TWI760506B - 在網格損耗期間利用電力儲存器單元操作風力渦輪機之技術 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於使用一電力儲存器單元，諸如一可充電式電池，操作一風力渦輪機以於網格損耗期間供電給一組電力消耗單元。該風力渦輪機包含若干電力消耗單元其係分組成至少一第一組及一第二組，一第一電氣轉換器用以連接發電機至該電氣網格，以及一第二電氣轉換器用以連接該發電機至該電力儲存器單 元。當檢測到該網格損耗之一發生時，該發電機係操作以確保該電力儲存器單元之足夠電力以 操作該第一組電力消耗單元。

Description

在網格損耗期間利用電力儲存器單元操作風力渦輪機之技術

發明領域

本發明係有關於利用一電力儲存器操作一風力渦輪機以於網格損耗期間供電給一組電力消耗單元。

發明背景

一風力發電廠，亦稱為一風電園區，典型地包含若干風力渦輪機，該等風力渦輪機產生之輸出係網路化以供應電力至國家或區域公用設施網格電氣系統(或簡稱網格)。一風力渦輪機包含複雜之電氣系統其包括各種控制單元、切換設備、冷卻系統、照明系統、致動器及液壓系統而該等系統均需其自身之專用電力供應。此電力供應係經由變電站自網格電氣系統自行饋送而形成風力渦輪機設施之部分。此一電力供應可稱為一”內部電力供應網格"，且其角色係管理並分配一中間電壓電力供應至風力發電廠內型式為電力消耗單元之風力渦輪機及輔助設備以確保電力產生之高度可用性。

在俗稱網格損耗其中風力渦輪機失去網格連接性之情況下，風力渦輪機之電氣系統亦失去其電力。為了減輕由此種電力損耗所產生之問題，習知技藝係將風力發電廠裝設一種型式之輔助電力供應。此可採用一電池型系統之型式或可以一柴油發電機為基礎。例如，US2013/0175801說明一種系統其中一柴油發電機係在一離岸風電廠中充作一備用電力供應之用。

一備用供應系統可確保即使在一網格電力中斷期間風力發電廠之渦輪機之某些元件仍可保持操作。

US2011/0291416說明一種風力渦輪機系統其中一能量儲存器係在網格損耗期間自橋接發電機與電氣網格之主要轉換器之一DC鏈路進行充電。此舉需要在網格損耗期間操作該主要轉換器。

本發明係針對此種背景發想出來者。

發明概要

有利的是完成一風力渦輪機其在一網格損耗之情況中可利用風力供電給至少一組電力消耗單元以確保在該網格損耗期間一特定等級之功能。

據此，於一第一態樣中，係提供一種於一網格損耗期間操作一風力渦輪機之方法，該風力渦輪機包含一轉子其具有若干俯仰可調式轉子葉片，該轉子係配置以驅動一發電機，該風力渦輪機進一步包含：一電力儲存器單元； 若干電力消耗單元係分組成至少一第一組電力消耗單元與一第二組電力消耗單元，該第一組電力消耗單元係藉由該電力儲存器單元供電；以及一第一電氣轉換器用以連接該發電機至該電氣網格；以及一第二電氣轉換器用以連接該發電機至該電力儲存器單元；該方法進一步包含：檢測該網格損耗之一發生，以及於該網格損耗發生時，自該發電機斷開該第一電氣轉換器，以及連接該第二電氣轉換器至該發電機，其中該發電機係以一減低轉速操作。

藉著確保足夠電力以操作一組電力消耗單元，重要或關鍵之電力消耗單元可於網格損耗期間保持操作。藉著以可於網格損耗期間轉換發電機之能量之一專用第二電氣轉換器來供電，即使遇到持續很久之網格損耗亦可確保渦輪機之操作。第一及第二組電力消耗單元亦可稱為一第一及第二組輔助單元，或第一及第二組輔助系統。

一優點係，假設網格損耗時，斷開第一電氣轉換器，主要轉換器，並替代地連接第二電氣轉換器，一輔助轉換器，此因該輔助轉換器可配合組件規格化俾有效地處理較少電力額定值所致，以及藉此用以產生電能之需求較少，此因無需供電給該主要轉換器之能量所致。依此方式，於未再充電儲存器單元之一操作情況下，渦輪機 將可持續一較長期間而無需風力，此因無需供電給主要轉換器所致。

此外，藉著使用一輔助轉換器以供電給第一組電力消耗單元/電力儲存器單元，主要轉換器可基於對網格之連接性而訂製，以及無需修改有鑑於供電給該第一組電力消耗單元/電力儲存器單元。因此，本發明之實施例亦可支援現存渦輪機之簡易改裝，此因無需改變一現存主要轉換器所致。

電力儲存器單元可為一電池、一特級帽蓋(super-cap)式儲存器單元、或其他電力儲存器單元。此類電力儲存器單元將具有一有限容量且有利地僅有關聯之電力消耗單元會在網格損耗期間供電，以減少電力儲存器單元上之電力汲取。第一組電力消耗單元可選取以包含：俯仰致動器、供齒輪箱及/或軸承潤滑用之設備、搖擺(yaw)致動器、及一控制單元中之至少一者。依據渦輪機設計、電力儲存器容量而定，較多或較少之電力消耗單元可包含在第一組電力消耗單元內。例如第一組電力消耗單元亦可包含選取之除濕器及選取之加熱器。依據，例如電壓位準、感測器讀數、網格損耗期間、或其他因數，而定，選取之第一組電力消耗單元亦可在網格損耗期間互換。此外，各種感測器亦可包含在第一組電力消耗單元內，諸如轉子速度感測器、風速感測器、網格感測器。風速亦可由控制單元中所實施之一估計器判定而獲得以作為一估計風速之用。

於網格損耗期間，發電機可以減速操作以確保電力儲存器單元之足夠電力以操作第一組電力消耗單元。以減速操作發電機可包含減低該發電機速度至停止，以及以一低轉子速度操作該發電機，例如藉著以空轉(idling)模式操作渦輪機，其中轉子係容許緩慢地旋轉。於一實施例中，第二電氣轉換器係在發電機之旋轉減低至停止時連接至該發電機。在此方面，一停止可為一完全停止，但亦可包含轉子之輕微移動係如此之一低位準使得發電機終端處沒有，或實質上沒有，電力產生。以減速操作發電機包含將緩慢旋轉之發電機之速度設定為一速度其足以供第二電氣轉換器提供一既定電力位準以供電給第一組電力消耗單元。此種電力位準可以轉子係停止之一或多個時間週期以及轉子係以低轉速(低速)操作之一或多個時間週期來獲得。低速操作渦輪機可藉此提供一備用電力供應給風力渦輪機之關鍵組件。以一低轉子速度操作渦輪機可稱為以自我供電操作模示操作該渦輪機。於一實施例中，發電機係操作成以一速度旋轉而該速度係低於一轉子速度臨界值。該轉子速度臨界值係低於額定速度，諸如50%、25%、10%、5%或其他適當速度臨界值。因此發電機可以一減低之轉速，諸如低於50%、25%、10%、5%或低於額定轉子速度之其他適當速度，操作。

於實施例中，第二組電力消耗單元於網格損耗期間係未被供電。

第一及第二組電力消耗單元可為DC連接單 元或AC連接單元。於實施例中，第一及第二組電力消耗單元可連接在個別內部電力供應網格上。因此第一組電力消耗單元可連接至一第一內部電力供應網格及第二組電力消耗單元可連接至一第二內部電力供應網格。於一實施例中，第一組電力消耗單元可為連接至一內部DC電力供應網格之DC連接單元，而第二組電力消耗單元可為連接至一內部AC電力供應網格之AC連接單元。

第一電氣轉換器係”正常”轉換器用以連接發電機至電氣網格，該第一電氣轉換器可為一頻率轉換器，諸如一滿刻度轉換器。第二電氣轉換器於一實施例中係一個別專用轉換器其將發電機連接至電力儲存器單元。於實施例中，第二電氣轉換器係當檢測到網格損耗發生時選擇性連接至發電機。除此之外，第一轉換器可於網格損耗期間選擇性斷開。

發電機可為任何型式之發電機，然而有利者係使用一永磁型發電機，因為此類發電機無需於網格損耗期間產生電場感應電流。

電力儲存器單元可為一電氣電力儲存器單元。於一實施例中，電力儲存器單元係一可充電式電力儲存單元。第二電氣轉換器之選擇性連接至發電機可進一步在當檢測到可充電式電力儲存單元之電壓位準低於一第一電壓臨界值時之條件下。依此方式，只要電力儲存器單元之電力位準足夠高，電力可自該電力儲存器單元汲取，且僅當該電力位準低於一臨界值時，該電力儲存器單元才要 再充電。於實施例中，電力儲存器單元之電力容量係在1至100kWh之範圍內，諸如介於50與80kWh之間。特定容量係以特定渦輪機設計為依據。

第二電氣轉換器選擇性連接至發電機可進一步在當檢測到該發電機之輸出電壓位準時之條件下。於一實施例中，連接至發電機之第二電氣轉換器當檢測到該發電機之一輸出電壓位準低於一第一輸出臨界值時係自該發電機斷開以及當檢測到該發電機之一輸出電壓位準高於一第二輸出臨界值時係連接至該發電機，該第二輸出臨界值係大於該第一輸出臨界值。當第二電氣轉換器連接至發電機時，轉子係緩慢下來，此因電氣負載所施加之扭矩所致。當輸出電壓低於一特定臨界值時，可能之一風險為所施加之扭矩將使發電機過於緩慢。當檢測到輸出電壓增加至高於第二輸出臨界值時，第二電氣轉換器可再度連接。藉著確保第二電氣轉換器將不會連接直到輸出電壓比大於第一輸出臨界值之第二輸出臨界值更高為止，可施加一磁滯作用以確保第二電氣轉換器不致於持續不斷地切換進出。

發電機係藉著轉子來驅動，且因此該發電機之轉速(發電機速度)係受到風速之影響。藉著調整轉子葉片之俯仰，可控制發電機速度。為完成此舉一封閉迴路速度控制器可在控制單元中實施。該封閉迴路速度控制器，例如，藉著使用一PID、PI或類似型式之控制器，係實施以調整轉子葉片之俯仰以便達成一設定點轉子速度。 因此，網格損耗期間發電機速度可藉著調整俯仰可調式轉子葉片來調整。

於一實施例中，發電機速度係控制在一速度範圍內。藉著控制發電機速度於一範圍內，而非一特定設定點，可減少俯仰活動。

於實施例中，控制亦可以一風速檢測或風速估計為依據，其中一俯仰角度係依風速而定來設定。此可，例如，藉著使用一前饋控制器中之一檢查表，來完成，其中風速係加以檢測且俯仰角度係據此設定。

於實施例中，轉子速度係控制介於額定轉子速度之5%與25%之間，諸如介於額定轉子速度之10%與15%之間。轉子速度可控制在大約以一既定設定點值為中心之一特定範圍內，諸如在10%±5%以內。通常，轉子速度可在此類提及之速度範圍內藉著一設定點值或藉著一設定點範圍來控制。一特定目標轉子速度(範圍)可依據渦輪機設計而定，包含第二電氣轉換器之設計。

於實施例中，以此一轉子速度，發電機之輸出電力可介於50V AC與100V AC之間。

來自發電機之減少的電力輸出可藉著第二電氣轉換器來提升至一適當輸入位準以供電力儲存器單元之用。此輸入位準可落在300V AC至600V AC之範圍內，包含400V AC。

於實施例中，第二電氣轉換器可為一頻率轉換器，諸如一AC/AC升壓轉換器，係配置以自一可變電 壓與頻率輸入提供一恆定電壓與頻率AC輸出。該頻率輸入可典型地介於5Hz與15Hz之間，諸如10Hz。

於實施例中，第二電氣轉換器可連接至發電機之一單一3-相繞組。

於一實施例中，俯仰可調式轉子葉片，於網格損耗期間，係以具有相較於正常模式操作更為緩慢之俯仰角度調整之一縮減模式(reduced mode)操作。

藉著以一縮減模式操作俯仰可調式轉子葉片，亦可減少操作俯仰所需之電力消耗。對一液壓俯仰系統而言，縮減模式可為一模式其中該液壓系統係縮減成僅加壓一部分液壓系統以及一模式其中逸出量係減少。對一電氣俯仰系統而言，縮減模式可為一模式其中電壓位準係低於俯仰致動器之正常電壓位準，或一模式其中特定電氣負載係斷開。

於一實施例中，液壓系統包含一或多個止回閥其可選擇性閉合。止回閥可操作以於俯仰未調整週期期間選擇性閉合以及於俯仰調整週期期間選擇性開放。當止回閥閉合時，液壓泵可關閉。

藉著閉合選取之止回閥，液壓系統之溢出量可被移除或受到限制。俯仰致動器之操作期間可能需要一特定溢出量，且可控制式止回閥可開放以確保液壓系統之正常操作。

受控制之止回閥於網格損耗期間亦可用以封鎖部分之液壓系統。

因為操作發電機之要求可僅以一大約旋轉速度操作該發電機，所以緩慢俯仰調整可以足夠。

於一實施例中，當檢測到可充電式電力儲存單元之電壓位準低於一第二電壓臨界值時，轉子之旋轉及控制單元之一休眠模式即進入。

於一實施例中，當處於休眠模式時，風速可以一固定時間間隔進行檢測其中風力渦輪機控制器係程式化喚醒，可能以一部分低電力消耗模式，以評估是否可支援空轉模式操作或正常模式操作。

時間間隔可為一固定預先程式化之時間間隔。然而，於實施例中，時間間隔可以進入休眠模式前由SCADA系統所獲得之天氣預測資訊為依據。藉著時間間隔以一天氣預測為依據，可避免自電力儲存器單元中汲取不需要之能量。得自於SCADA系統之天氣預測資訊亦可用以設定供電壓位準用之適當臨界值。

於一實施例中，當檢測到網格損耗發生時，轉子之旋轉係停止以及當電力儲存器單元之電壓位準高於第一臨界值時，第一組電力消耗單元係藉著該電力儲存器單元供電。因此，電力儲存器單元係充作一正常電力備援之用。當檢測到電力儲存器單元之電壓位準低於第一電壓臨界值時，自我供電操作即啟動，其中發電機係操作以確保電力儲存器單元之足夠電力以操作第一組電力消耗單元。

一旦網格恢復時，渦輪機返回正常模式操 作。

於一實施例中，發電機係以具有一減低轉速之一空轉操作模式來操作。仍然，於此種空轉模式中，第二電氣轉換器可傳送電力至能量儲存器單元，以及，例如，亦可供電給第二組電力消耗單元。

特別地，第一及第二電氣轉換器可藉著可控制式開關連接至發電機，其中方法可包含操作可控制式開關以選擇性連接該第一或第二電氣轉換器至該發電機。

第二電氣轉換器可以各種方式實施且係配置以產生，例如一網格位準電壓，之一DC電氣輸出及/或一AC電氣輸出。特別地，第二電氣轉換器可配置以產生一DC電氣輸出與一AC電氣輸出兩者。特定地，第二電氣轉換器可配置以產生AC電力俾供電給第二組電力消耗單元。

特定地，第二電氣轉換器可包含一AC升壓電路，及/或一DC升壓電路。於一特定實施例中，第二電氣轉換器包含一整流電路其後隨一DC對DC升壓電路。

優選地，第一電氣轉換器，主要轉換器，尺寸係作成用係規格化以處理風力渦輪機之一額定電力，而第二電氣轉換器尺寸係作成用以處理少於10%，諸如少於1%，之風力渦輪機之額定電力。因此，基於所需之有限電力處理，第二電氣轉換器可以較不昂貴且更有效率之組件來實施。

可為優選的是，發電機係一永磁發電機， 此因此種發電機於一空轉操作模式時仍可產生電力以由第二電氣轉換器來擷取，無需電氣網格連接，尤其係在電氣轉換器包含一AC及/或DC升壓電路之實施例中。

於另一態樣中，本發明係有關於一種電腦程式產品。此可在一電腦可讀儲存媒介上提供或可由一通訊網路下載。電腦程式產品包含指令以導致一資料處理系統，例如以一控制器之型式，於該指令下載至一資料處理系統上時執行該指令。

通常，一控制器可為一單元或功能單元之集合體其包含一或多個處理器、輸入/輸出介面以及一記憶體其可儲存藉著一處理器執行之指令。

於又一態樣中，本發明係有關於一種風力渦輪機包含：一發電機；一轉子其具有若干俯仰可調式轉子葉片，該轉子係配置以驅動該發電機；一電力儲存器單元；若干電力消耗單元係分組成至少一第一組電力消耗單元與一第二組電力消耗單元，該第一組電力消耗單元係由該電力儲存器單元供電；一第一電氣轉換器用以連接該發電機至電氣網格；一第二電氣轉換器用以連接該發電機至該電力儲存器單元；一網格感測器用以檢測該電氣網格之電氣狀態； 一資料處理系統配置以檢測一網格損耗之一發生，以及當檢測到該網格損耗之該發生時，自該發電機斷開該第一電氣轉換器，連接該第二電氣轉換器至該發電機，以及以一減低轉速操作該發電機。

通常，本發明之各種態樣於本發明之範圍內可以任何可能方式組合及耦接。本發明之此類及其他態樣、特徵及/或優點將由參考下文所說明之實施例之解釋而顯而易知。

1:風力渦輪機

2:發電機

3:機艙罩

4:電氣組件

5:控制單元

6:轉子葉片

7:電力消耗單元

20:轉子

21:電力儲存器單元

22:第一組

23:第二組

24:電氣網格

25:第一電氣轉換器

26:第二電氣轉換器

27:網格檢測器

28、29:開關

50~58:步驟

200:電池充電器

201:可充電式電池單元

本發明之實施例將，僅藉著實例，參考圖式，加以說明，其中圖1示意地說明一風力渦輪機之元件及一機艙罩內側之例示性元件之一實施例；圖2示意地說明本發明之一實施例之元件，包含一實施例其包含第二電氣轉換器；圖3說明第二電氣轉換器之操作週期之一實例；圖4說明依據風速而定之俯仰角度設定值之一實例；以及圖5說明依據本發明之實施例之一風力渦輪機之操作之一流程圖。

實施例之說明

圖1示意地說明一風力渦輪機1之元件及一機艙罩3內側之例示性元件之一實施例。風力渦輪機包含俯仰可調式 轉子葉片6其可機械式連接以驅動一發電機2。發電機2係連接至電氣組件4，包含第一及第二電氣轉換器。另若干電力消耗單元7係示意地說明。雖未顯示，然而風力渦輪機可任選地包含一齒輪箱，以及更多電氣及機械組件。

電力消耗單元之一係控制單元5。控制單元可進一步包含若干元件，包含至少一具有一處理器與一記憶體之中央控制器，因此該處理器可依據該記憶體中所儲存之指令執行運算工作。雖然控制單元係說明為一單一實體，然而其於實施例中可以位置及功能兩者來分布。於正常操作中，風力渦輪機控制器確保風力渦輪機產生一所要求之電力輸出位準。此係藉著調整俯仰角度及/或(第一)轉換器之電力抽取而獲得。

圖2示意地說明本發明之一實施例之元件。

圖式說明一具有若干俯仰可調式轉子葉片6之轉子20，該轉子配置以驅動一發電機G。風力渦輪機進一步包含一電力儲存器單元21、若干電力消耗單元7其係分組成至少一第一組22電力消耗單元及一第二組23電力消耗單元。第一組電力消耗單元係由電力儲存器單元21供電。於說明性實施例中，第二組係由電氣網格24供電。電氣組件4包含一第一電氣轉換器25用以連接發電機G至電氣網格24。此電氣轉換器典型地包含一機器側轉換器MSC與一網格側轉換器GSC其由一DC鏈路連接。除了第一電氣轉換器以外，另揭示一第二電氣轉換器26。第二電氣轉換器26將發電機G連接至電力儲存器單元21。

圖2進一步說明一網格檢測器27其可檢測網格之狀態。控制單元5，當檢測到一網格損耗之一發生時，係執行以指示發電機操作以確保電力儲存器單元之足夠電力以操作第一組電力消耗單元。

除了控制單元5以外，第一組22電力消耗單元可進一步包含俯仰致動器、供軸承潤滑用之設備、搖擺致動器、選取之除濕器及選取之加熱器、選取之液壓泵、可控制式止回閥。

第二組23電力消耗單元可包含此類單元諸如供升降機、照明、冷卻、加熱、通風、液壓泵等用之電力供應設備。

電力儲存器單元21典型地輸出DC電力，且第一組電力消耗單元典型地係DC供電式單元，而第二組電力消耗單元可為AC供電式單元。至少於說明性實施例中，第二組電力消耗單元係，經由適當變壓器設備(未顯示)，連接至網格。電力儲存器單元因此可包含一AC輸入及一DC輸出。電力儲存器單元可為一可充電式電池，其中AC輸入係連至一電池充電器200之一輸入。電力儲存器單元可包含若干可充電式電池單元201。

於說明性實施例中，當網格損耗時，第一組電力消耗單元係由電力儲存器單元供電，而第二組電力消耗單元係未被供電。

於說明性實施例中，第二電氣轉換器係經由一開關28連接至發電機，因此第二電氣轉換器當檢測到 網格損耗發生時可選擇性連接至發電機。依發電機及/或轉換器之型式而定，可能有利的是能夠在網格損耗期間選擇性斷開第一電氣轉換器。此可藉著開關29來完成。

第二電氣轉換器可為一AC/AC升壓轉換器其配置以自一可變電壓與頻率輸入提供一恆定電壓與頻率AC輸出。AC/AC升壓轉換器可，例如，配置以將來自減速旋轉之發電機之一10Hz之64V AC輸入轉換成一400V AC輸出其適於供電力儲存器單元之用。在此方面，AC/AC升壓轉換器可配置以接受電壓與頻率兩者之一特定輸入範圍。

說明性電力儲存器單元係一可充電式電力儲存單元，在此情況下第二電氣轉換器26之輸出係用以再充電該電力儲存器單元，其係汲取自第一組電力消耗單元之供電。

於一實施例中，第二電氣轉換器選擇性連接至發電機係進一步在當檢測到可充電式電力儲存單元之電壓位準低於一第一電壓臨界值時之條件下。該電力儲存器單元之充電可藉著滴流充電獲得。

於一實施例中，發電機之輸出電壓位準係受到監控以確保第二電氣轉換器僅當發電機輸出高於一特定位準時才連接至該發電機。

正常操作期間，亦即當網格存在時，第二電氣轉換器26係被斷開且電力儲存器單元21係經由網格充電。在此方面，介於網格24與電力儲存器單元21間之兩個 開關係予以連接。此外，更多電氣設備可嵌入至網格與電力儲存器單元之間以便致能此種充電。此種更多之設備雖未顯示，然而係以熟悉本技術人士之能力來選擇適當設備。

圖3說明第二電氣轉換器之操作週期之一實例，其顯示第二電氣轉換器係因發電機之一輸出電壓位準低於一第一輸出臨界值OT1時而斷開以及係因發電機之一輸出電壓位準高於一第二臨界值OT2時而連接。

網格損耗期間，發電機速度係藉著調整俯仰可調式轉子葉片來控制。依據風速而定之俯仰角度設定值之一實例係於圖4中說明。

於一實例中，當自我供電模式啟動時，測量或評估風速。此處初始俯仰角度係依據一預先界定之俯仰角度，諸如圖4上所說明者，來設定。當網格損耗持續時，俯仰角度可經由發電機之速度控制來控制，確保速度保持一適當位準，或在一適當範圍內。典型地大約為標稱轉子速度之10%。圖4中所說明之圖式可典型地如同控制單元中之一檢查表般來實施。於一替代性實施例中，轉子速度未被監控。替代地，俯仰角度係依據風速來設定。假設第二電氣轉換器可接受速度與頻率之一大幅變化，可能就無需發電機之一速度控制。

本發明之實施例容許即使在大風情況下仍保持第一組電力消耗單元操作。高於一特定風速以上可能需要渦輪機停機，然而風力如此之高以致於轉子需要完全 停止的時間期間通常係少於電力儲存器單元可支援第一組電力消耗單元操作的時間。

圖5說明依據本發明之實施例之一風力渦輪機之操作之一流程圖。

於正常模式操作50時，網格係受到監控，以及當，例如使用一網格檢測器27，檢測到一網格損耗51時，渦輪機轉子初始地停止52，此係藉著順槳轉子葉片，亦即將葉片旋轉至其順槳位置典型地大約90度，而完成。當渦輪機停止時，電力儲存器單元21之電壓位準通常係位於標稱位準以容許供電給第一組電力消耗單元，典型地，長達若干小時。當處於離開網格情況時，網格係持續受到監控53因此當網格可用時正常操作即可回復。同時，電力儲存器單元之電壓位準亦受到監控54。當電力儲存器單元之電壓位準高於第一電壓臨界值時，渦輪機保持停止且第一組電力消耗單元保持由該電力儲存器單元供電。當檢測到電力儲存器單元之電壓位準低於第一電壓臨界值時，進入自我供電模式55以減速操作發電機以確保電力儲存器單元之足夠電力以操作第一組電力消耗單元。

只要風力中之能量足以滴流充電該電力儲存器單元，自我供電模式就可以保持。風速無需恆定地高於一特定位準，然而，至少足夠風力之期間需要存在以保持電力儲存器單元之電壓位準高於一最低臨界值，第二電壓臨界值。

當檢測到可充電式電力儲存單元之電壓位 準低於第二電壓臨界值時，轉子之旋轉停止，且進入渦輪機之休眠模式。

於休眠模式操作57中，在一實施例內，第一組電力消耗單元，或第一組電力消耗單元之至少一次組，係自該電力儲存器單元斷開，以及僅供電給一喚醒電路。該喚醒電路可為一簡單計時器電路其在設定之時間間隔時喚醒控制單元5，或控制單元5之部分，以檢測風速並將該風速與一風速臨界值作比較，當檢測到風速高於一第二風速臨界值時，可終止休眠模式。於一替代性實施例中，風速於休眠模式期間亦可持續性受到監控，以及當檢測到風速足夠高時，再進入自我供電模式。喚醒電路可設定以確保風速已經高於風速臨界值達一持續很久之時間期間，以確保該風速係穩定的。

假設網格恢復，回復正常模式，然而假設網格仍無法運作，則進入自我供電模式。

於一實施例中，充作一喚醒電路之一替代方式，渦輪機亦可配置俾，例如，經由SCADA系統，手動重啟。

於一實施例中，步驟52，54可省略因此渦輪機當檢測到網格損耗時直接地進入自我供電模式55。

於實施例中，電力儲存器單元之放電率可，例如，藉著控制系統之監控模組或經由連至一SCADA系統之一資料連接來監控。倘若能量儲存裝置之一快速放電時，服務人員可被通知俾行動式再充電。通 常，電力儲存器單元之充電位準的狀態於空轉模式期間可經由，例如，SCADA，傳達給服務人員以確保服務人員可對一問題情況作出反應。

本發明之例示性實施例已僅基於說明之目的加以描述，且並非限制如隨附請求項中所界定之本發明之範圍。

1‧‧‧風力渦輪機

2‧‧‧發電機

3‧‧‧機艙罩

4‧‧‧電氣組件

5‧‧‧控制單元

6‧‧‧轉子葉片

7‧‧‧電力消耗單元

Claims (23)

1. 一種操作風力渦輪機之方法，該風力渦輪機包含具有若干俯仰可調式轉子葉片之一轉子，該轉子係經配置以驅動一發電機，該風力渦輪機進一步包含：一電力儲存器單元；若干電力消耗單元，其係分組成至少一第一組電力消耗單元與一第二組電力消耗單元，該第一組電力消耗單元係由該電力儲存器單元供電；以及一第一電氣轉換器，其用以連接該發電機至一電氣網格；以及一第二電氣轉換器，其用以連接該發電機至該電力儲存器單元；該方法包含：回應於檢測到該電氣網格之損耗的發生：自該發電機斷開該第一電氣轉換器，以及將該第二電氣轉換器連接至該發電機，其中該發電機係以一減低轉速操作；及回應於檢測到該電氣網格已復原：將該第一電氣轉換器連接至該發電機，以及自該發電機斷開該第二電氣轉換器。
2. 如請求項1之方法，其中該第一組電力消耗單元包含下列項目中之至少一者：俯仰致動器、供 軸承潤滑用之設備、搖擺致動器或一控制單元。
3. 如請求項1之方法，其中該第二組電力消耗單元於該電氣網格之損耗的期間未被供電。
4. 如請求項1之方法，其中該電力儲存器單元係一可充電式電力儲存單元，以及其中將該第二電氣轉換器連接至該發電機係進一步在當檢測到該可充電式電力儲存單元之一電壓位準低於一第一電壓臨界值時之條件下。
5. 如請求項1之方法，其中當檢測到該發電機之一輸出電壓位準低於一第一輸出臨界值時使該第二電氣轉換器自該發電機斷開，以及當檢測到該發電機之該輸出電壓位準高於一第二輸出臨界值時使該第二電氣轉換器連接至該發電機，該第二輸出臨界值係大於該第一輸出臨界值。
6. 如請求項1之方法，其中於該電氣網格之損耗的期間，該發電機之速度係藉著調整該俯仰可調式轉子葉片來控制。
7. 如請求項6之方法，其中該速度係控制在一速度範圍內。
8. 如請求項1之方法，其中於該電氣網格之損耗的期間，該俯仰可調式轉子葉片係以相較於正常模式操作有更為緩慢之俯仰角度調整之一縮減模式操作。
9. 如請求項1之方法，其中該第一組電力 消耗單元包含一液壓系統，該液壓系統包含可選擇性受到控制的一或多個止回閥。
10. 如請求項1之方法，進一步包含當檢測到該電力儲存器單元之一電壓位準低於一第二電壓臨界值時，停止該轉子之旋轉並進入一休眠模式。
11. 如請求項10之方法，進一步包含檢測一風速以及將該風速與一風速臨界值作比較，當檢測到該風速高於一風速臨界值時，開始該轉子之該旋轉並退出該休眠模式。
12. 如請求項1之方法，進一步包含：當檢測到該電氣網格之損耗發生時，停止該轉子之旋轉；當該電力儲存器單元之一電壓位準高於一第一電壓臨界值時，藉由該電力儲存器單元對該第一組電力消耗單元供電；以及當檢測到該電力儲存器單元之該電壓位準低於該第一電壓臨界值時，旋轉該轉子以確保該電力儲存器單元有足夠電力以操作該第一組電力消耗單元。
13. 如請求項1之方法，其中該發電機係以具有一減低轉速之一空轉操作模式來操作。
14. 如請求項1之方法，進一步包含操作可控制式開關以選擇性連接該第一或第二電氣轉換器至該發電機。
15. 如請求項1之方法，其中該第二電氣轉換器係在當該發電機之一旋轉減低至停止時之一時間 連接至該發電機。
16. 如請求項1之方法，其中該第二電氣轉換器係進一步經配置以產生AC電力俾供電給該第二組電力消耗單元。
17. 如請求項1之方法，其中該第二電氣轉換器包含一AC升壓電路。
18. 如請求項1之方法，其中該第二電氣轉換器包含一DC升壓電路。
19. 如請求項1之方法，其中該第二電氣轉換器包含一整流電路，該整流電路之後伴隨有一DC對DC升壓電路。
20. 如請求項1之方法，其中該第一電氣轉換器之尺寸係作成用以處理該風力渦輪機之一額定電力，而該第二電氣轉換器之尺寸係作成用以處理少於10%之該風力渦輪機之該額定電力。
21. 如請求項1之方法，其中該發電機係一永久磁鐵發電機。
22. 一種風力渦輪機包含：一發電機；一具有若干俯仰可調式轉子葉片之轉子，該轉子係經配置以驅動該發電機；一電力儲存器單元；若干電力消耗單元，其係分組成至少一第一組電力消耗單元與一第二組電力消耗單元，該第一組電力消耗單 元係藉由該電力儲存器單元供電；一第一電氣轉換器，其用以連接該發電機至一電氣網格；一第二電氣轉換器，其用以連接該發電機至該電力儲存器單元；一網格感測器，其用以檢測該電氣網格之一電氣狀態；一資料處理系統，其經組配來進行一操作，包含：回應於檢測到該電氣網格之損耗的發生：自該發電機斷開該第一電氣轉換器，將該第二電氣轉換器連接至該發電機，以及以一減低轉速操作該發電機；及回應於檢測到該電氣網格已復原：將該第一電氣轉換器連接至該發電機，以及自該發電機斷開該第二電氣轉換器。
23. 一種非暫態電腦可讀媒體，其含有一程式，該程式當經由一或多個處理器來執行時，可在一網格損耗期間進行用以控制一風力渦輪機的一操作，該風力渦輪機包含具有若干俯仰可調式轉子葉片之一轉子，該轉子經配置以驅動一發電機，該操作包含：回應於檢測到該網格損耗之發生：自該發電機斷開該第一電氣轉換器，其中該第 一電氣轉換器經組配成用以將該發電機選擇性連接至一電氣網格，及將一第二電氣轉換器連接至該發電機，此時該發電機以一減低轉速操作，及其中該第二電氣轉換器經組配成用以將該發電機選擇性連接至一電力儲存器單元，該電力儲存器單元供電給若干電力消耗單元中之一第一組電力消耗單元；及回應於檢測到該電氣網格已復原：將該第一電氣轉換器連接至該發電機，以及自該發電機斷開該第二電氣轉換器。

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