CN114502838A - 风力涡轮机的变桨驱动控制器，变桨驱动控制装置和控制变桨驱动控制器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明描述了风力涡轮机的变桨驱动控制器、变桨驱动控制装置和控制变桨驱动控制器的方法。风力涡轮机具有多个固定在转子轮毂上的转子叶片，用于通过电机对转子轮毂上的转子叶片进行旋转调节，其中变桨驱动控制器(1)具有至少一个变桨驱动控制装置(10、20、30)，每个变桨驱动控制装置(10、20、30)为每个转子叶片驱动至少一个变桨驱动电机。变桨驱动控制装置(10、20、30)包括：用于变桨驱动电机的驱动电子单元、连接变桨驱动电机的控制输出和具有至少一个处理器的计算单元，该处理器被配置为操作变桨驱动控制装置。每个变桨驱动控制装置(10；20；30)都具有本地通信连接，并且通过所述本地通信连接在交叉通信(2)中连接或能够连接到风力涡轮机的其他变桨驱动控制装置(20、30；10、30；10、20)。

Description

风力涡轮机的变桨驱动控制器，变桨驱动控制装置和控制变 桨驱动控制器的方法

本申请描述了一种风力涡轮机的变桨驱动控制器，其具有固定在转子轮毂上的多个转子叶片，用于通过电动机在转子轮毂上对转子叶片进行旋转调节。变桨驱动控制器具有至少一个用于每个转子叶片的变桨驱动控制装置，用于驱动至少一个变桨驱动电机。因此，一个变桨驱动控制装置或一个以上的变桨驱动控制装置用于通过电动机对每个转子叶片进行旋转调节，其中各个变桨驱动控制装置分别驱动一个变桨驱动电机或它们各自也驱动一个以上的变桨驱动电机。每个单独的变桨驱动电机也可能由一个以上的变桨驱动控制装置驱动。在这种情况下，由一个以上的变桨驱动控制装置驱动变桨驱动电机的方式可以是，变桨驱动电机由一个以上的变桨驱动控制装置同时驱动，或者在任何给定时间仅由一个变桨驱动控制装置驱动，但是，驱动可以从一个变桨驱动控制装置切换到另一个变桨驱动控制装置。

每个变桨驱动控制装置都配备有变桨驱动电机的驱动电子设备和变桨驱动电机的控制输出，其中变桨驱动电机通过控制输出从驱动电子设备获得驱动所需的电能。此外，可以提供通过控制输出或专用信号接口在变桨驱动控制装置和变桨驱动电机之间交换传感器信号的能力。

每个变桨驱动控制装置还包含一个计算单元，该计算单元具有至少一个配置为操作变桨驱动控制装置的处理器。

可选地，根据本发明的变桨驱动装置还可以配备与风力涡轮机的中央控制器的外部通信连接。在优选实施例中，根据本发明的变桨驱动控制器的至少一个变桨驱动装置与风力涡轮机的中央控制器具有这样的外部通信连接。这样，组合的变桨驱动装置能够至少通过具有外部接口的至少一个变桨驱动装置与中央控制器通信。在根据本发明的优选实施例中，变桨驱动控制器的至少一个或所有变桨驱动装置也可以配备这种外部通信连接。这样就增加了冗余。

此外，各个变桨驱动控制装置可各自包括一个或多个应用模块，该应用模块具有一个或多个用于操作驱动控制设备的处理器，和/或一个或多个用于光或电信号的附加接口。

本申请还描述了一种变桨驱动控制装置和一种控制变桨驱动控制器的方法。

每个变桨驱动装置的驱动电子设备通常包括一个逆变器，通过该逆变器驱动变桨驱动电机。鉴于此，“变桨驱动装置”也称为“变桨逆变器”。在下文中，这两个术语将同义使用。因此，就本文而言，“变桨逆变器”通常也被理解为更一般地描述“变桨驱动装置”，而不管“变桨驱动装置”的电子设备是否实际包括用于在交流电和直流电之间转换的逆变器。对于本发明的目的而言，由变桨驱动控制装置驱动变桨驱动电机的特定电气装置并不重要。

这种变桨逆变器(或更一般地说，变桨驱动装置)通常通过现场总线连接到中央控制器，中央控制器向逆变器发送设定点并接收测量值。变桨逆变器之间没有直接通信连接。因此，变桨逆变器之间的所有通信必须通过中央控制器进行。这既昂贵又耗时。此外，由于相对较长的通信路径或中央控制器中的中断，某些信息可能不再存在于变桨逆变器中。

因此，本发明解决的问题在于改善转子轮毂的单个转子叶片的变桨驱动控制装置之间的通信。

该问题通过具有权利要求1特征的风力涡轮机的变桨驱动控制器、具有权利要求5特征的变桨驱动控制装置以及控制具有权利要求14特征的变桨驱动控制器的方法得以解决。在从属权利要求中描述了改进的实施例。

为此，在引言中描述的类型的变桨驱动控制器中，提供每个变桨驱动控制装置具有本地通信连接，并且通过所述本地通信连接以交叉通信的方式连接到风力涡轮机的其他变桨驱动控制装置。特别是，在交叉通信中相互连接的所有变桨驱动控制装置都设置在风力涡轮机的同一转子轮毂中。在该配置中，在变桨驱动控制器的所有变桨驱动控制装置的交叉通信中实现短通信路径。因此，每个变桨驱动控制装置能够与其他变桨驱动控制装置通信连接以及由此产生的通信信道，并且在不需要与风力涡轮机的中央控制器通信的情况下交换数据。

在根据本发明的一个实施例中，该交叉通信可以具有现场总线通信的形式。现场总线是一种确保工业环境中可靠、可靠通信的手段，能够在封闭的数据总线布线安排中连接多个变桨驱动控制装置。在数据总线布线布局中，可以轻松创建布线布局中的扩展或冗余。

在根据本发明的另一实施例中，交叉通信具有点对点通信的形式。这有利地通过两个通信伙伴之间的直接布线安排来实现。这使得使用简单、健壮的通信协议成为可能。

在根据本发明的另一个实施例中，交叉通信可以经由一个或多个网络节点发生，支持简单、强大的通信协议。

根据本发明，变桨驱动控制器的变桨驱动控制装置可以配置为交换以下定义的一种或多种数据类型：

·设定点，尤其是转子叶片定位控制器的设定点

·实际值，尤其是转子叶片定位控制器的实际值

·连接至变桨驱动控制装置的传感器接收和/或捕获的测量值

·计算值，尤其是根据接收和/或捕获的测量值计算得出的值

·变桨驱动控制装置的操作参数，包括应用软件和/或固件的软件状态，或可与应用软件和/或固件或软件更新一起安装的数据处理程序的软件状态

·绝对或相对时间信息

·来自变桨驱动控制装置本身、变桨驱动控制器和/或风力涡轮机中央控制器的安全模块的数据包

具体地，可以在将在下文中更详细地描述的方法或方法步骤的过程中交换数据值。为此，变桨驱动装置的计算单元被配置为执行相应的方法步骤，可选地与至少一个进一步变桨驱动装置的计算单元合作，其中，协同变桨驱动装置通过根据本发明的交叉通信彼此连接。

根据所建议的变桨驱动控制器的优选实施例，在变桨驱动控制器中提供至少一个变桨驱动控制装置，该变桨驱动控制装置具有与风力涡轮机的中央控制器的外部通信连接。通过这种方式，可以并行地操作与中央控制器的通信(中央通信)和建议的交叉通信(本地通信)。然后，根据本发明建议的变桨驱动控制器和/或根据本发明的变桨驱动控制装置也可以在具有中央控制器的常规风力涡轮机中通过(附加的)交叉通信来操作，并且控制通常集中提供并由交叉通信来补充，例如，本文件中所述的附加控制和安全功能。这使得风力涡轮机的运行大大改善，更加安全。在中央通信和交叉通信(本地通信)的这种并行操作的优选实施例中，可以提供，用于每个变桨驱动的至少一个变桨驱动控制装置(尤其是在变桨驱动电机的意义上)还具有外部通信连接以及本地通信连接。根据本发明，本地和中央通信可以通过公共的(即相同的)通信，例如与相应的本地或中央通信地址的现场总线通信。然而，根据本发明，也可以使用技术上不同的通信类型，因此也可以使用独立且优选地独立工作的通信系统。这增加了冗余，例如通过使得根据本发明建议的交叉通信能够在中央通信失败的情况下独立地承担安全控制。

如果不是每个变桨驱动控制装置——或者至少不是用于调节转子叶片的变桨驱动电机的多个变桨驱动控制装置中的一个——都与中央控制器的中央通信有外部通信连接，设计有外部通信连接的变桨驱动控制装置的计算单元可被配置为承担网关功能，并中继中央控制器和仅配备有本地交叉通信的变桨驱动控制装置之间的通信。如果变桨驱动控制装置的外部通信连接出现故障，通过确保通过另一个用作网关的变桨驱动控制装置与中央控制器进行通信，也可以使用此功能。

本发明还涉及一种用于驱动变桨驱动电机的变桨驱动控制装置，其中变桨驱动控制装置具有驱动电子单元、连接变桨驱动电机的控制输出、具有配置为操作变桨驱动控制装置的处理器的计算单元，以及可选地连接到风力涡轮机的中央控制器的外部通信连接。根据本发明，提供的变桨驱动控制装置具有本地通信连接，并且可通过所述本地通信连接以交叉通信的方式连接到风力涡轮机的其他变桨驱动控制装置。通过交叉通信连接的多个这些变桨驱动控制装置随后形成风力涡轮机的变桨驱动控制器。在通常的带有三个转子叶片的风力涡轮机中，通常也会提供至少三个变桨驱动控制装置。

根据本发明，交叉通信尤其被设计为仅与风力涡轮机的其他变桨驱动控制装置发生，尤其是仅与容纳在风力涡轮机的相同转子轮毂中的变桨驱动控制装置发生。这可以通过限制交叉通信(例如作为现场总线通信或点对点连接的一部分)使用和/或可使用的电缆长度来确保。相应地，本发明涉及在风力涡轮机的同一转子轮毂中的变桨驱动控制装置的交叉通信中使用这种变桨驱动控制装置。

根据本发明，本地通信连接可以包括有线电气和/或光学接口。原则上，也可以设想使用标准无线通信接口进行无线交叉通信。然而，在风力涡轮机的环境中，基于电缆的通信通常被证明更强大、更可靠。通信连接可优选地设计为创建现场总线数据链路或专有数据链路。光交叉通信尤其不受电磁干扰场的影响；然而，电缆连接的电气数据链路通常也能够确保可靠的通信，可能需要对数据线进行适当的屏蔽。

在根据本发明的实施例中，变桨驱动控制装置可包括用于捕获测量值的集成和/或可连接的传感器(至少一个传感器)。然后，变桨驱动装置的计算单元被配置为处理捕获的测量值。测量值的处理可以包括评估测量值和/或将测量值传输到中央服务器。这使得变桨驱动控制装置能够通过监测测量变量和/或操作数(计算值)，例如通过阈值检测、检查有效值范围、长期评估平均值，来确定硬件组件的状态和/或风力涡轮机的状态，快速傅立叶变换(FFT)将数字信号分解为其频率分量并进行分析，计算频率分布(直方图)，调整特征曲线或特征图，用作人工神经网络等的训练数据。

在根据本发明的另一个实施例中，可通过将变桨驱动控制装置中的至少一个传感器的测量值与至少一个其他变桨驱动控制装置中的至少一个相应传感器的测量值进行比较，来执行变桨驱动控制装置中至少一个传感器的检查，最好是在同一台风力涡轮机或相邻的风力涡轮机中。在这种情况下，假设在所考虑的变桨驱动控制装置的测量中，所考虑的测量值相同或至少在给定公差内相同。

为此考虑的测量值例如可以是供电网的电压频率，或者供电网的电压也适用于此目的。在风力涡轮机内部，温度测量也可用于此目的，方法是在变桨驱动控制装置外部安装温度传感器，例如，特别是设置在应急电源上的温度传感器。具体而言，变桨驱动控制装置(或一个风力涡轮机或多个风力涡轮机中的多个或所有变桨驱动控制装置)的计算单元可配置为执行传感器的检查，其中，传感器可以集成在变桨驱动装置中，或者连接变桨驱动装置的传感器连接端口。

在根据本发明的另一个实施例中，变桨驱动控制装置的多个传感器的信号转换可以通过变桨驱动控制装置的一个(相同的)模数转换器(ADC)在一个变桨驱动控制装置内执行。根据本发明，可以通过将由此转换的模数测量值与至少一个其他变桨驱动控制装置中的至少一个相应传感器的测量值进行比较来执行对这个ADC的检查(例如在相同的风力涡轮机中或在相邻的风力涡轮机中，即具有相似的环境和/或运行条件)。在这种情况下，假设在所考虑的变桨驱动控制装置的测量中，所考虑的测量值相同或至少在给定公差内相同。为此目的考虑的测量值可能是例如供电网络的电压频率，或者其电压也可能适用于此目的。在风力涡轮机内部，温度测量也可用于此目的，方法是在变桨驱动控制装置外部安装温度传感器，例如，特别是设置在应急电源上的温度传感器。具体而言，变桨驱动控制装置(或一个风力涡轮机中的多个或所有变桨驱动控制装置，例如，或多个风力涡轮机中的多个或所有变桨驱动控制装置)的计算单元可以被适当地配置以执行检查。

在根据本发明的另一实施例中，变桨驱动控制装置可包括安全模块，其中安全功能在安全模块中实现，并且可基于在安全模块中捕获和处理的数据来执行。根据本发明，捕获的数据优选地还包括以交叉通信的形式从至少变桨驱动控制装置接收的数据，其中变桨驱动控制装置的计算单元被配置为也在安全模块中评估该数据。这样，通过交叉通信将变桨驱动控制装置连接起来，就可以实现冗余，而不必在一个变桨驱动控制装置中单独实现这种冗余。这在提高安全性的同时带来了成本优势，尤其是如果有至少三个转子叶片各自配备了自己的变桨驱动控制装置，这在风力涡轮机中是很常见的。这样就不可避免地产生了双重冗余，而无需在变桨驱动控制装置中提供更多组件。

如果根据本发明一个可能的实施例的变桨驱动控制装置的计算单元被配置为将用于转子叶片旋转调节的测量值和/或设定点传输到以交叉通信形式连接的其他变桨驱动控制装置和/或从其他变桨驱动控制装置接收测量值和/或设定点，则可实现一个重要的优点。根据接收到的测量值和/或设定点，计算单元可以在本地干预变桨驱动控制。在这种情况下，风力涡轮机转子轮毂中的本地交叉通信能够以比与风力涡轮机中央控制器的通信更短的延迟实现特别快速的通信。这大大改善了变桨驱动控制的动态性。

进一步的，变桨驱动控制装置的计算单元可以被配置为从其他变桨驱动控制装置接收测量值和/或设定点和/或计算值，并且将其在变桨驱动控制装置中捕获的测量值与来自从其他变桨驱动控制装置接收的测量值和/或设定点和/或计算值的预期值进行核对。这有助于改进监控和诊断，因为这些功能可以使用当前数据并在变桨驱动控制装置中本地执行。

在根据本发明的另一优选实施例中，变桨驱动控制装置可以具有带有用户输入装置的输入接口，以及至少一个显示装置。用户输入装置可以具有便于用户输入的键。显示装置可以是显示器，或者只是由一个或多个光信号(例如LED)组成。这样，在安装现场调试时，可以轻松地对变桨驱动控制装置进行参数化和调整，例如。通常在风力涡轮机的转子轮毂中。那里的可用空间通常非常有限。这使得调试和服务设备(如笔记本电脑)的使用更加困难。在许多情况下，输入界面(人机界面HMI)使维修或调试的附加设备变得不必要。

根据本发明，可以通过交叉通信来实现通信过程的进一步简化，其中，根据一个实施例的变桨驱动控制装置的计算单元被配置为通过交叉通信将变桨驱动控制装置的设置参数和/或软件的可安装镜像(image)传输到另一个变桨驱动控制装置，并将其保存在该另一个变桨驱动控制装置中。设置参数尤其能够在用于控制变桨驱动控制装置的软件中输入和/或定义。通过输入这些设置参数，可以在调试期间为特定风力涡轮机配置变桨驱动控制装置。软件的可安装镜像可以是例如用于在变桨驱动控制装置的计算单元上配置应用软件的安装文件(还包括其更新)和/或变桨驱动控制装置的软件镜像。这样，在本发明的这个实施例中，在风力涡轮机的其他变桨驱动控制装置中还本地创建了变桨驱动控制装置的完整备份，这些设备可以通过交叉通信寻址，也可以在交叉通信中访问。

为此，在本发明实施例的改进中，当更换风力涡轮机的其中一个变桨驱动控制装置时，变桨驱动控制装置的计算单元可以被配置为以交叉通信形式从其他变桨驱动装置之一获取(先前保存的)变桨驱动控制装置的设置参数和/或软件的可安装镜像，并将其设置在替代变桨驱动控制装置的计算单元中。这可以基于通过输入接口与用户的交互和/或通过可通过交叉通信达到的变桨驱动控制装置的自动查询来实现。通过安装软件镜像和/或所有可设置参数(例如，可通过软件输入或定义的设置参数)，替代设备可以以与替换设备完全相同的方式进行参数化。这简化了风力涡轮机的维修操作。

就本文件而言，上述变桨驱动控制装置之一的更换被理解为不仅更换整个装置，而且更换软件和/或参数设置适用且使用它们的变桨驱动控制装置的应用模块。例如，可以在应用模块上实现开环和闭环控制软件。即使更换了变桨驱动控制装置的应用模块，新引入的应用模块也可以被参数化，或者通过交叉通信从另一个变桨驱动控制装置接收软件，其中，这些参数或软件安装在新安装的应用模块上。这也是短语“更换一个变桨驱动控制装置”的意思。

本发明还涉及一种用于控制前述风力涡轮机的变桨驱动控制器的方法，该方法具有至少两个、优选三个变桨驱动控制装置，其具体设置在风力涡轮机的转子轮毂中，并且可以具有前述构造。根据本发明，变桨驱动控制装置的计算单元被配置为通过交叉通信(优选在转子轮毂内)彼此通信并交换数据，并且明确不通过风力涡轮机的中央控制器(通常设置在转子轮毂外部)和/或存储所述数据。在该上下文中，该方法尤其可以单独、一起或以任何组合执行前面解释的方法步骤。

相应地，变桨驱动控制装置的计算单元尤其可以被配置为执行以下一个或多个方法步骤：

·通过交叉通信，将其中一个变桨驱动控制装置的设置参数和/或该变桨驱动控制装置的软件的可安装镜像传输和存储到另一个变桨驱动控制装置；

·通过交叉通信读取设置参数和/或存储在其中一个变桨驱动控制装置中的软件的可安装镜像，并将其安装在另一个变桨驱动控制装置中；

·通过交叉通信从其他变桨驱动控制装置接收测量值和/或设定点和/或计算值，并用从其他变桨驱动控制装置接收到的测量值和/或设定点和/或计算值导出的预期值检查所述变桨驱动控制装置本身捕获的测量值和/或计算值；

·将转子叶片旋转调节的测量值和/或设定点和/或计算值发送至交叉通信中连接的其他变桨驱动控制装置；

·通过交叉通信从其他变桨驱动控制装置接收测量值和/或设定点和/或计算值以用于转子叶片的旋转调节，并基于接收到的测量值和/或设定点和/或计算值对变桨驱动控制进行本地干预；

·还通过交叉通信从至少一个变桨驱动控制装置接收数据，并评估安全模块中的所述数据，以实现安全功能。

根据本发明，可以实施如本文件所述的基于根据本发明建议的交叉通信的这些和其他方法和方法步骤或其部分，以增加控制和维护的动态性，并提高风力涡轮机的安全性。

从下面对示例性实施例和附图的描述中，可以看出本发明的其他优点、特征和使用选项。在此上下文中，以文本方式描述和/或在附图中描述的所有特征一起或以任何技术上合理的组合构成本发明的对象，也不管它们在所描述或图示的示例性实施例或权利要求中的组合如何。

唯一的图1是变桨驱动控制器1的示意图，变桨驱动控制装置10、20、30作为逆变器，设置在风力涡轮机的转子轮毂中(未显示)。除了与风力涡轮机中央控制器的通信连接(未显示)，逆变器10、20、30(在下文中也与变桨驱动控制装置同义)在交叉通信2中相互连接，交叉通信2在本地实现，并将每个逆变器10、20、30直接连接，如箭头所示。

逆变器10、20、30中的每一个都配备有计算单元(未示出)，该计算单元被配置为以技术上常规的方式控制逆变器10、20、30。计算单元还被设置为执行交叉通信2，根据该交叉通信2，逆变器能够以所述方式彼此直接交换数据。

为了允许逆变器10、20、30在本地寻址，即使没有专用的安装设备和输入端，每个逆变器10、20、30都有一个用于用户输入和用户信息的本地输入接口11、21、31(人机界面HMI)。

在不限制下文描述的方法和方法步骤的情况下，尤其可以实现以下功能以在计算单元中执行，并且可以非常有益地使用，尤其是在风力涡轮机的环境中。

如下文所述，在涉及更换其中一个逆变器的服务操作期间，可以很好地利用交叉通信，其中作为实现的方法步骤的一部分，可以同时实现以下所有或任何方法或功能的选择。

通过逆变器10、20、30的交叉通信2，将逆变器10或20或30中的一个(参数)设置的镜像以及优选的优选地还包括逆变器10或20或30之一的软件传输到另外两个逆变器20、30或10、30或10、20并存储在那里。然后，如果由于硬件故障而必须更换逆变器10或20或30中的一个，则剩余的两个逆变器20、30或10、30或10、20可基于不同的序列号进行检测。通过与用户的简单交互(例如，按键)(特别是通过相应的输入接口11或21或31)，启动一个进程(方法)，将存储在其余两个逆变器20、30或10、30或10、20中的至少一个中的镜像中的设置和软件(优选地)通过交叉通信2加载到新安装的逆变器10或20或30上。通过输入接口11或21或31上的LED明确指示成功加载。例如，在与其他两个逆变器20、30或10、30或10、20的交叉通信中通过识别新序列号检测到新逆变器10或20或30之后，用于检测和重新加载镜像的过程也可能在用户不按按键的情况下自动启动。

成功加载后，新逆变器10或20或30接收到的软件和参数数据与用于操作更换设备的软件和参数数据完全相同。它的工作方式完全相同。

在相关技术中，更换逆变器的一个常规步骤是，在将逆变器移动到风力涡轮机的转子轮毂之前，使用笔记本电脑手动预设逆变器，或者使用笔记本电脑作为调试设备在转子轮毂上进行现场设置。这些做法都涉及增加物流投资，在进行服务操作之前，必须准确知道枢纽中的哪个逆变器存在缺陷。此外，如果旧逆变器出现故障，则可能无法再从该逆变器输出参数。如果设置参数已单独保存在某个位置并进行了更新，则需要完全重新配置。

使用建议的方法，可以更换有缺陷的逆变器10或20或30，并且可以在转子轮毂中进行设置，而无需复杂或额外的设备(例如，笔记本电脑作为调试设备)。鉴于转子轮毂内部的空间条件有限，这一点尤其有利。

在建议的方法完成后，新的逆变器20、30或10、30或10、20还接收设置的准确镜像，最好是故障逆变器10或20或30的软件，以便在更换后，其行为与前一个完全相同。与现有技术中采用的更换方法相比，该方法不太容易出错，同时也节省了更换逆变器的时间。由于不再进行预配置，备件的物流也得到了简化。

由于逆变器10、20、30可以彼此同步地交换测量值、控制变量或以其自身单位计算的变量，因此根据本发明建议的交叉通信2具有进一步有益功能。即使在今天，单个逆变器10、20、30通过监测测量值(例如，阈值检测、针对有效值范围的测试、平均值的长期评估、快速傅立叶变换等)来确定硬件组件的状态已经是常规，例如，从捕获的传感器数据或其他控制变量。这可以显著改善单个逆变器10、20、30的状态监控。

通过与在同一风力涡轮机中运行的多个逆变器10、20、30的相应数据进行比较，可以改进诊断(例如，定位故障或优化设置参数)。到目前为止，此类诊断通常是通过在一个中心站点对许多现场设备的测量数据进行离线评估来进行的。通过交叉通信2，可以使用来自(例如)逆变器10、20、30中的三个逆变器10、20、30的数据执行这种评估，这些逆变器10、20、30通过同一转子轮毂中的交叉通信相互连接。该诊断程序实际上是在线的，因为所需的数据通过交叉通信2传输得如此之快，以至于在逆变器10、20、30中可以即时获得。

每个逆变器10、20、30可以将测量数据与电流值或长期存储器中的值与两个并联逆变器20、30或10、30或20、30中的值进行比较。在这种情况下，例如在逆变器10、20、30之间，可以考虑比较测量值(例如温度)是否符合公差带。

因此，可以对照通过两个其他逆变器20、30或10、30或20、30的测量数据形成的预期值检查待评估逆变器10、20、30的测量值。这会增加诊断深度。

在另一个实施例中，还可以通过外部通信信道与同一风电场或制造商机队中的风力涡轮机中的逆变器交换诊断数据，这进一步提高了诊断能力。

建议的交叉通信2还可以实现快速的本地干预，在由变桨驱动控制装置10、20、30进行的变桨控制中，仅对由变桨驱动控制装置10、20、30调整的转子叶片进行变桨控制。下文对此进行了解释。

在相关技术中，每个逆变器10、20、30接收一个位置设定点，例如，通过风力涡轮机的中央控制器对转子叶片进行旋转定位。如果变桨驱动控制旨在当转子处于特定位置时(例如，当转子叶片通过风力涡轮机塔架前部时)对单个转子叶片做出响应，则必须通过中央控制器修改设定点指令来实现。由于现场总线传输延迟(通常用于此目的)，变桨驱动控制中的此类动态仅可能达到某个极限，因为中央控制器必须首先请求逆变器10、20、30的测量值，并且必须由此计算新的旋转位置值。

根据本发明的交叉通信使得能够在逆变器10、20、30内部局部地对转子叶片的变桨控制进行这种干预。由于在逆变器10、20、30和中央控制器之间传输数据所花费的时间而导致的控制延迟被减少，并且变桨驱动控制1的动态性被改善。

可以理解，例如在旋转方向上的前转子叶片的逆变器10、20、30的测量值可以用于控制后随叶片的倾斜120°(预测负载转矩预控制)。120°的值是针对具有三个以相等角度偏移排列的转子叶片的风力涡轮机的优选实施例确定的。然而，本发明的构思不限于这样的转子叶片数量或设置，并且可以转移到任何其他数量或设置。

还可以想象，转子状态数据可以从三个逆变器10、20、30的时间同步测量数据中计算出来。在这种情况下，一种可能的方法是根据加速度或电流传感器的测量数据确定转子的位置或角速度。借助于来自其他逆变器20、30或10、30或10、20的测量数据，可以冗余地进行评估，从而保证功能。此外，并联逆变器的转矩路径或电流路径也可纳入计算中。

交叉通信2的另一个优点也通过逆变器10、20、30中的安全模块实现。在逆变器10、20、30中，安全功能在“安全模块”内实现，这些模块的配置尤其是在发生故障时安全关闭系统。为此，安全模块中捕获和处理的数据被捕获，并根据要求的安全完整性水平进行合理性检查，通常是冗余的(例如，在两个通道上，有双传感器的存在)。利用根据本发明建议的交叉通信2，可以确保交叉通信分组中的逆变器10、20、30之间的必要冗余。为此，通过交叉通信将安全关键测量数据和由此计算的变量传输至相邻逆变器20、30或10、30或20、30的安全模块，并在冗余计算中检查其合理性。校验和计算方法可用于此目的。

通过消除单个逆变器10、20、30中的冗余(即，例如提供多个相同传感器)，可以获得成本优势。

前文中描述的方法、方法步骤或功能显示了根据本发明在风力涡轮机的公共转子轮毂中提供的变桨驱动控制装置10、20、30之间建议的交叉通信2的巨大价值。除了这些应用之外，所建议的交叉通信2也可用于实现方法、方法步骤或功能中的良好效果。

附图标记参考：

1：变桨驱动控制器

2：交叉通信

10：变桨驱动控制装置(体现为逆变器)

11：输入接口

20：变桨驱动控制装置(体现为逆变器)

21：输入接口

30：变桨驱动控制装置(体现为逆变器)

31：输入接口

Claims (15)

1.一种具有多个固定在转子轮毂上的转子叶片的风力涡轮机的变桨驱动控制器，用于通过电动机对转子轮毂上的转子叶片进行旋转调节，其中，所述变桨驱动控制器(1)具有至少一个用于每个所述转子叶片的变桨驱动控制装置(10、20、30)，用于驱动至少一个变桨驱动电机，其中，变桨驱动控制装置(10、20、30)具有用于变桨驱动电机的驱动电子单元、连接变桨驱动电机的控制输出、和计算单元，该计算单元具有至少一个被配置用于操作所述变桨驱动控制装置的处理器，其特征在于，所述每个变桨驱动控制装置(10；20；30)具有本地通信连接，并且通过所述本地通信连接以交叉通信(2)的方式连接或能够连接到风力涡轮机的其他变桨驱动控制装置(20、30；10、30；10、20)。

2.根据权利要求1所述的变桨驱动控制器，其特征在于，所述交叉通信(2)是现场总线通信。

3.根据权利要求1所述的变桨驱动控制器，其特征在于，所述交叉通信(2)为点对点通信。

4.根据上述权利要求任意一项所述的变桨驱动控制器，其特征在于，所述变桨驱动控制器(1)的变桨驱动控制装置(10、20、30)被配置为交换以下定义的数据类型的一种或多种：

·设定点

·实际值

·测量值

·计算值

·所述变桨驱动控制装置的操作参数，包括：应用软件和/或固件的软件状态，或带有应用软件和/或固件或软件更新的可安装数据处理程序

·时间信息

·来自安全模块的数据包。

5.一种用于驱动变桨驱动电机的变桨驱动控制装置，其中变桨驱动控制装置(10、20、30)配备有驱动电子单元、变桨驱动电机的控制输出、具有至少一个处理器的计算单元，该处理器配置为操作变桨驱动控制装置(10、20、30)，其特征在于，所述变桨驱动控制装置(10；20；30)具有本地通信连接，并且通过该本地通信连接，以交叉通信(2)的形式，能够与风力涡轮机的其他变桨驱动控制装置(20，30；10，30；10，20)连接。

6.根据权利要求5所述的变桨驱动控制装置，其特征在于，所述本地通信连接包括有线电气接口和/或光学接口。

7.根据权利要求5或6所述的变桨驱动控制装置，其特征在于，所述变桨驱动控制装置(10、20、30)包括用于捕获测量值的集成的传感器和/或可连接的传感器，并且所述计算单元被配置为处理所捕获的测量值。

8.根据权利要求5-7任意一项所述的变桨驱动控制装置，其特征在于，所述变桨驱动控制装置(10、20、30)包括安全模块，在所述安全模块中实现安全功能，所述安全功能能够基于在所述安全模块(10；20、30)中捕获和处理的数据来执行，其中，捕获的数据至少还包含从所述交叉通信(2)中的至少一个变桨驱动控制装置(20、30；10、30；10、20)接收的数据，其中变桨驱动控制装置(10、20、30)的计算单元也被配置为在所述安全模块中评估该数据。

9.根据权利要求5-8任意一项所述的变桨驱动控制装置，其特征在于，变桨驱动控制装置(10；20，30)的计算单元被配置为将转子叶片的旋转调节的测量值和/或设定点和/或计算值传输到以交叉通信(2)的形式连接的其他变桨驱动控制装置(20，30；10，30；10，20)和/或从其他变桨驱动控制装置(20,30；10,30；10,20)接收它们，并根据接收到的测量值和/或设定点，在所述变桨驱动控制(1)中进行本地干预。

10.根据权利要求5-9任意一项所述的变桨驱动控制装置，其特征在于，变桨驱动控制装置(10；20；30)的计算单元被配置为：从其他变桨驱动控制装置(20、30；10、30；10、20)接收测量值和/或设定点和/或计算值，以及用从其他变桨驱动控制装置(20、30；10、30；10、20)接收到的测量值和/或设定点和/或计算值导出的预期值，检查所述变桨驱动控制装置(10；20；30)本身捕获的测量值和/或计算值。

11.根据权利要求5-10任意一项所述的变桨驱动控制装置，其特征在于，所述变桨驱动控制装置(10、20、30)具有输入接口(11、21、31)，该输入接口(11、21、31)具有用户输入装置和至少一个显示装置。

12.根据权利要求5-11任意一项所述的变桨驱动控制装置，其特征在于，变桨驱动控制装置(10；20；30)的计算单元被配置成通过交叉通信(2)将该变桨驱动控制装置(10；20；30)的设置参数和/或软件的可安装镜像传输到另一个变桨驱动控制装置(20，30；10，30；10，20)，并将其存储在另一个变桨驱动控制装置(20,30；10,30；10,20)。

13.根据权利要求12所述的变桨驱动控制装置，其特征在于，变桨驱动控制装置(10；20；30)的计算单元被配置成通过交叉通信(2)从其他变桨驱动控制装置(20；30；10；30)中的一个获取变桨驱动控制装置(10；20；30)的设置参数和/或软件的可安装镜像，并且当更换风力涡轮机的其中一个变桨驱动控制装置(10；20；30)时，将所述设置参数和/或软件的可安装镜像设置在被替换的变桨驱动控制装置(10；20；30)的计算单元中。

14.一种用至少两个变桨驱动控制装置(10、20、30)控制风力涡轮机的变桨驱动控制器(1)的方法，所述变桨驱动控制装置为根据权利要求4至13中任意一项所述的变桨驱动控制装置，所述变桨驱动控制器为根据权利要求1至3中任意一项所述的变桨驱动控制器，其特征在于，所述变桨驱动控制装置(10、20、30)的计算单元被配置成相互通信，并通过交叉通信(2)彼此交换数据和/或存储数据。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，变桨驱动控制装置(10、20、30)的计算单元被配置为执行以下方法步骤中的至少一个：

·通过交叉通信(2)，将其中一个变桨驱动控制装置(10；20；30)的设置参数和/或该变桨驱动控制装置(10；20；30)的软件的可安装镜像传输并存储到另一个变桨驱动控制装置(20；30；10；30；10，20)；

·通过交叉通信(2)读取存储在其中一个变桨驱动控制装置(10；20；30)中的设置参数和/或存储的软件的可安装镜像，并将其安装在另一个变桨驱动控制装置(20，30；10，30；10，20)中；

·通过交叉通信(2)从其他变桨驱动控制装置(20,30；10,30；10,20)接收测量值和/或设定点和/或计算值，并用从其他变桨驱动控制装置(20、30；10、30；10、20)接收到的测量值和/或设定点和/或计算值导出的预期值，检查所述变桨驱动控制装置(10；20；30)本身捕获的测量值和/或计算值；

·将转子叶片旋转调节的测量值和/或设定点和/或计算值发送至所述交叉通信(2)连接的其他变桨驱动控制装置(10、20、30)；

·通过交叉通信(2)从其他变桨驱动控制装置(20、30；10、30；10、20)接收用于转子叶片的旋转调节的测量值和/或设定点和/或计算值，并基于接收到的测量值和/或设定点和/或计算值对所述变桨驱动控制(1)进行本地干预；

·还通过交叉通信(2)从至少一个变桨驱动控制装置(10、20、30)接收数据，并在所述安全模块中评估所述数据，以实现安全功能。

Images