[发明专利]风力涡轮机桨距柜温度控制系统

说明书

本发明公开了一种风力涡轮机桨距柜温度控制系统。一种用于保持能量储存设备的温度的风力涡轮机温度控制系统，该温度控制系统具有制动电阻器和电源，该制动电阻器用于向能量储存设备提供热量，该电源用于使得电流流入制动电阻器。

发明领域

本发明涉及用于能量储存设备和控制电路的温度控制系统的改善。具体而非排他性地，本发明涉及用于保持应急能量储存设备和控制电路的温度的温度控制系统，该紧急能量储存设备和控制电路用于供能并且控制用于风力涡轮机转子叶片的应急桨距控制桨距电机。

发明背景

具有安装在转子上的转子叶片的风力涡轮机可以使用可枢转的转子叶片用于限制转子叶片的转速，以防止在出现强风或者彻底停止旋转的时候风力涡轮机的结构性损伤。通过将转子叶片的角度调整为迎风或者顺风，控制由转子叶片经受的旋转扭矩，并且转速和生成的风力涡轮机的功率可以被调整并且被保持在操作限值内。常见的是将AC电机用于风力涡轮机的所谓的桨距驱动器，以用于调整每个转子叶片的迎角。当今，有一种趋势是将DC电机和由此的用于DC频率变换的中间电路用于桨距驱动器的DC电源。然而，这在负载将能量馈送至中间电路的时候伴随着对于控制电压的需要，以避免受到过电压损伤。为了这个目的，有时候使用所谓的制动斩波器(同样被称作制动单元)。这些制动斩波器包括用作每个DC电机的额外负载的电阻器，归因于其功能电阻器在本文中还被称作制动电阻器。

在停止转子或者以其他方式限制其速度是关键的情况下，诸如当风力涡轮机接近过载或者结构性安全阈值的时候，关键的是桨距控制机构至少在必须将所有转子叶片转到所谓的顺桨位置(其中，转子叶片将使转子停止)的一段时期可运行。因此，已变成标准实践的是为这些桨距控制机构提供应急备用电源，使得即使在发生功率损耗或者其他故障风力涡轮机也可以降低转子速度。

经常以电容器的形式提供应急电源。

低于特定温度，电容器的内阻显著增加。作为结果，在紧急情况下由电容器放出的能量的一部分将作为热量被浪费。在最好的情况下，这代表备用电源的低效，在最坏的情况下，电容降低的输出可能不足以充分改变转子叶片的桨距，最终导致对风力涡轮机的损伤。由于风力涡轮机在一定的环境和气候的范围中被采用，因此备用电容器的温度控制是重大课题。现有技术的解决方案是对应急能源设备放电，以便通过应急能源设备自身的内阻为其自身加热。

现有技术的另一个解决方案是为风力涡轮机配备加热器(通常是风扇式加热器)，加热器操作为将关键的内部部件保持在最优温度处。除了占据空间并且增加重量之外，还已知这些传统的风扇式加热器在控制温度时受磁滞现象影响。此外，风扇式加热器依赖AC电源。由于很多现代的风力涡轮机使用DC电机和DC中频转换器电路，因此在没有对风力涡轮机的设计进行成本高并且复杂的修改/增加的情况下，不能采用这些传统的风扇。为了满足电气安全要求，为使用AC加热器而进行的这种修改包括规划中线通过桨距柜的路线，导致额外的成本。

此外，通过增加风力涡轮机的零件数目，安装和维护的成本和复杂性都增加了。

因此，理想的是具有向桨距控制机构提供热量同时使对于额外部件的需求最小化的能力。正如具有提供热量用于桨距控制机构的其他部件(诸如，控制电路)的能力。

本发明的目的是缓解以上提到的现有技术的一些缺陷。

发明陈述

根据本发明的方面，提供了风力涡轮机，该风力涡轮机包括电源、能量储存设备、电动机和制动电阻器，其中，电动机偶尔地与制动电阻器电接触，使得第一电流流过制动电阻器，并且电动机的多余的动能被转换成热量，并且其中电源被配置成使第二电流流过制动电阻器，使得制动电阻器产生热量，并且制动电阻器和能量储存设备被布置成使得制动电阻器向能量储存设备提供热量。