[发明专利]向风力涡轮转子叶片施加变桨马达制动转矩的系统和方法

说明书

提供用于向转子叶片施加变桨马达制动转矩的系统和方法。相应地，启动变桨控制系统从第1操作模式向紧急操作模式的过渡。变桨控制系统的变桨马达在过渡期间不具有供应电流。横跨变桨马达的电枢建立短路，以便建立电流流动。当变桨马达不具有供应电流时，由变桨马达响应于转子叶片围绕变桨轴线的旋转来生成电流。响应于生成的电流流动，用变桨马达生成沿单个方向的制动转矩，以便允许转子叶片相对于原始定向自由地向负载较小的定向移动来保护风力涡轮免受损坏。

技术领域

本公开内容大体上涉及风力涡轮，且更特别地涉及用于向风力涡轮的转子叶片施加变桨马达制动转矩的系统和方法。

背景技术

风力被认为是目前可得的最清洁、最环境友好的能源中的一种，且风力涡轮在该方面获得了增加的关注。现代的风力涡轮典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱以及一个或多个转子叶片。机舱包括联接到齿轮箱和发电机的转子组件。转子组件和齿轮箱安装在位于机舱内的台板支承框架上。一个或多个转子叶片使用已知的翼型原理来获取风的动能。转子叶片传输呈旋转能形式的动能，以便转动轴，该轴将转子叶片联接到齿轮箱(或如果不使用齿轮箱，直接地联接到发电机)。发电机然后将机械能转换成电能，且电能可传输到容纳在塔架内的转换器和/或变压器并随后部署到公用网。现代的风力发电系统典型地采取具有多个此类风力涡轮发电机的风场的形式，该风力涡轮发电机可操作成向传输系统供应功率，该传输系统向电网提供功率。

典型地，转子叶片经由变桨控制系统围绕变桨轴线旋转或变桨，该变桨控制系统由变桨马达驱动，该变桨马达由变桨功率转换器提供功率。然而，在诸如变桨功率转换器故障的各种场景中，可有必要经由备选能源向变桨控制系统提供功率。在从变桨功率转换器向备选能源过渡期间，可有在其期间无转矩由变桨马达施加的时段。因而，重力和/或惯性可引起转子叶片不受控地向不期望的负载定向旋转。这继而可导致转子叶片的过载状况，从而导致构件和/或风力涡轮故障。

除了过载状况外，转子叶片不受控地向不期望的负载定向旋转还可导致变桨马达生成电流。该电流可流向备选能源且干扰变桨控制系统由备选能源提供功率。因而，可期望当在变桨功率转换器与备选能源之间过渡时控制转子叶片的旋转。

因此，本领域不断寻求用于在向备选能源过渡时对转子叶片不受控地向不期望的负载定向旋转进行限制的新的且改进的系统。相应地，本公开内容涉及用于向转子叶片施加变桨马达制动转矩的系统和方法。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或可从描述中明显，或可通过实施本发明来获悉。

在一方面，本公开内容涉及一种用于向风力涡轮的转子叶片施加变桨马达制动转矩的方法。风力涡轮可包括变桨控制系统，该变桨控制系统可操作地联接到转子叶片以用于使转子叶片围绕变桨轴线旋转。方法可包括启动变桨控制系统从第一操作模式向紧急操作模式的过渡。变桨控制系统的变桨马达在过渡期间可不具有供应电流。方法还可包括横跨变桨马达的电枢建立短路，以便在变桨马达的第一端子与第二端子之间建立电流流动。当变桨马达不具有供应电流时，可由变桨马达响应于转子叶片围绕变桨轴线的旋转来生成电流流动。响应于生成的电流流动，方法还可包括用变桨马达生成沿单个方向的制动转矩，以便允许转子叶片自由地向负载较小的定向移动来保护涡轮免受损坏。

在实施例中，转子叶片的旋转是变桨以提供功率(pitch to power)的旋转。

在额外的实施例中，生成沿单个方向的制动转矩可抵制转子叶片的变桨以提供功率的旋转，且向负载较小的定向的移动可包括转子叶片的变桨以顺桨(pitch to feather)的旋转。

在实施例中，横跨变桨马达的电枢建立短路还可包括经由单向开关来阻挡从第一端子到第二端子的电流流径。

在额外的实施例中，启动变桨控制系统的过渡可包括断开接触器，该接触器将变桨马达可操作地联接到变桨控制系统的功率转换器。断开接触器还可启动从备选能源到单向开关的功率流。