[发明专利]变流系统以及风力或水力发电设备

说明书

本发明涉及一种具有整流器和至少两个逆变器的变流系统，其中整流器能够由交流电源供电，整流器通过共用的直流电路与每个逆变器相连以便给逆变器供电，并且每个逆变器能够分别与用电器相连，以便给各用电器供电。

US 7,126,236B2公开了一种用来给风力发电设备的至少一个直流电动机供电的方法和系统，该系统具有与电源相连的桥接整流器，以便产生直流电压并且将该直流电压供应给上述的至少一个直流电动机，该系统还具有中间电路电容器，它使直流电压变得平缓并且作为蓄电器和电源用于上述的至少一个直流电动机。此外还公开的是，应用多个直流电动机，它们由单独的驱动系统供电，这些驱动系统的中间电路彼此连接，因此能够在这些中间电路之间交换电量。

US 7,740448B2公开了一种用来控制风力发电设备的转子叶片的间隙角的装置，该装置具有：间隙角控制系统，其具有基于MOSFET的功率转换器；直流电压电路，其具有直流电压电路电容器并且被配置成通过基于MOSFET的功率转换器给间隙角控制系统供电；用于交流电输入电量的电源，用来给直流电压电路供电；备用蓄电池，其被配置成如果供应了满的交流电输入电量，则该备用蓄电池不给直流电压电路供电；并且该装置还被配置成利用存储在直流电压电路电容器中的电量，以便在交流电输入电量损失或断开期间通过基于MOSFET的功率转换器给间隙角控制系统供电；一旦直流电压电路电容器上的电压在给调节控制系统供电期间下降，则在应用备用蓄电池的情况下维持直流电压电路电容器上的电荷；其中交流电源是非再生电源，并且直流电压电路对于多个间隙角电动机系统来说是共用的，并且在应用充电的备用蓄电池的情况下，维持直流电压电路电容器上的电荷还包括将源自备用蓄电池的电流传输至共用的直流电压电路。

以上现有技术的缺点是，例如在中间电路(尤其是驱动系统中的一个的中间电路电容器)中出现短路时，所有中间电路都通过所述短路完全放电，因此源自驱动系统的电能不能再供应给电动机。这在未借助直流电来驱动的电动机中尤其会出现问题，因为直流电动机除了借助驱动系统实现的运转以外还能够直接连接到电池或电容器上，以便在紧急情况下至少借助存储在电池或电容器中的电量运转一段有限的时间。相反，这一点在交流电动机中无法轻易地实现。

此外，本发明还涉及一种具有转子的风力或水力发电设备，其中转子具有旋翼毂和至少两个转子叶片，这些转子叶片可以通过用电器围绕着各自的纵轴线旋转。

因此本发明的目的是，说明一种尤其可靠的变流系统以及风力或水力发电设备。

前面引出以及指出的目的由前述变流系统通过以下方式得以实现：在直流电路和一个逆变器之间的至少一个连接中设置有脱耦装置，该脱耦装置阻止了电能从逆变器开始沿直流电路的方向传递。令人惊讶的是，本发明的变流系统具有比由现有技术水平得到的系统更明显的优点。尤其是逆变器从直流电路上的脱耦，使得逆变器也相互脱耦，这保护了每个逆变器免受出现在其他部件中的干扰。在没有脱耦装置的情况下，例如逆变器的直流电压侧上的短路可能通过直流电路直接对其他所有逆变器产生影响。

根据本发明的有利的改进实施例，该脱耦装置或至少一个脱耦装置具有至少一个二极管。尤其有利的是，该脱耦装置或至少一个脱耦装置由至少一个二极管构成。通过应用一个或多个串联的二极管，能够使一个或多个逆变器可靠地从直流电路上脱耦，因此阻止了电能从所述一个或多个逆变器回传到直流电路中。

本发明的有利的实施例的特征在于，逆变器中的至少一个具有应急蓄电器，使逆变器能够通过该应急蓄电器供电。通过配备应急蓄电器，能够给各逆变器供应存储在应急蓄电器中的电能。因此在紧急情况下，例如在直流电路对逆变器停止供电时，逆变器至少在一定时间段中给用电器供应来自应急蓄电器的电量，以便在紧急情况下能够使用电器产生期望的甚至必需的反应。用电器的这种期望的或必需的反应例如在风力发电设备中是所谓的紧急运行。在此，风力发电设备的几乎所有的转子叶片都通过风旋转，因此它们不再能从气流中接收能量，而是通过气体动力学方面的制动将风力发电设备的转子慢慢带到停止状态。

根据本发明的尤其有利的改进实施例，该应急蓄电器或者多个应急蓄电器中的至少一个由电容器、尤其是超级电容器构成。电容器，尤其是超级电容器，已被证实能够尤其有利地应用在变流系统中。这种电容器具有高的存储量(在容积较小的情况下)以及明显更长的使用寿命，因此明显优于通常应用的电池。应急蓄电器尤其能够由单个电容器或多个电容器构成。