[发明专利]具有增强型过压保护的风能装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有转子的风能装置，该转子被可转动地支承在吊舱上，且包括轮轴。所述转子至少包括一台电驱动调节设备，用于调节至少一个转子叶片的螺旋角。该转子叶片可附在或固定在轮轴上，且与发电机转子连接。该发电机转子连同定子构成发电机，用于向调节设备供电。本发明也涉及一种使用本发明所述的风能装置产生电能的方法。

背景技术

风能装置中的每个转子叶片通常均具有单独的调节驱动器。通常提供在出现部件或电源故障的紧急情况时所需的应急操作设备，以将转子叶片调节到故障安全位置(例如标记位置)。可通过电力、液力或机械力的形式提供应急动力。

传感器信号和控制信号通过电线从吊舱传输到轮轴，反之亦然。由于轮轴可转动，所有信号必须被引导经过集电环。集电环也用于将电能传输到轮轴内。通过转动馈入装置将液压能传输到转子轴内，或液压叶片调节完全位于轮轴中。在这种情形下，也通过集电环传输所需电能。

由于吊舱和轮轴的电缆连接，可将由雷击或故障引起的潜在过电压从吊舱传输到轮轴。转子叶片内的雷击通过轮轴、吊舱和塔被偏转到地下。由于在轮轴中部件之间以及部件与轮轴之间的电连接，不能避免通过这些部件和组件发生偏转。然而特别的是，与安全相关的叶片调节模块在任何情况下都不会完全失效，否则风能装置会发生超压、损坏、甚至破坏。

在DE 10335575B4中描述了标准的电力叶片节距驱动器。叶片调节是以三相电动机和变频器(伺服控制器)为基础的。变频器被供以三相电流，且通过整流器提供直流过渡电路。随后从这一电路向反相器供电，以控制三相电动机。对于应急电源，通常提供向过渡电路供电的储能设备。可通过可充电电池或电容器获得上述储能设备。

由DE 102004005169B3可知，可使用直流电动机调节叶片。

与用于叶片调节的电力系统一样，例如由DE 10146986A1得到的液压系统也为人所知。该系统由电泵驱动的液压泵、蓄压器、控制装置和液压缸组成。通过控制装置进行适当控制和供给来自液压缸的增压剂，可调节转子叶片的螺旋角。

在DE 20017994U 1中描述了由各个叶片的电力调节与具有液压应急电源的液压应急调节构成的组合。

由DE 102004024563A1、DE 10009472C2、DE 20020232U1和DE 19644705A1可知，可使用轴侧辅助发电机提供轮轴中的辅助能量。通常以某种方式将辅助发电机附在转子轴上，以使其转子具有旋转磁场绕组，轴被一体化，且定子是以静止方式由永久磁铁或励磁绕组构成的。优选地，也可以可转动地安装外部定子，以改变转子与定子(永久磁铁)之间的相对转速，并可由此改变电容量。也可通过对励磁绕组中激励电压和频率的适当控制设定电容量。

这种解决方案的缺点是轴侧辅助发电机被单独地使用，以提供应急动力和达到转子叶片的标记位置。

在DE 29705011U 1中描述了一种集电环，该集电环用于风力发电站中在两个相互可转动的系统之间进行有线电能传输。

由DE 4445899A1、DE 4436197C2和DE 19501267A1可知用于风力发电站的避雷设备。该保护功能在于由过压引起的电流渠化偏转。

发明内容

本发明的目的是以某种方式改进一种风能装置、以及一种使用该风能装置产生电能的方法，以显著降低由吊舱或叶片雷击效应的过压导致的使轮轴中叶片调节系统损坏的可能性。

这一目的可通过权利要求1中描述的本发明的风能装置、并采用权利要求10中描述的本发明的由风能产生电能的方法实现。

在从属权利要求2至9和11至15中将分别描述本发明所述设备的优选的实施例和本发明所述方法。