[发明专利]用于衰减轴振荡的方法和布置

说明书

技术领域

本发明涉及用于衰减风力涡轮机的轴的旋转速度的振荡的方法和布置，并且涉及用于启动与任何公用电网断开的风力涡轮机的方法。由此，特别地，该风力涡轮机可以向一个或多个其它风力涡轮机供给电能。

背景技术

在所有功率产生单元（诸如风力涡轮机）例如由于公用电网中的问题而被关闭（该公用电网因此已经与风力涡轮机断开）的情况下，可能需要重新启动功率产生单元，特别是风力涡轮机。由此，将恢复功率系统、即启动功率产生单元（特别是风力涡轮机）的过程称作黑启动（black start）。可能需要以迅速的方式执行黑启动，以便尽快将电能递送给公用电网，以便满足连接到公用电网的消费者的能量需求。

在与公用电网断开的期间，因为缺失用于向风力涡轮机的辅助部件供给电能的电源电压，所以风力场和在该风力场中所包括的每一个单独的风力涡轮机可能不能进行操作。此外，即使风力涡轮机能够产生电能，该电能也不能被递送到消费者或者负载。

特别地，包括多个风力涡轮机的风力涡轮机组可以与公用电网完全断开，因而可能处于岛式模式中，随后关闭风力涡轮机。此外，辅助部件（诸如电动机、泵、冷却物，特别是偏航电动机或者节距电动机）可能被脱离，禁止风力涡轮机在正常产生模式中进行操作。由此，向消费者的电能的供给可能被禁止，导致利润的损失。

因而，在关闭之后期望包括风力涡轮机的启动的快速恢复。

US 2011/0291416 A1公开了在电网损耗/黑启动能力的期间使用节距电池电源来启动风力涡轮机，其中由能量存储单元对风力发电厂的叶片节距驱动进行供电并且在调节叶片的节距时，转子轴进入自持功率生成模式。

US 2008/0284172 A1公开了一种大体上在没有从外部电网递送的任何能量的情况下启动风力发电厂的至少一部分的方法，其中至少一个电源被连接到风力涡轮机中的至少一个，以便启动该风力涡轮机而与剩下的风力涡轮机隔离。

可能存在对用于衰减风力涡轮机的轴的旋转速度的振荡的方法和布置的需要，并且，可能存在对用于启动与任何公用电网断开的风力涡轮机的方法的需要，其中该方法更加有效，以便保证风力涡轮机的适当操作和安全操作并且以便加速由风力涡轮机进行的正常功率产生。

该需要被独立权利要求的主题满足。从属权利要求规定本发明的特定实施例。

发明内容

根据本发明的实施例，提供了一种用于衰减风力涡轮机的轴的旋转速度的振荡（特别是减小振荡的幅度）的方法，所述风力涡轮机具有在发电机和风力涡轮机输出端之间连接的转换器，所述方法包括：测量发电机和/或轴的旋转速度，确定根据旋转速度而改变的DC-链路电压参考，以及根据该DC-链路电压参考来控制转换器的DC-链路的DC-链路电压。

发电机和/或轴的旋转速度可以由风力涡轮机的发电机的旋转速度或者主轴的旋转速度或者在风力涡轮机的主轴（在其处多个转子叶片被固定）和风力涡轮机的发电机之间的任何中间轴的旋转速度来表示。风力涡轮机的主轴也可以被简单称作风力涡轮机的轴。

轴的发电机的旋转速度可能振荡，因而可能随时间改变。特别地，旋转速度可以随时间周期性地改变。特别地，轴的旋转速度的改变的周期性可以对应于轴（和/或整个驱动链，其包括一个或多个轴、变速箱以及发电机）的谐振频率。

（驱动链的轴的）谐振频率可以包括谐振频率的若干阶，诸如第一阶、第二阶、第三阶等等，特别取决于被固定到轴的转子叶片的数量。轴的旋转速度的振荡可能损害风力涡轮机的操作，特别是关于施加到驱动链的部件（诸如变速箱、机械轴承等等）上的机械负载。

衰减旋转速度的振荡可能涉及减小旋转速度的振荡的（特别是在特定频率处的）幅度。

转换器可以特别地包括AC-DC-AC转换器，其可以一方面连接到发电机输出端并且可以另一方面连接到风力涡轮机输出端。转换器可以将（从风力涡轮机的发电机递送的）可变频率功率流转换成（要被递送到公用电网的）固定频率功率流。转换器可以特别地包括三个部分，特别地AC-DC转换器部分、DC-链路部分和DC-AC转换器部分。转换器部分可以由各自的控制器来控制。特别地，AC-DC转换器部分以及DC-AC转换器部分可以各包括多个功率晶体管，诸如绝缘栅双极晶体管（IGBT），其可以在它们各自的栅极处通过从各自的控制器生成并供给的脉冲宽度调制信号而被控制。