JP2010530203A

JP2010530203A - 電気的駆動装置

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Publication number: JP2010530203A
Application number: JP2010506817A
Authority: JP
Inventors: ケスターマン，ヘルマン; アップシング，ジョセフ
Original assignee: エスエスベー−アントリーブステヒニック・ゲーエムベーハ−・ウント・コムパニー・カーゲー
Priority date: 2007-05-09
Filing date: 2008-04-23
Publication date: 2010-09-02
Anticipated expiration: 2028-04-23
Also published as: CA2682980C; DE502008003430D1; CN101849352A; CN101849352B; ATE508529T1; WO2008138454A3; US20100207397A1; KR20100018543A; US8154235B2; KR101192144B1; EP2145384B1; JP5213951B2; DE102007021632A1; WO2008138454A2; ES2365287T3; CA2682980A1; EP2145384A2

Abstract

本発明は、変換装置２６によってモータ電流３０を供給されるか又は供給されることができる少なくとも１つのモータ３１と、電流調整器２２であって、該電流調整器によって、変換装置２６に働きかけながら、電流設定点信号２４、Ｉ＿ｓｏｌｌに応じてモータ電流３０を調整するか又は調整することができる、電流調整器と、電流設定点発生器２０であって、電流調整器２２に接続さると共に、該電流設定点発生器によって電流調整器２２のための制御信号２３、Ｉ＿ｆを生成するか又は生成することができ、該電流設定点発生器２０は介在する付加回路２１によって電流調整器２２に接続される、電流設定点発生器とを備える電気的駆動装置に関する。その付加回路を用いて、第１の動作モードでは、電流設定点信号２４、Ｉ＿ｓｏｌｌとして、制御信号２３、Ｉ＿ｆ又は制御信号に対応する信号を電流調整器２２に供給するか又は供給することができ、第２の動作モードでは、パルス形式の信号Ｉ＿ｐｕｌｓを生成すると共に、その信号を電流設定点信号２４、Ｉ＿ｓｏｌｌとして電流調整器２２に供給するか又は供給することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は電気的駆動装置に関し、その電気的駆動装置は、少なくとも１つの電気モータであって、電力変換装置によって該電気モータにモータ電流を供給するか又は供給することができる、少なくとも１つの電気モータと、電流調整器であって、該電流調整器によって、電力変換装置に働きかけることによって電流目標値信号の関数としてモータ電流を調整するか又は調整することができる、電流調整器と、電流目標値発生器であって、電流調整器に接続されると共に、該電流目標値発生器によって電流調整器のための基準信号を生成するか又は生成することができる、電流目標値発生器とを有する。また本発明は、この種の駆動装置を有する風力発電機システム、この種の駆動装置の使用、及び風力発電機システムのロータの少なくとも１つのブレードの位置を調整する方法に関する。

ロータブレードの位置を調整するために風力発電機システムにおいて用いられるのが、ピッチ制御駆動システムとしての役割を果たす、変換装置を備えた駆動装置である。変換装置の最大負荷容量を超えないように、実際の電流が常にモニタされる。変換装置の許容限界電流は、所定の長さの時間にわたって動的なピーク電流が許されると共に、その後、そのユニットの定格電流まで低減されるように設計される。動的な条件下で許される電流は、所与のユニットの定格電流の２倍に等しいことが知られている。駆動装置の分野では、たとえば、そのユニットの定格電流の１．５倍〜２倍が、動的な電流のための通常値である。

Ｄ．Ｃ．駆動装置のために用いられる変換装置は、主に、反平行に接続されるＢ６サイリスタブリッジを有する４象限変換装置であり、その変換装置では、動的な電流は典型的には６秒間にわたって利用することができる。しかしながら、６秒の期間は、その変換装置上に如何なる負荷も事前に存在しない場合にのみ実現される。その後、設定される連続電流又は定格電流への降下が行なわれる。

動的な電流の値及びその持続時間は予め固定値に設定され、モニタリング回路によって、その電流のモニタリングが実行される。予め或る特定の負荷がかかっている場合、変換装置が定格電流しか許容しないということが起こり得る。負荷トルクによっては、この結果として、要求される回転速度に達しなくなる場合があり、結果として駆動装置が停止することがある。特に機械式トランスミッション内に抵抗がある場合には、駆動装置が止まり、障害をモニタするマスターシステムによって、誤ってスイッチを切られることが起こり得る。

上記の従来技術を出発点として、本発明の根底を成す目的は、より長時間にわたって比較的高い電流で動作することができるように、冒頭の段落において規定された種類の電気的駆動装置を改良することである。

この目的は、本発明に従って、請求項１において特許請求されるような電気的駆動装置によって、請求項８において特許請求されるような風力発電機システムによって、請求項９において特許請求されるような使用法によって、そして、請求項１０において特許請求されるような方法によって果たされる。従属請求項において、好ましい実施の形態が与えられる。

特に風力発電機システムの少なくとも１つのロータブレードの位置を調整するための、本発明による電気的駆動装置は、少なくとも１つの電気モータであって、電力変換装置によって該電気モータにモータ電流を供給するか又は供給することができる、少なくとも１つの電気モータと、電流調整器であって、該電流調整器によって、電力変換装置に働きかけることによって電流目標値信号の関数としてモータ電流を調整するか又は調整することができる、電流調整器と、電流目標値発生器であって、電流調整器に接続されると共に、該電流目標値発生器によって電流調整器のための基準信号を生成するか又は生成することができる、電流目標値発生器とを有する。電流目標値発生器は、介在する付加回路を経由して電流調整器に接続され、その場合に、第１のモードでは、付加回路によって、基準信号又は基準信号に対応する信号を電流目標値信号として電流調整器に供給することができ、第２のモードでは、付加回路によって、パルス形式の信号を生成するか又は生成することができると共に、該信号を電流目標値信号として電流調整器に供給するか又は供給することができる。

付加回路によって、パルス形式の信号を生成するか又は生成することができると共に、該信号を電流目標値信号として電流調整器に供給するか又は供給することができるので、第２のモードにおいて、電気モータは電流のパルスを供給されることが可能である。この結果として、電力変換装置の中を流れる電流のｒｍｓ値が低減されることになるが、それでも、電気モータにおいて、各パルスの持続時間にわたって高いトルクを生み出すことができる。それゆえ、パルスモードでは、電力変換装置は、非パルスモードの場合よりも長時間にわたって高い電流（パルス形式）において動作することができる。詳細には、連続して（パルス形式ではなく）作用し、相対的に短い時間しか利用することができないトルクによる場合よりも、或る時間にわたって持続するパルス動作による場合の方が、機械式トランスミッション内の抵抗を克服するのが容易である。パルスの信号高は、この場合には、パルス中に定格電流の１．５〜２倍の電流が電力変換装置の中に流れるほど十分に大きいことが好ましい。パルス間では、パルス形式の信号の信号高は低く、それゆえ、パルス間では、たとえば、定格電流又はそれよりも低い電流が電力変換装置の中に流れる。この場合に定格電流は、特に電力変換装置の定格電流であると理解されたい。しかしながら、パルス中、及びパルス間のパルス形式の信号の信号高のための厳密な値は、好ましい数値に設定することができる。詳細には、パルスの持続時間、及び／又はパルス間隔の持続時間を設定することができる。これらのパルス持続時間及びパルス間隔の持続時間は、電流調整の速度が次に続くパルス形式の信号にとって十分であるような大きさを有することが好ましい。

パルス形式の信号は、たとえば、方形波信号、又はのこぎり波信号、又は正弦波信号等とすることができる。パルス形式の信号は、その周波数を詳細に設定することができる周期的な信号であることが好ましい。

基準信号に対応する信号は、付加回路によって生成されるか、又は付加回路によって生成できることが好ましく、それゆえ、電流目標値信号は、第１のモード及び第２のモードの両方において、付加回路によって生成されるか又は生成されることができる。第１のモードでは、電流目標値信号は、基準信号のコピーとして生成されることが好ましく、第２のモードでは、電流目標値信号は、パルス形式の信号として生成されることが好ましい。

改良形態では、パルス形式の信号内のパルスは、少なくとも２つのパルスグループを形成し、それらのグループは、同じパルスグループ内の２つの連続したパルス間の時間間隔よりも長い時間間隔で交互に続く。２つの連続したパルスグループ間にパルスのない期間があるので、この方法によっても、電力変換装置の任意の過負荷を克服することが可能である。このパルスのない期間において、電流目標値信号の信号高は、電力変換装置の中に定格電流が流れるような高さであることが好ましい。

さらには、電力変換装置の温度が、付加回路によってモニタされる場合がある。この目的のために、付加回路は、温度センサに接続されることが好ましく、その温度センサによって電力変換装置の温度を測定するか又は測定することができ、その場合に、測定される温度が予め設定された最大温度以上になる場合には、付加回路によって、パルス形式の信号内のパルスの信号高を変更するか又は変更することができ、詳細には低減することができる。この対策の目的も、電力変換装置を過負荷から保護することである。この場合には、温度の測定は、電力変換装置において直に行なうことができるか、又は電力変換装置に熱結合される、たとえばヒートシンクのような物体において行なうことができる。

付加回路は、第１のモードにおいて基準信号をモニタできることが好ましく、それは、基準信号又はその大きさが、予め設定された時間期間にわたって予め設定された最大値以上である場合には、付加回路が第２のモードに切り替わるか又は切り替わることができることを意味する。詳細には、付加回路は、第２のモードにおいても基準信号をモニタすることができ、それは、基準信号又はその大きさが、予め設定されたしきい値、詳細には、最大値以下の値未満に降下する場合には、付加回路が第１のモードに切り替わるか又は切り替わることができることを意味する。

電流目標値発生器は、特に第１のモードにおいてモータ速度を調整するか若しくは調整することができる速度調整器の一部であるか、又はこの速度調整器を形成することが好ましい。電流目標値発生器は、速度調整器に属する速度補正手段を形成することが好ましい（もっとも、代替形態では、速度補正手段は、速度調整器と呼ばれる場合もある）。この場合、基準信号は、電気モータのための所望の速度と、電気モータの実際の速度との間の差に依存する。詳細には、基準信号は、電気モータのための所望の速度と、その実際の速度との間の差の関数として生成される。それゆえ、電気的駆動装置は、下流又は二次電流制御による速度調整を有することが好ましい。この場合には、電流調整のための基準変量は、速度調整器によって、又は言い換えると、その速度補正手段によって供給される。それゆえ、速度補正手段又は速度調整器と、電流調整器との間の接続を切り離して、その間に付加回路を挿入することによって、本発明は既存の電気的駆動装置内に容易に組み込むことができる。

その電気モータは、特に直巻電気機械として動作し、且つ／又は切り替えられるＤ．Ｃ．電気機械であることが好ましい。
電流調整器は、電力変換装置に働きかけてモータ電流を調整することができるか、又は電力変換装置に働きかけてモータ電流を調整する。それゆえ、その電力変換装置は、特に電流調整器によって制御若しくは調整されるか、又は制御若しくは調整されることができる制御式電力変換装置であることが好ましい。電力変換装置は、１つ又は複数のサイリスタを備えることが好ましく、電流コントローラは、サイリスタの１つ又は複数のゲート端子に直に又は間接的に作用するか又は作用することができる。

その電力変換装置は、特に多相電力を供給されるか又は供給されることができ、その多相電力は二相電力又は三相電力であることが好ましい。詳細には、電力変換装置は、少なくとも１つの多相サイリスタブリッジを有し、それに多相電力を加えるか又は加えることができる。多相サイリスタブリッジは、二相又は三相サイリスタブリッジであることが好ましい。詳細には、電力変換装置は、２つのＢ６サイリスタブリッジを有し、それらは反平行に接続され、三相電力を供給されるか又は供給されることができる。

電流調整器及び／又は電流目標値発生器は、デジタル形式をとってもよい。電流調整器はアナログ調整器であることが好ましく、それは、基準信号及び／又は電流目標値信号もアナログ信号であることが好ましいことを意味する。電流目標値発生器及び／又は速度補正手段もアナログ回路であることが好ましい。詳細には、速度調整器もアナログ調整器である。対照的に、付加回路は、デジタルプロセッサを有することが好ましい。プロセッサがアナログ信号を取り込むと共に、処理する、さらに厳密に言うと、評価することができるように、その付加回路は、少なくとも１つのアナログ／デジタル変換装置であって、該アナログ／デジタル変換装置によって基準信号を読み込むと共にデジタル化することができる、アナログ／デジタル変換装置と、少なくとも１つのデジタル／アナログ変換装置であって、該デジタル／アナログ変換装置によって電流目標値信号を生成することができる、デジタル／アナログ変換装置とを有することが好ましい。しかしながら、代替的には、付加回路はアナログ形式において実装することも可能である。

本発明は風力発電機システムにも関連し、その風力発電機システムは、支持体と、ロータ軸を中心にして回転できるように支持体に取り付けられると共に、ロータハブを有するロータと、ロータハブに固定される、ロータハブに対するその位置をピッチ制御駆動装置によって調整されるか又は調整されることができる少なくとも１つのロータブレードとを有し、ピッチ制御駆動装置は、記述される全ての実施の形態に従って改良することができる、本発明による少なくとも１つの駆動装置を有する。

ロータブレードは、該ロータブレードの位置を調整できるようにするために、好ましくはブレード軸を中心にして回転できるようにロータハブに取り付けられ、ピッチ制御駆動装置によってブレード軸を中心にして回転させることができる。ブレード軸は詳細には、ロータ軸に対して斜めに又は垂直に延在する。

本発明は、風力発電機システムの少なくとも１つのロータブレードの位置を調整するための電気的駆動装置の使用法にも関連する。電気的駆動装置は、記述される全ての実施の形態に従って改良することができる、本発明による少なくとも１つの駆動装置である。

本発明はさらに、少なくとも１つの電気モータによって風力発電機システムの少なくとも１つのロータブレードの位置を調整する方法にも関連する。電流目標値信号の関数として調整されるモータ電流が電力変換装置によって少なくとも１つの電気モータに供給され、基準信号が生成される。第１のモードでは、電流目標値信号は基準信号に相当する。またパルス形式の信号も存在し、第２のモードでは、電流目標値信号はパルス形式の信号に相当する。該パルス形式の信号は、基準信号又はその大きさが予め設定された時間期間にわたって予め設定された最大値を超える場合に生成される。

基準信号又はその大きさが、最大値以下である予め設定されたしきい値未満に降下する場合には、第１のモードに戻るように変更されることが好ましい。
電気モータの速度は、特に第１のモードにおいて調整されることが好ましい。これが行なわれるとき、基準信号は、電気モータのための所望の速度と電気モータの実際の速度との間の差に依存することが好ましい。詳細には、基準信号は、所望の速度と実際の速度との間の差の関数として生成される。

電力変換装置の温度が測定されることが好ましく、測定される温度が温度のための予め設定された最大値以上になる場合には、パルス形式の信号内のパルスの信号高が変更され、詳細には低減される。

その電気モータは詳細にはＤ．Ｃ．電気機械である。また、電力変換装置は多相電流、詳細には、二相電流又は三相電流を供給されることが好ましい。
本発明は、好ましい実施形態及び図面を参照することによって、下記で説明される。

本発明の一実施形態に従う電気的駆動装置を有する風力発電機システムの概略的な側面図である。駆動装置の実施形態の概略的なブロック図である。図２に示される付加回路の概略的なブロック図である。図３に示される付加回路のための流れ図である。付加回路からの出力信号の経時的な波形を示す図である。付加回路からの出力信号の別の経時的な波形を示す図である。電力変換装置の回路図である。

図１には、風力発電機システム１の側面図が示されており、そのシステムは、土台３によって地面４に固定されているタワー２を有する。土台３の反対側にあるタワー２の端部では、方位システム６によってタワー２の縦軸７を中心にして回転することができるように、機械支持体５がタワー２に取り付けられる。機械支持体５には、ロータ軸９を中心にして回転できるようにロータ８が取り付けられ、該ロータはハブ１０及び複数のロータブレード１１を有し、該ロータブレードはそれぞれ、ブレード軸１２を中心にしてロータハブ１０に対して回転することができる。ブレード軸１２は、ロータ軸９に対して垂直又は斜めに延在し、ロータブレード１１のそれぞれは、ピッチ制御駆動装置１３によってブレード軸１２を中心にして回転することができる。ロータ８は、風１４によってロータ軸９を中心にして回転することができ、発電機１５を駆動することができる。また、ピッチ制御駆動装置１３のそれぞれは、システムコントローラ１６に電気的に接続され、システムコントローラは、ピッチ制御駆動装置１３を作動させて、ロータブレード１１を回転させるか又は回転させることができる。ピッチ制御駆動装置１３のそれぞれは、本発明の一実施形態を形成する電気的駆動装置８５（図２を参照）を有するか、又はこの種の駆動装置８５によって形成される。

図２には、電気的駆動装置８５のうちの１つの概略的なブロック回路図が示される。駆動装置８５は、速度目標値信号１７を供給され、その信号から速度実際値信号１８が減算され、速度差信号１９が速度補正手段２０に供給される。速度補正手段２０は、介在する付加回路２１を経由して、電流調整器２２に電気的に接続され、速度補正手段２０は、速度差信号１９の関数として、電流調整器２２のための基準信号２３を生成し、それを付加回路２１に送信する。付加回路２１は、電流調整器２２に、電流目標値信号２４を送信する。

電流調整器２２は電流補正手段２５を有し、電流補正手段２５の下流に制御式電力変換装置２６が接続される。電流実際値信号２７が、電流目標値信号２４から減算され、電流差信号２８が電流補正手段２５に供給される。電流補正手段２５は、電流差信号２８の関数として制御信号２９を生成し、それを電力変換装置２６に送信する。電力変換装置２６は、制御信号２９の関数として、電気モータ３１に電流３０を供給し、電気モータ３１は、この場合には、Ｄ．Ｃ．電気機械の形をとる。電気モータ３１の速度３２は、速度測定手段３３によって測定され、速度測定手段３３は、速度３２の関数として、電気モータ３１の現在の速度３２を表す、速度実際値信号１８を生成し、それを送信する。また、電流３０は電流測定手段３４によって測定され、電流測定手段３４は、その時点で電気モータ３１の中を流れている電流（モータ電流）３０を表す電流実際値信号２７を生成し、送信する。

図２において、参照符号８４は速度調整器を特定する。しかしながら、代替形態では、これは同等に、速度調整器として特定された速度補正手段２０であってもよい。また、図２において、参照符号２２は、電流調整器を特定する。しかしながら、代替形態では、これは同等に、速度調整器として特定された速度補正手段２５であってもよい。

図３には、付加回路２１の概略的なブロック回路図が示される。付加回路２１は、アナログ／デジタル変換装置３５を有し、アナログ／デジタル変換装置３５は、アナログ基準信号２３をデジタル基準信号３６に変換する。デジタル基準信号３６はデジタルプロセッサ３７に供給され、デジタルプロセッサ３７はデジタル基準信号３６を評価して、その評価の関数として、デジタル電流目標値信号３８を生成し、出力する。デジタル電流目標値信号３８は、デジタル／アナログ変換装置３９に供給され、デジタル／アナログ変換装置３９は、デジタル電流目標値信号３８を、アナログ電流目標値信号２４に変換する。また、温度センサ５３も設けられ、その温度センサは、電力変換装置２６に熱結合される。温度センサ５３によって出力される温度信号７９は、電力変換装置２６の現在の温度を表し、アナログ／デジタル変換装置８０に供給される。アナログ／デジタル変換装置８０は、アナログ温度信号７９を、プロセッサ３７に供給されるデジタル温度信号８１に変換する。デジタル温度信号８１はプロセッサ３７によって評価され、必要な場合には、デジタル電流目標値信号３８を生成するときに考慮に入れられる。温度センサ５３としてＫＴＹセンサが用いられるのが好ましい。

付加回路２１において、さらに厳密に言うとプロセッサ３７において行なわれる過程が、図４において見ることができる流れ図を参照しながら以下に説明される。この流れ図は、この場合には、いくつかの実現可能な実施態様のうちの１つを示すだけであり、それゆえ、図４の流れ図は限定するものと解釈されるべきではない。

最初に、ステップ４０において、付加回路２１は第１のモードに設定される。第１のモードでは、電流目標値信号（Ｉ＿ｓｏｌｌ［＝Ｉ＿ｄｅｓｉｒｅｄ］）２４は常に基準信号（Ｉ＿ｆ）２３に対応し、それゆえ、付加回路２１の伝達関数は「１」に等しいか、又は概ね「１」に等しい。これが当てはまるとき、電気的駆動装置８５は電気モータ３１を形成し、電気モータ３１は速度調整器８４を有し、それは電流調整器２２に従属的である。

ステップ４１において、基準信号Ｉ＿ｆを求め、ステップ４２において、基準信号Ｉ＿ｆが、予め設定された最大値Ｉ＿ｍａｘ以上であるか否かを調べる。最大値未満である場合には、ステップ４１に戻る変更を行なう。ステップ４２において調べた結果が肯定である場合には、ステップ４３において、タイマを開始する。タイマは、呼び掛けられると、タイマが開始された時刻と呼掛けの時刻との間で経過した時間期間Δｔを供給する。したがって、タイマが開始される時刻には、Δｔ＝０が当てはまる。これに続いて、ステップ４４において、基準信号Ｉ＿ｆを再び求め、ステップ４５において、基準信号Ｉ＿ｆが最大値Ｉ＿ｍａｘ以上であるか否かを調べる。最大値未満である場合には、ステップ４１に戻る変更を行なう。ステップ４５において調べた結果が肯定である場合には、ステップ４６においてタイマを呼び掛け、呼掛けの結果として、タイマがステップ４３において開始された時刻からステップ４６における呼掛けの時刻までに経過した時間期間Δｔが供給される。

ステップ４７において、呼掛けの結果として供給された時間期間Δｔが最大時間ｔ＿ｍａｘ以上であるか否かを調べる。最大時間未満である場合には、ステップ４４に戻る変更を行なう。ステップ４７において調べられた結果が肯定である場合には、ステップ４８において、付加回路２１を第２のモードに設定する。第２のモードでは、付加回路２１によって、パルス形式の信号Ｉ＿ｐｕｌｓ（図５を参照）が生成され、電流目標値信号Ｉ＿ｓｏｌｌとして出力される。

ステップ４９において、基準信号Ｉ＿ｆを読み込み、ステップ５０において、基準信号Ｉ＿ｆが最大値Ｉ＿ｍａｘ以上であるか否かを調べる。最大値未満である場合には、ステップ４０に戻る変更を行ない、付加回路２１は第１のモードに戻される。ステップ５０において調べられた結果が肯定である場合には、ステップ５１において、変換装置２６の温度Ｔを求める。その後、ステップ５２において、求められた温度Ｔの評価を行ない、その後、ステップ４９に戻る変更を行なう。

求められた温度Ｔに関するステップ５２における評価は、詳細には、求められた温度Ｔが予め設定された最大温度Ｔ＿ｍａｘ以上である場合には、パルス形式の信号Ｉ＿ｐｕｌｓ内のパルスの信号高Ｉ＿ｄｙｎ（図５を参照）を下げることを含むことができる。

時間ｔの関数としての電流目標値信号Ｉ＿ｓｏｌｌのための取り得る波形が図５に示される。最初に、付加回路２１は第１のモードにあり、第１のモードでは、電流目標値信号Ｉ＿ｓｏｌｌは基準信号Ｉ＿ｆに対応する。最初に、電流目標値信号Ｉ＿ｓｏｌｌは最大値Ｉ＿ｍａｘ未満であるが、時間ｔが進むにつれて、その信号は高くなり、時刻ｔ＿０において、最大値Ｉ＿ｍａｘに達する。その後、電流目標値信号Ｉ＿ｓｏｌｌは、予め設定された時間期間ｔ＿ｍａｘにわたって、最大値Ｉ＿ｍａｘ未満に降下しないので、付加回路２１は、時刻ｔ＿０＋ｔ＿ｍａｘにおいて、第２のモードに切り替わる。ここで、パルス形式の信号Ｉ＿ｐｕｌｓが生成され、ｔ＿１において基準信号Ｉ＿ｆが再び最大値Ｉ＿ｍａｘ未満に降下するまで、電流目標値信号Ｉ＿ｓｏｌｌとして出力される。図５において、パルス形式の信号は方形波信号である。しかしながら、他のパルス形状も可能である。

パルス形式の信号Ｉ＿ｐｕｌｓ内のパルスの信号高Ｉ＿ｄｙｎは、この場合には、Ｉ＿ｍａｘに等しい。この結果として、好ましくは、パルス中に、電力変換装置２６の中に流れる電流は電力変換装置の定格電流の２倍に相当する。パルス間では、パルス形式の信号Ｉ＿ｐｕｌｓの信号高はＩ＿ｒｅｃであり、それはパルス間の時間ｔ＿ｒｅｃ中に電力変換装置２６の中に流れる電流が電力変換装置２６の定格電流又はそれよりも低い電流に相当するほど十分に高いことが好ましい。パルス間の時間ｔ＿ｒｅｃは、この場合には、パルス長ｔ＿ｐｕｌｓに等しく、それゆえ、パルス形式の信号Ｉ＿ｐｕｌｓは好ましくは０．５のマーク／スペース比を有する。ｔ＿ｐｕｌｓ＝ｔ＿ｒｅｃのための典型的な値は、たとえば、１ｓであるが、この値は限定するものと解釈されるべきではない。

ｔ＿１において、付加回路２１は第１のモードに戻るように切り替わり、第１のモードでは、電流目標値信号Ｉ＿ｓｏｌｌは基準信号Ｉ＿ｆに対応する。しかしながら、ｔ＿２では、電流目標値信号Ｉ＿ｓｏｌｌは再び最大値Ｉ＿ｍａｘに達し、時刻ｔ＿２＋ｔ＿ｍａｘまでそのままであり、それにより、第２のモードへの切替が行なわれ、パルス形式のモードが開始される。また、時刻ｔ＿３では、電力変換装置２６の温度Ｔが予め設定された最大温度Ｔ＿ｍａｘ以上になっており、それゆえ、パルス形式の信号Ｉ＿ｐｕｌｓ内のパルスの信号高Ｉ＿ｄｙｎがＩ＿ｍａｘ未満の値に下げられることがわかる。

図６から、一変更形態における電流目標値信号Ｉ＿ｓｏｌｌの経時的な波形を見てとることができる。その変更形態では、ｔ＿０＋ｔ＿ｍａｘから開始して、最初に、パルス形式のモード（第２のモード）において、５つのパルスを含む一群のパルス８２が生成され、出力される。この後、パルスが出力されないリフレッシュ期間ｔ＿ｒｅｆｒｅｓｈがある。リフレッシュ期間ｔ＿ｒｅｆｒｅｓｈの満了時に、５つのパルスを含む一群のパルス８３が、電流目標値信号Ｉ＿ｓｏｌｌとして再び出力され、その後、再び、リフレッシュ期間ｔ＿ｒｅｆｒｅｓｈがある。このシーケンスは、パルス形式のモードが続く限り繰り返される。各パルス群内のパルスの数は、この場合には、５つには制限されず、或る他の数値に設定することもできる。また、この場合にも、電力変換装置２６の温度Ｔが最大温度Ｔ＿ｍａｘ以上になる場合には、パルスの信号高を下げることが可能である。

図７において、電力変換装置２６の回路図を見ることができる。電力変換装置２６は第１のＢ６サイリスタブリッジ５４及び第２のＢ６サイリスタブリッジ５５を有し、２つのサイリスタブリッジ５４及び５５は並列に接続されるが、互いに反対方向に向けられる。サイリスタブリッジ５４及び５５のそれぞれは６つのサイリスタを有し、サイリスタブリッジ５４内のサイリスタ５６のゲート端子はパルス変換器５７に接続されており、サイリスタブリッジ５５内のサイリスタ５６のゲート端子はパルス変換器５８に接続されている。パルス変換器５７及び５８は位相制御モジュール５９に接続され、位相制御モジュール５９には、入力信号として電流補正手段２５によって出力される制御信号２９が供給され、その制御信号は、その時点での遅れ角を表すことが好ましい。

サイリスタブリッジ５４及び５５からの第１の出力線６０は、介在するヒューズ６１を経由して、電気モータ３１のロータ巻線６２の一端に接続される。また、ロータ巻線６２の他端は、介在するダイオードアレイ６４を経由して、リード６３によって電気モータ３１のステータ巻線６５の一端に接続される。サイリスタブリッジ５４及び５５からの第２の出力線６６は、介在するダイオードアレイ６４を経由して、ステータ巻線６５の他端に接続される。電気モータ３１は、この場合には、直巻電気機械として動作し、ダイオードアレイ６４の４つのダイオード６７が、電流が常にステータ巻線６５の中を同じ方向に流れることを確実にしている。こうして、ステータ巻線６５の中を流れる電流の方向を変えることなく、ロータ巻線６２の中に流れる電流の方向を変えることができる。このようにして、ロータの回転方向を変化させることができる。

２つのサイリスタブリッジ５４及び５５は接続６８、６９及び７０並びに配線７４、７５及び７６によって、三相幹線電源の３つの相に接続され、ヒューズ７１及びリアクトル７２を含む直列回路が各相に関連付けられる配線内に挿入される。３つのバリスタ７３も配線７４、７５及び７６間に接続され、過電圧保護としての役割を果たす。

配線７５及び７６には変流器７７及び７８が挿入され、それらの変流器によって、サイリスタブリッジ５４及び５５の中に流れる電流を測定することができる。こうして、２つの変流器７７及び７８は、電流測定手段３４のセンサ部分を形成する。測定される電流は、この場合には、モータ３１の中を流れると共に、そのため電流実際値信号２７を形成するのに適している電流を表す。

１風力発電機システム
２タワー
３土台
４地面
５機械支持体
６方位システム
７タワーの縦軸
８ロータ
９ロータ軸
１０ロータハブ
１１ロータブレード
１２ブレード軸
１３ピッチ制御駆動装置
１４風
１５発電機
１６システムコントローラ
１７速度目標値信号
１８速度実際値信号
１９速度差信号
２０速度補正手段／電流目標値発生器
２１付加回路
２２電流調整器
２３（アナログ）基準信号
２４（アナログ）電流目標値信号
２５電流補正手段
２６電力変換装置
２７電流実際値信号
２８電流差信号
２９制御信号
３０電流／モータ電流
３１電気モータ
３２電気モータの速度
３３速度測定手段
３４電流測定手段
３５アナログ／デジタル変換装置
３６デジタル基準信号
３７デジタルプロセッサ
３８デジタル電流目標値信号
３９デジタル／アナログ変換装置
４０ステップ：付加回路は第１のモードに設定する
４１ステップ：基準信号を求める
４２ステップ：基準信号が最大値以上であるか否かを調べる
４３ステップ：タイマを開始する
４４ステップ：基準信号を求める
４５ステップ：基準信号が最大値以上であるか否かを調べる
４６ステップ：時間期間を問い合わせてタイマを呼び掛ける
４７ステップ：供給された時間期間が最大時間以上であるか否かを調べる
４８ステップ：付加回路を第２のモードに設定する
４９ステップ：基準信号を求める
５０ステップ：基準信号が最大値以上であるか否かを調べる
５１ステップ：電力変換装置２６の温度を求める
５２ステップ：求められた温度Ｔを評価する
５３温度センサ
５４Ｂ６サイリスタブリッジ
５５Ｂ６サイリスタブリッジ
５６サイリスタ
５７パルス変換器
５８パルス変換器
５９位相制御モジュール
６０配線
６１ヒューズ
６２電気モータのロータ巻線
６３配線
６４ダイオードアレイ
６５電気モータのステータ巻線
６６配線
６７ダイオード
６８接続
６９接続
７０接続
７１ヒューズ
７２リアクトル
７３バリスタ
７４配線
７５配線
７６配線
７７変流器
７８変流器
７９（アナログ）温度信号
８０アナログ／デジタル変換装置
８１デジタル温度信号
８２パルス群
８３パルス群
８４速度調整器
８５電気的駆動装置

Claims

電気的駆動装置であって、該電気的駆動装置は、少なくとも１つの電気モータ（３１）であって、電力変換装置（２６）によって該電気モータにモータ電流（３０）を供給するか又は供給することができる、少なくとも１つの電気モータと、電流調整器（２２）であって、該電流調整器によって、前記電力変換装置（２６）に働きかけることによって電流目標値信号（２４、Ｉ＿ｓｏｌｌ）の関数として前記モータ電流（３０）を調整するか又は調整することができる、電流調整器と、電流目標値発生器（２０）であって、前記電流調整器（２２）に接続されると共に、該電流目標値発生器によって前記電流調整器（２２）のための基準信号（２３、Ｉ＿ｆ）を生成するか又は生成することができる、電流目標値発生器とを有し、
前記電流目標値発生器（２０）は、介在する付加回路（２１）を経由して前記電流調整器（２２）に接続され、前記付加回路によって、第１のモードでは、前記基準信号（２３、Ｉ＿ｆ）又は前記基準信号に対応する信号を前記電流目標値信号（２４、Ｉ＿ｓｏｌｌ）として前記電流調整器（２２）に供給するか又は供給することができ、第２のモードでは、パルス形式の信号（Ｉ＿ｐｕｌｓ）を前記電流目標値信号（２４、Ｉ＿ｓｏｌｌ）として前記電流調整器（２２）に供給するか又は供給することができることを特徴とする、電気的駆動装置。
前記パルス形式の信号（Ｉ＿ｐｕｌｓ）内のパルスは少なくとも２つのパルス群（８２、８３）を形成し、該パルス群は、同じパルス群内の２つの連続したパルス間の時間間隔（ｔ＿ｒｅｃ）よりも長い時間間隔（ｔ＿ｒｅｆｒｅｓｈ）で交互に続くことを特徴とする、請求項１に記載の電気的駆動装置。
前記付加回路（２１）は温度センサ（５３）に接続され、該温度センサによって、前記電力変換装置（２６）の温度（Ｔ）を測定するか又は測定することができ、その場合に、前記測定される温度（Ｔ）が予め設定された最大温度値（Ｔ＿ｍａｘ）以上になる場合には、前記付加回路（２１）によって、前記パルス形式の信号（Ｉ＿ｐｕｌｓ）内の前記パルスの信号高（Ｉ＿ｄｙｎ）を変更するか又は変更することができることを特徴とする、請求項１又は２に記載の電気的駆動装置。
前記付加回路（２１）は、前記基準信号（２３、Ｉ＿ｆ）又はその大きさが、予め設定された時間期間（ｔ＿ｍａｘ）にわたって、予め設定された最大値（Ｉ＿ｍａｘ）以上になる場合には、前記第２のモードに切り替わるか、又は切り替わることができることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電気的駆動装置。
前記付加回路（２１）は、前記基準信号（２３、Ｉ＿ｆ）又はその大きさが、前記最大値以下である予め設定されたしきい値未満に降下する場合には、前記第１のモードに切り替わるか又は切り替わることができることを特徴とする、請求項４に記載の電気的駆動装置。
前記電流目標値発生器（２０）は、速度調整器であって、該速度調整器によって前記第１のモードにおいて前記電気モータの速度を調整するか若しくは調整することができる、速度調整器の一部であるか、又は該速度調整器を形成し、前記基準信号（２３、Ｉ＿ｆ）は、前記電気モータ（３１）のための所望の速度と前記電気モータ（３１）の実際の速度との間の差に依存することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電気的駆動装置。
前記電気モータ（３１）はＤ．Ｃ．電気機械であり、前記電力変換装置（２６）は少なくとも１つの多相サイリスタブリッジ（５４）を有し、該多相サイリスタブリッジは入力側において多相電力を供給されるか又は供給されることができることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電気的駆動装置。
風力発電機システムであって、該風力発電機システムは、支持体（５）と、ロータ軸（９）を中心にして回転することができるように前記支持体（５）上に取り付けられると共にロータハブ（１０）を有するロータ（８）と、前記ロータハブ（１０）に固定され、該ロータハブ（１０）に対するその位置をピッチ制御駆動装置（１３）によって調整するか又は調整することができる少なくとも１つのロータブレード（１１）とを有し、
前記ピッチ制御駆動装置（１３）は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の少なくとも１つの電気的駆動装置（８５）を有することを特徴とする、風力発電機システム。
風力発電機システム（１）の少なくとも１つのロータブレード（１１）の位置を調整するための、請求項１〜７のいずれか一項に記載の電気的駆動装置の使用法。
少なくとも１つの電気モータ（３１）によって風力発電機システム（１）の少なくとも１つのロータブレード（１１）の位置を調整する方法であって、電流目標値信号（２４、Ｉ＿ｓｏｌｌ）の関数として調整されるモータ電流（３０）が電力変換装置（２６）によって該電気モータ（３１）に供給され、第１のモードにおいて基準信号（２３、Ｉ＿ｆ）が生成され、該第１のモードでは、該電流目標値信号（２４、Ｉ＿ｓｏｌｌ）は該基準信号に相当し、
前記基準信号（Ｉ＿ｆ）又はその大きさが予め設定された時間期間（ｔ＿ｍａｘ）にわたって予め設定された最大値（Ｉ＿ｍａｘ）を超える場合には、第２のモードにおいてパルス形式の信号（Ｔ＿ｐｕｌｓ）が生成され、該第２のモードでは、前記電流目標値信号（２４、Ｉ＿ｓｏｌｌ）は該パルス形式の信号に相当することを特徴とする、風力発電機システムの少なくとも１つのロータブレードの位置を調整する方法。
前記基準信号（２３、Ｉ＿ｆ）又はその大きさが前記最大値（Ｉ＿ｍａｘ）以下である予め設定されたしきい値未満に降下する場合には、前記第１のモードに戻る変更が行なわれることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
前記第１のモードにおいて前記電気モータ（３１）の速度（３２）が調整され、前記基準信号（２３、Ｉ＿ｆ）は、前記電気モータ（３１）のための所望の速度と前記電気モータ（３１）の実際の速度（３２）との間の差に依存することを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の方法。
前記電力変換装置（２６）の温度（Ｔ）が測定され、前記測定された温度（Ｔ）が温度のための予め設定された最大値（Ｔ＿ｍａｘ）以上になる場合には、前記パルス形式の信号（Ｉ＿ｐｕｌｓ）内のパルスの信号高（Ｉ＿ｄｙｎ）が変更されることを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の方法。
前記電気モータ（３１）はＤ．Ｃ．電気機械であり、前記電力変換装置（２６）は多相電力を供給される、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の方法。