方法包括：

启动所述变桨控制系统从第一操作模式向紧急操作模式的过渡，所述变桨控制系统的变桨马达在所述过渡期间不具有供应电流；

横跨所述变桨马达的电枢建立短路，以便在所述变桨马达的第一端子与第二端子之间建立电流流动，其中当所述变桨马达不具有供应电流时，由所述变桨马达响应于所述转子叶片围绕所述变桨轴线的旋转来生成所述电流流动；以及

响应于生成的所述电流流动，用所述变桨马达生成沿单个方向的制动转矩，以便允许所述转子叶片相对于原始定向自由地向负载较小的定向移动来保护所述转子叶片免受损坏。

技术方案2. 根据技术方案1所述的方法，其中所述转子叶片的旋转是变桨以提供功率的旋转。

技术方案3. 根据技术方案2所述的方法，其中生成沿所述单个方向的所述制动转矩抵制所述转子叶片的变桨以提供功率的旋转，且其中向负载较小的定向的移动包括所述转子叶片的变桨以顺桨的旋转。

技术方案4. 根据技术方案3所述的方法，其中横跨所述变桨马达的电枢建立所述短路还包括经由单向开关来阻挡从所述第一端子到所述第二端子的电流流径。

技术方案5. 根据技术方案4所述的方法，其中启动所述变桨控制系统的过渡包括断开接触器，所述接触器将所述变桨马达可操作地联接到所述变桨控制系统的功率转换器，其中断开所述接触器提供关闭所述单向开关的信号。

技术方案6. 根据技术方案4所述的方法，其中所述单向开关包括机电开关。

技术方案7. 根据技术方案4所述的方法，其中所述单向开关包括电子开关。

技术方案8. 根据技术方案7所述的方法，其中所述电子开关包括可操作地联接到门驱动器电路的硅化物受控整流器。

技术方案9. 根据技术方案5所述的方法，其中所述方法还包括：

通过将所述变桨马达可操作地联接到备选的能量存储来完成所述变桨控制系统从所述第一操作模式向所述紧急操作模式的过渡。

技术方案10. 根据技术方案1所述的方法，其中横跨所述变桨马达的电枢建立所述短路还包括：

将单向开关的第一引线可操作地联接到所述变桨马达的第一端子；以及

将所述单向开关的第二引线可操作地联接到所述变桨马达的串联场，其中联接到所述串联场建立可变的制动转矩，所述制动转矩随着由所述转子叶片的旋转所产生的转矩来增加。

技术方案11. 一种用于向风力涡轮的转子叶片施加变桨马达制动转矩的变桨控制系统，所述变桨控制系统包括：

变桨马达，所述变桨马达可操作地联接到所述风力涡轮的转子叶片，在从所述变桨控制系统的第一操作模式向所述变桨控制系统的紧急操作模式过渡期间，所述变桨马达不具有供应电流；

第一联接件，当所述变桨控制系统在所述第一操作模式中时所述第一联接件在所述变桨马达与变桨功率转换器之间，其中断开所述第一联接件启动所述变桨控制系统从所述第一操作模式向所述紧急操作模式的过渡；

横跨所述变桨马达的电枢的短路，其中所述短路在所述变桨马达的第一端子与第二端子之间建立电流流动，其中当所述变桨马达不具有供应电流时，由所述变桨马达响应于所述转子叶片围绕所述变桨轴线的旋转来生成所述电流流动，其中所述变桨马达构造成响应于由所述转子叶片的旋转所生成的电流来生成沿单个方向的制动转矩，所述制动转矩允许所述转子叶片自由地向负载较小的定向移动来保护所述转子叶片免受损坏；以及

第二联接件，当所述变桨马达在所述紧急操作模式中时所述第二联接件在所述变桨马达与备选的能量存储之间。

技术方案12. 根据技术方案11所述的系统，其中所述短路还包括单向开关，所述单向开关可操作地联接在所述变桨马达的第一端子与第二端子之间，所述单向开关阻挡从所述第一端子到所述第二端子的电流流径。

技术方案13. 根据技术方案12所述的系统，其中所述单向开关包括电子开关。

技术方案14. 根据技术方案13所述的系统，其中所述电子开关包括可操作地联接到门驱动器电路的硅化物受控整流器。

技术方案15. 根据技术方案14所述的系统，其中所述第一联接件是第一接触器，在启动所述变桨控制系统从所述第一操作模式向所述紧急操作模式的过渡时，所述第一接触器将所述硅化物受控整流器可操作地联接到所述备选的能量存储。

技术方案16. 根据技术方案11所述的系统，其中所述转子叶片的旋转是变桨以提供功率的旋转，其中所述制动转矩抵制所述变桨以提供功率的旋转，且其中向负载较小的定向的移动是所述转子叶片的变桨以顺桨的旋转。

技术方案17. 一种用于向风力涡轮的转子叶片施加单向变桨马达制动转矩的方法，所述风力涡轮具有变桨控制系统，所述变桨控制系统可操作地联接到所述转子叶片以用于使所述转子叶片围绕变桨轴线旋转，所述方法包括：

使所述转子叶片围绕所述变桨轴线按变桨以提供功率的方式旋转；

断开将所述变桨控制系统的变桨马达可操作地联接到变桨功率转换器的接触器，以启动所述变桨控制系统从第一操作模式向紧急操作模式的过渡；

横跨所述变桨马达的电枢建立单向短路；

经由所述变桨马达响应于所述转子叶片的变桨以提供功率的旋转来生成电流，其中由所述变桨马达生成的电流经由所述短路往回流向所述变桨马达；以及

响应于由所述转子叶片的变桨以提供功率的旋转所生成的电流，用所述变桨马达生成沿单个方向的制动转矩，其中所述制动转矩抵制所述转子叶片的变桨以提供功率的旋转，且允许所述转子叶片的变桨以顺桨的旋转。

技术方案18. 根据技术方案17所述的方法，其中建立所述短路还包括：

触发单向开关，所述单向开关可操作地联接在所述变桨马达的第一端子与第二端子之间，所述单向开关阻挡从所述第一端子到所述第二端子的电流流径。

技术方案19. 根据技术方案18所述的方法，其中所述单向开关包括可操作地联接到门驱动器电路的硅化物受控整流器。

技术方案20. 根据技术方案19所述的方法，其中断开所述接触器使所述硅化物受控整流器可操作地联接到备选的能量存储。

参照以下描述和所附权利要求书，本发明的这些及其它特征、方面和优点将变得更好理解。结合于该说明书中且构成该说明书的一部分的附图示出本发明的实施例，且与描述一起用来解释本发明的原理。

附图说明

针对本领域普通技术人员的本发明的完整且开放(enabling)的公开内容(包括其最佳模式)在参照附图的说明书中阐述，在附图中：

图1示出根据本公开内容的风力涡轮的一个实施例的透视图；

图2示出根据本公开内容的风力涡轮的机舱的一个实施例的透视内部图；

图3示出根据本公开内容的变桨控制系统的一个实施例的线路图；

图4示出根据本公开内容的变桨控制系统的一个实施例的线路图；

图5示出根据本公开内容的用于向风力涡轮的转子叶片施加变桨马达制动转矩的方法的一个实施例的流程图；以及

图6示出根据本公开内容的用于向风力涡轮的转子叶片施加单向变桨马达制动转矩的方法的一个实施例的流程图。

本说明书和图中参考符号的重复使用意在表示本发明的相同或相似的特征或元件。

具体实施方式

现在将详细地参照本发明的实施例，其一个或多个示例在图中示出。每个示例提供作为本发明的解释，不是本发明的限制。事实上，对本领域技术人员将明显的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中进行各种修改和变化。例如，示出或描述为一个实施例的部分的特征可供另一实施例使用，以生成还此外的实施例。因此，意图的是，本发明覆盖如归于所附权利要求书和其等同物的范围内的此类修改和变化。

如本文中使用的，用语“第一”、“第二”和“第三”可互换地使用，以将一个构件与另一个区分开，且不意在表示各个构件的位置或重要性。

除非本文中另外指定，否则用语“联接”、“固定”、“附接到”等指的是直接联接、固定或附接，以及通过一个或多个中间构件或特征来间接联接、固定或附接。

如本文中在说明书和权利要求书各处使用的，近似语言应用于修饰在不导致它所涉及的基本功能上改变的情况下可允许变化的任何数量表示。相应地，由诸如“约”、“大约”和“大致”的一个或多个用语所修饰的值不限于所指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可对应于用于测量值的仪器的精度，或者用于构造或制造构件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可指的是在百分之10的裕度内。

这里以及在说明书和权利要求书各处，范围限制被组合和互换，除非上下文或语言另外指示，否则此类范围等同(identified)且包括包含于其中的所有子范围。例如，本文中公开的所有范围包括端点，且端点可彼此独立地组合。

大体上，本公开内容涉及用于向风力涡轮的转子叶片施加变桨马达制动转矩的系统和方法。特别地，本公开内容包括一种在变桨控制系统的变桨马达不被提供功率时可抵制转子叶片朝不期望的负载定向旋转的系统和方法。特别地，本公开内容可包括启动变桨控制系统从第一操作模式向紧急操作模式的过渡。该过渡可包括将变桨控制系统的功率源从变桨功率转换器切换到备选能源。在过渡期间，可无电流从外部源流向变桨马达，且变桨马达可无法生成转矩来控制转子叶片围绕变桨轴线的旋转。因而，可横跨变桨马达的电枢建立短路。短路可允许由不被提供功率的马达响应于转子叶片的不受控的旋转所生成的电流往回流入变桨马达的至少两个场绕组中的一个。响应于电流流动，变桨马达可生成沿单个方向的制动转矩。制动转矩可抵制转子叶片向不期望的负载定向旋转(例如，变桨以提供功率)，而允许向负载较小的定向旋转(例如，变桨以顺桨)。抵制向负载较大的定向旋转可保护转子叶片和风力涡轮免受由于过载导致的损坏。

现在参照图，图1示出根据本公开内容的风力涡轮100的一个实施例的透视图。如示出的，风力涡轮100大体上包括从支承表面104延伸的塔架102、安装在塔架102上的机舱106以及联接到机舱106的转子108。转子108包括可旋转毂110以及联接到毂110且从毂110向外延伸的至少一个转子叶片112。例如，在示出的实施例中，转子108包括三个转子叶片112。然而，在备选实施例中，转子108可包括多于或少于三个转子叶片112。每个转子叶片112可围绕毂110间隔，以便于使转子108旋转，以使动能能够从风转换为可用的机械能且随后转换为电能。例如，毂110可以可旋转地联接到定位在机舱106内的发电机118(图2)，以允许产生电能。

现在参照图2，示出图1中示出的风力涡轮100的机舱106的一个实施例的简化内部图。如示出的，发电机118可联接到转子108，以用于从由转子108生成的旋转能产生电功率。例如，如所示出的实施例中示出的，转子108可包括转子轴122，该转子轴122联接到毂110以用于随其旋转。转子轴122可由主轴承144可旋转地支承。转子轴122继而可通过齿轮箱126可旋转地联接到发电机118的高速轴124，该齿轮箱126由一个或多个转矩臂142连接到台板支承框架136。如大体上理解的，转子轴122可响应于转子叶片112和毂110的旋转来向齿轮箱126提供低速高转矩的输入。齿轮箱126然后可构造成将低速高转矩的输入转换成高速低转矩的输出，以驱动高速轴124和因此发电机118。

现在参照图2-4，在实施例中，每个转子叶片112还可包括变桨控制系统120，该变桨控制系统120构造成使每个转子叶片112围绕它的变桨轴线116旋转。每个变桨控制系统120还可包括变桨马达128、变桨驱动齿轮箱130和变桨驱动小齿轮132。在此类实施例中，变桨马达128可联接到变桨驱动齿轮箱130，使得变桨马达128将机械力给予变桨驱动齿轮箱130。类似地，变桨驱动齿轮箱130可联接到变桨驱动小齿轮132以用于随其旋转。变桨驱动小齿轮132继而可与联接在毂110与对应的转子叶片112之间的变桨轴承134成旋转接合，使得变桨驱动小齿轮132的旋转引起变桨轴承134的旋转。因此，在此类实施例中，变桨马达128的旋转驱动变桨驱动齿轮箱130和变桨驱动小齿轮132，从而使变桨轴承134和转子叶片112围绕变桨轴线116旋转。

在实施例中，如图3和图4中特别示出的，变桨马达128可以可操作地联接到变桨功率转换器146。在至少一个实施例中，变桨马达128与变桨功率转换器146之间的联接件可为第一联接件148。在实施例中，第一联接件148可为接触器、继电器、开关、手动控制器或适于切换电功率的任何其它装置。当变桨控制系统120在至少第一操作模式中时，变桨功率转换器146向变桨马达128输送供应电流。

在额外的实施例中，如示出的，变桨马达128可以可操作地联接到备选能源150。在至少一个实施例中，变桨马达128与备选能源150之间的联接件可为第二联接件152。在实施例中，第二联接件152可为接触器、继电器、开关、手动控制器或适于切换电功率的任何其它装置。备选能源150可为电池组、电容器组、备用发电机，和/或适于在来自变桨功率转换器146的供应电流不可用期间向变桨马达128提供供应电流的其它功率源。因而，当变桨控制系统120在紧急操作模式中时，备选能源150向变桨马达128输送供应电流。

在至少一个实施例中，变桨控制系统120可响应于与由变桨功率转换器146输送的供应电流相关联的故障来从第一操作模式向紧急模式过渡。换句话说，在实施例中，故障可存在于变桨功率转换器146内或联接到变桨功率转换器146的功率网内(其可需要向紧急模式过渡)。过渡可通过断开第一联接件148来启动。在从第一操作模式向紧急操作模式过渡期间，在断开第一联接件148使变桨马达128与变桨功率转换器146分离时，变桨马达128可不具有供应电流。在至少一个实施例中，变桨马达128可在大于或等于50毫秒(ms)(例如，大于或等于100 ms)内不具有供应电流。在额外的实施例中，变桨马达128可在小于或等于500ms(例如，小于或等于300 ms)内不具有供应电流。在实施例中，变桨控制系统120从第一操作模式向紧急操作模式的过渡可通过将变桨马达128经由第二联接件152可操作地联接到备选能源150来完成。

应了解的是，从第一操作模式向紧急操作模式的过渡中的延迟可导致在其期间无转矩由变桨马达128生成的时段。在没有转矩由变桨马达128提供的情况下，转子叶片112可响应于惯性和/或外力(例如，重力或风)以不受控的方式自由地旋转。例如，在其中转子叶片112可在断开第一联接件148之前围绕变桨轴线116旋转的实施例中，转子叶片112可由于惯性导致继续旋转。在至少一个实施例中，该旋转可为朝空气动力学负载较大的定向的旋转(例如，变桨以提供功率)。

仍参照图3和图4，在实施例中，变桨马达128可为具有两个场绕组的有刷DC马达。场绕组中的一个可为并联场绕组156，其独立于变桨马达128的电枢154受激励。场绕组中的另一个可为串联场绕组158。串联场绕组158可由流过电枢154的电流所激励。串联场绕组158的激励可为供应电流的结果，或可为由变桨马达128响应于转子叶片112围绕变桨轴线116的不受控的(例如，非预期的)旋转所生成的电流的结果。

如图3和图4中还描绘的，变桨控制系统120还可包括横跨变桨马达128的电枢154的短路160。短路160可在变桨马达128的第一端子162与第二端子164之间建立电流流动。可由变桨马达128响应于转子叶片112围绕变桨轴线116的旋转来生成电流流动。在实施例中，变桨马达可构造成响应于由转子叶片112的旋转所生成的电流来生成沿单个方向的制动转矩。制动转矩可允许转子叶片112自由地向负载较小的定向移动以便保护转子叶片112免受损坏。

在实施例中，变桨控制系统120可包括单向开关166作为短路160的元件。单向开关166可以可操作地联接在变桨马达128的第一端子162与第二端子164之间。单向开关166可阻挡从第一端子162到第二端子164的电流流径，而允许从第二端子164到第一端子162的电流流动。在实施例中，可由变桨马达128响应于转子叶片112朝负载较小的定向的旋转(例如，变桨以顺桨)来生成从第一端子162到第二端子164的受阻挡的电流流动。在额外的实施例中，可由变桨马达128响应于转子叶片112朝负载较大的定向的旋转来生成被允许从第二端子164通过单向开关166到第一端子162的电流流动。应了解的是，从第二端子164到第一端子162的电流流动可导致变桨马达128生成沿单个方向的变桨马达制动转矩，同时允许转子叶片112自由地向负载较小的定向移动。换句话说，在至少一个实施例中，转子叶片112不受控地变桨以提供功率可在变桨马达128的一个线圈中生成电流，其继而由变桨马达128的另一线圈用来生成变桨马达制动转矩来抵制转子叶片112的变桨以提供功率。

在至少一个实施例中，单向开关166可包括电子开关。电子开关可包括可操作地联接到门驱动器电路170的硅化物受控整流器168。在至少一个实施例中，在启动变桨控制系统120从第一操作模式向紧急操作模式的过渡时断开第一联接件148可启动从备选能源150通过第一联接件148并到单向开关166的功率流。换句话说，在变桨马达128与变桨功率转换器146分离的同时，单向开关166可联接到备选能源150且由备选能源150提供功率。应了解的是，在至少一个实施例中，单向开关166可为机电开关。

如图4中特别描绘的，在实施例中，横跨变桨马达128的电枢154建立短路160可包括将单向开关166的第一引线172可操作地联接到变桨马达128的第一端子162，以及将单向开关166的第二引线174可操作地联接到变桨马达128的串联场158。应了解的是，将单向开关166联接到串联场158可使串联场158结合到短路160中。还应了解的是，使串联场158结合到短路160中可建立可变的制动转矩，该制动转矩随着由转子叶片112的旋转所产生的转矩来增加。

现在参照图5，示出用于向风力涡轮的转子叶片施加变桨马达制动转矩的方法200的一个实施例的流程图。例如，方法200可使用上文参照图1-4所论述的本公开内容的变桨控制系统120来实现。出于示出和论述的目的，图5描绘以特定顺序执行的步骤。使用本文中提供的公开内容，本领域普通技术人员将理解，方法200的各种步骤或本文中公开的方法中的任一种可在不偏离本公开内容的范围的情况下调整、修改、重新布置、同时执行或以各种方式修改。

如(202)处示出的，方法200可包括启动变桨控制系统从第一操作模式向紧急操作模式的过渡。变桨控制系统的变桨马达在过渡期间可不具有供应电流。如(204)处示出的，方法200可包括横跨变桨马达的电枢建立短路，以便在变桨马达的第一端子与第二端子之间建立电流流动。可由变桨马达响应于转子叶片围绕变桨轴线的旋转来生成电流流动。响应于生成的电流流动，如(206)处示出的，方法200可包括用变桨马达生成沿单个方向的制动转矩，以便允许转子叶片自由地向负载较小的定向移动来保护转子叶片免受损坏。

现在参照图6，示出用于向风力涡轮的转子叶片施加单向变桨马达制动转矩的方法300的另一实施例的流程图。例如，方法300可使用上文参照图1-4所论述的本公开内容的变桨控制系统120来实现。出于示出和论述的目的，图6描绘以特定顺序执行的步骤。使用本文中提供的公开内容，本领域普通技术人员将理解，方法300的各种步骤或本文中公开的方法中的任一种可在不偏离本公开内容的范围的情况下调整、修改、重新布置、同时执行或以各种方式修改。

如(302)处示出的，方法300可包括使转子叶片围绕变桨轴线按变桨以提供功率的方式旋转。如(304)处示出的，方法300可包括断开将变桨控制系统的变桨马达可操作地联接到变桨功率转换器的接触器，以启动变桨控制机构从第一操作模式向紧急操作模式的过渡。如(306)处示出的，方法300可包括横跨变桨马达的电枢建立单向短路。如(308)处示出的，方法300可包括经由变桨马达响应于转子叶片的变桨以提供功率的旋转来生成电流。由变桨马达生成的电流可经由短路往回流向变桨马达。响应于由转子叶片的变桨以提供功率的旋转所生成的电流，如(310)处示出的，方法300可包括用变桨马达生成沿单个方向的制动转矩。制动转矩抵制转子叶片的变桨以提供功率的旋转，且允许转子叶片的变桨以顺桨的旋转。

此外，技术人员将从不同的实施例认识到各种特征的互换性。类似地，所描述的各种方法步骤和特征以及对于每种此类方法和特征的其它已知等同物可由该领域普通技术人员混合和匹配，以根据该公开内容的原理来构造额外的系统和技术。当然，要理解的是，上文描述的不一定所有此类目标或优点可根据任何特定的实施例来实现。因此，例如，本领域技术人员将认识到，本文中描述的系统和技术可以以实现或优化如本文中教导的一个优点或成组优点的方式来体现或执行，而不一定实现如本文中可教导或建议的其它目标或优点。

该书面描述使用示例来公开本发明(包括最佳模式)，且还使本领域的任何技术人员能够实施本发明，包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的可申请专利的范围由权利要求书限定，且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例包括不异于权利要求书的字面语言的结构元件，或如果它们包括带有与权利要求书的字面语言非实质性差异的等同结构元件，此类其它示例意在处于权利要求书的范围内。

本发明的此外的方面由以下条款的主题提供：

条款1. 一种用于向风力涡轮的转子叶片施加变桨马达制动转矩的方法，该风力涡轮具有变桨控制系统，该变桨控制系统可操作地联接到转子叶片以用于使转子叶片围绕变桨轴线旋转，该方法包括：启动变桨控制系统从第一操作模式向紧急操作模式的过渡，变桨控制系统的变桨马达在过渡期间不具有供应电流；横跨变桨马达的电枢建立短路，以便在变桨马达的第一端子与第二端子之间建立电流流动，其中当变桨马达不具有供应电流时，由变桨马达响应于转子叶片围绕变桨轴线的旋转来生成电流流动；以及响应于生成的电流流动，用变桨马达生成沿单个方向的制动转矩，以便允许转子叶片相对于原始定向自由地向负载较小的定向移动来保护转子叶片免受损坏。

条款2. 任何前述条款的方法，其中转子叶片的旋转是变桨以提供功率的旋转。

条款3. 任何前述条款的方法，其中生成沿单个方向的制动转矩抵制转子叶片的变桨以提供功率的旋转，且其中向负载较小的定向的移动包括转子叶片的变桨以顺桨的旋转。

条款4. 任何前述条款的方法，其中横跨变桨马达的电枢建立短路还包括经由单向开关来阻挡从第一端子到第二端子的电流流径。

条款5. 任何前述条款的方法，其中启动变桨控制系统的过渡包括断开接触器，该接触器将变桨马达可操作地联接到变桨控制系统的功率转换器，其中断开接触器提供关闭单向开关的信号。

条款6. 任何前述条款的方法，其中单向开关包括机电开关。

条款7. 任何前述条款的方法，其中单向开关包括电子开关。

条款8. 任何前述条款的方法，其中电子开关包括可操作地联接到门驱动器电路的硅化物受控整流器。

条款9. 任何前述条款的方法，还包括：通过将变桨马达可操作地联接到备选的能量存储来完成变桨控制系统从第一操作模式向紧急操作模式的过渡。

条款10. 任何前述条款的方法，其中横跨变桨马达的电枢建立短路还包括：将单向开关的第一引线可操作地联接到变桨马达的第一端子；以及将单向开关的第二引线可操作地联接到变桨马达的串联场，其中联接到串联场建立可变的制动转矩，该制动转矩随着由转子叶片的旋转所产生的转矩来增加。

条款11. 一种用于向风力涡轮的转子叶片施加变桨马达制动转矩的变桨控制系统，该变桨控制系统包括：变桨马达，该变桨马达可操作地联接到风力涡轮的转子叶片，在从变桨控制系统的第一操作模式向变桨控制系统的紧急操作模式过渡期间，变桨马达不具有供应电流；第一联接件，当变桨控制系统在第一操作模式中时该第一联接件在变桨马达与变桨功率转换器之间，其中断开第一联接件启动变桨控制系统从第一操作模式向紧急操作模式的过渡；横跨变桨马达的电枢的短路，其中短路在变桨马达的第一端子与第二端子之间建立电流流动，其中当变桨马达不具有供应电流时，由变桨马达响应于转子叶片围绕变桨轴线的旋转来生成电流流动，其中变桨马达构造成响应于由转子叶片的旋转所生成的电流来生成沿单个方向的制动转矩，该制动转矩允许转子叶片自由地向负载较小的定向移动来保护转子叶片免受损坏；以及第二联接件，当变桨马达在紧急操作模式中时该第二联接件在变桨马达与备选的能量存储之间。

条款12. 任何前述条款的系统，其中短路还包括单向开关，该单向开关可操作地联接在变桨马达的第一端子与第二端子之间，该单向开关阻挡从第一端子到第二端子的电流流径。

条款13. 任何前述条款的系统，其中单向开关包括电子开关。

条款14. 任何前述条款的系统，其中电子开关包括可操作地联接到门驱动器电路的硅化物受控整流器。

条款15. 任何前述条款的系统，其中第一联接件是第一接触器，在启动变桨控制系统从第一操作模式向紧急操作模式的过渡时，该第一接触器将硅化物受控整流器可操作地联接到备选的能量存储。

条款16. 任何前述条款的系统，其中转子叶片的旋转是变桨以提供功率的旋转，其中制动转矩抵制变桨以提供功率的旋转，且其中向负载较小的定向的移动是转子叶片的变桨以顺桨的旋转。

条款17. 一种用于向风力涡轮的转子叶片施加单向变桨马达制动转矩的方法，该风力涡轮具有变桨控制系统，该变桨控制系统可操作地联接到转子叶片以用于使转子叶片围绕变桨轴线旋转，该方法包括：使转子叶片围绕变桨轴线按变桨以提供功率的方式旋转；断开将变桨控制系统的变桨马达可操作地联接到变桨功率转换器的接触器，以启动变桨控制系统从第一操作模式向紧急操作模式的过渡；横跨变桨马达的电枢建立单向短路；经由变桨马达响应于转子叶片的变桨以提供功率的旋转来生成电流，其中由变桨马达生成的电流经由短路往回流向变桨马达；以及响应于由转子叶片的变桨以提供功率的旋转所生成的电流，用变桨马达生成沿单个方向的制动转矩，其中制动转矩抵制转子叶片的变桨以提供功率的旋转，且允许转子叶片的变桨以顺桨的旋转。

条款18. 任何前述条款的方法，其中建立短路还包括：触发单向开关，该单向开关可操作地联接在变桨马达的第一端子与第二端子之间，该单向开关阻挡从第一端子到第二端子的电流流径。

条款19. 任何前述条款的方法，其中单向开关包括可操作地联接到门驱动器电路的硅化物受控整流器。

条款20. 任何前述条款的方法，其中断开接触器使硅化物受控整流器可操作地联接到备选的能量存储。

Claims (10)

1.一种用于向风力涡轮的转子叶片施加变桨马达制动转矩的方法，所述风力涡轮具有变桨控制系统，所述变桨控制系统可操作地联接到所述转子叶片以用于使所述转子叶片围绕变桨轴线旋转，所述方法包括：

启动所述变桨控制系统从第一操作模式向紧急操作模式的过渡，所述变桨控制系统的变桨马达在所述过渡期间不具有供应电流；

横跨所述变桨马达的电枢建立短路，以便在所述变桨马达的第一端子与第二端子之间建立电流流动，其中当所述变桨马达不具有供应电流时，由所述变桨马达响应于所述转子叶片围绕所述变桨轴线的旋转来生成所述电流流动；以及

响应于生成的所述电流流动，用所述变桨马达生成沿单个方向的制动转矩，以便允许所述转子叶片相对于原始定向自由地向负载较小的定向移动来保护所述转子叶片免受损坏。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转子叶片的旋转是变桨以提供功率的旋转。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，生成沿所述单个方向的所述制动转矩抵制所述转子叶片的变桨以提供功率的旋转，且其中向负载较小的定向的移动包括所述转子叶片的变桨以顺桨的旋转。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，横跨所述变桨马达的电枢建立所述短路还包括经由单向开关来阻挡从所述第一端子到所述第二端子的电流流径。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，启动所述变桨控制系统的过渡包括断开接触器，所述接触器将所述变桨马达可操作地联接到所述变桨控制系统的功率转换器，其中断开所述接触器提供关闭所述单向开关的信号。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述单向开关包括机电开关。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述单向开关包括电子开关。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述电子开关包括可操作地联接到门驱动器电路的硅化物受控整流器。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过将所述变桨马达可操作地联接到备选的能量存储来完成所述变桨控制系统从所述第一操作模式向所述紧急操作模式的过渡。

10. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，横跨所述变桨马达的电枢建立所述短路还包括：

将单向开关的第一引线可操作地联接到所述变桨马达的第一端子；以及

将所述单向开关的第二引线可操作地联接到所述变桨马达的串联场，其中联接到所述串联场建立可变的制动转矩，所述制动转矩随着由所述转子叶片的旋转所产生的转矩来增加。

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