[发明专利]通过使用应变传感器对风能设备进行过载保护

说明书

一种用于控制风能设备(100)的方法(200)，所述风能设备具有转子，所述转子具有至少一个转子叶片(17)，所述方法包括：测量(210)至少一个转子叶片的应变；至少部分地基于所测量的至少一个转子叶片的应变来改变(220)至少一个转子叶片的桨距角；其中测量至少一个转子叶片的应变是测量转子叶片(17)的叶片根部的区域中的至少一个应变。

技术领域

本公开涉及一种用于控制风能设备的方法和一种风能设备。尤其地，根据本公开的方法涉及对风能设备的控制，其中测量在风能设备的转子叶片的叶片根部区域中的至少一个应变。此外，根据本公开的方法涉及改变风能设备的转子叶片的桨距角，其中尤其防止风能设备的发电机和/或逆变器过载。

背景技术

风能设备将风能转换为电能。风将力施加到风能设备转子的至少一个转子叶片上，使得风的动能转换为转子的旋转能。转子驱动电发电机，所述发电机将电能馈入电网中。发电机通常产生交流电压。

风作用到转子叶片上的力随时间变化，例如与阵风、风力和风向相关。因此，所产生的电功率和由发电机产生的电压和/或由发电机产生的电流的频率发生改变。

借助于逆变器可行的是，基于由风能设备的发电机产生的具有可变频率的电压/电流向电网馈入具有恒定频率的电压/电流。

例如，由发电机产生的具有可变频率的交流电压能够在逆变器中转换为直流电压，其中储能器，如电容器，基于直流电压暂时储存电能，所述电能又在逆变器中用于例如提供具有恒定频率的输出电压/电流。

逆变器能够几乎接收发电机的具有可变频率的所有电能，基于所产生的直流电压将能量暂时储存在诸如电容器的储能器中，并且在产生具有恒定频率的交流电流的情况下将电能馈入电网中。

在双馈异步发电机中，逆变器能够构成用于将由发电机产生的能量的一部分馈入电网中，或者也能够部分地将能量引导到发电机。风能设备在电网连接点处的总输出电压/总输出电流是由发电机产生的电压/由发电机产生的电流与由逆变器产生的电压/由逆变器产生的电流的组合，使得能够确保在电网馈电点处的恒定频率。

通过使用双馈异步发电机，逆变器的尺寸能够更小，因为仅总能量和总功率的一部分流经逆变器。

在阵风和/或强风的情况下，风能设备的逆变器和/或发电机会过载。过强的风和/或过强的阵风引起风能设备的转子的动能的增加，该增加又会引起发电机的所产生的电功率的增加。这会使风能设备发电机受损。如果由发电机产生的电功率超过极限值，那么逆变器也会受损，例如当过高的电流流入逆变器的半导体元件中时。

因此，必须限制转子的动能和/或从转子传输到电发电机的运动学功率和/或由发电机产生的电功率和/或流经逆变器的功率，以便避免损坏。

对上述功率的限制例如能够通过设定转子叶片的桨距角来进行。

通过设定桨距角，能够减少风施加到转子叶片上的力，使得减少所传输的运动学功率。由此减少了转子的运动学旋转功率并且发电机产生较少的电功率。这防止发电机和/或逆变器过载。

如果过迟地设定桨距角，可能会不再能够防止过载。

如果过早地设定桨距角，可能会失去原本能够转换为电能的风功率。

因此，存在改进方法的必要性，以便尽可能最佳地改变转子叶片的桨距角，使得尤其有效地防止发电机和/或逆变器过载，而不会不必要地损失仍能由风能设备转换为电能的风功率，和/或不会对发电机和/或转子叶片造成损坏。

发明内容

根据一个实施方式，公开了一种用于控制风能设备的方法，所述风能设备具有转子，所述转子具有至少一个转子叶片，所述方法包括：测量至少一个转子叶片的应变；至少部分地基于测量到的至少一个转子叶片的应变来改变至少一个转子叶片的桨距角；其中测量至少一个转子叶片的应变是测量在转子叶片的叶片根部的区域中的至少一个应变。