桨距控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种主要用于风力涡轮机叶片的电动桨距控制系统，该系统包括至少一个第一电动发动机，该发动机电连接至第一电子控制装置，该电子控制装置控制发动机的运行，该发动机穿过离合器来驱动齿轮机构，该齿轮机构具有驱动齿圈的齿轮，该齿圈机械地固定至风力涡轮机叶片的根部以进行桨距调节。本发明专利技术的目的在于提高电动桨距控制系统的可靠性。这个目的可以由以下系统实现，该系统包括至少一个第二发动机，该第二发动机电连接至第二电子控制装置，该第二电子控制装置连接至电网，该第二电子控制装置控制第二发动机的运行，该第二发动机包括轴，该轴穿过第二离合器来驱动第二齿轮机构，该第二齿轮机构包括至少一个第二齿轮，该第二齿轮驱动齿圈。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】桨距控制系统
本专利技术涉及一种主要适用于风力涡轮机叶片的电动桨距控制系统，该系统包括至少一个第一子系统，该子系统包括至少一个第一电动发动机，该发动机电连接至第一电子控制装置，并连接至电网，该电子控制装置控制电动发动机的运行，该电动发动机包括轴，该轴穿过制动器和离合器来驱动齿轮机构，该齿轮机构包括至少一个齿轮，该齿轮驱动齿圈，该齿圈机械地固定至风力涡轮机叶片的根部以进行桨距调节。
技术介绍
风力涡轮机叶片的桨距控制已经被使用了很多年。液压伺服系统和电动伺服系统都已被用于桨距控制。美国专利申请US2011/243729公开了一种用于调节转子叶片的装置的通用特性，该转子叶片为风能转换器的枢轴安装的转子叶片。该装置包括相互配合以使转子叶片在运行位置和顺桨位置之间转动的第一驱动器和第二驱动器。该装置还包括连接至转子叶片的第一可激活的锁定器，其在激活状态时防止转子叶片转至运行位置，但是允许转子叶片转至顺桨位置。在另外的方面，该专利技术提供了一种包括该装置的风能转换器、以及一种用于调整转子叶片的方法，该转子叶片枢轴安装至风能转换器的转子轮毂。专利技术目的本未决专利技术的目的在于提高用于风力涡轮机的电动桨距控制系统的可靠性。本未决专利申请的另一目的在于如果电动桨距控制系统发生故障，隔离故障并基本继续正常运行。
技术实现思路
该专利技术的目的可以由一种系统实现，该系统如起始段所公开，并修改为该系统包括至少第二子系统，该第二子系统包括至少一个第二发动机，该第二发动机电连接至第二电子控制装置，该第二电子控制装置连接至电网，并连接至公共通信网络，该第二电子控制装置控制第二发动机的运行，该第二发动机包括轴，该轴穿过制动器和第二离合器来驱动第二齿轮机构，该第二齿轮机构包括至少一个第二齿轮，该第二齿轮驱动齿圈，由此第一和第二子系统互相连接，这样第一电子控制装置可控制第二离合器，第二电子控制装置控制第一离合器。由此可实现两个并行运行的电动发动机驱动同一齿圈以对风力涡轮机叶片进行桨距控制。因为两个并行系统运行，动力可通过仅运行一个电动机产生。但是可靠性极其高，因为该系统的一部分的故障虽然可能使得另一系统以更慢的速度运行，但是仍然是完全运行的。增加的可靠性在离岸风电场中非常重要，在离岸风电场中，检修困难并且不可能在短时间内实施，所以桨距控制系统的故障可导致风力涡轮机停转，可能长达数周。通过两个电子控制装置和发动机的并行控制，在系统的一部分发生故障的情况下，整个桨距调节控制系统将会改变。当然，在一些系统中，必须使桨距快速调零，如果控制系统的一部分不运行了，运行方面将会有限制。因此，如果桨距调节系统的一部分不运行了，风力涡轮机的运行必须要接受一些限制。可能风力涡轮机将不能以最大风速运行，但是相对于两个桨距系统都工作的正常运行，停机的限制更低。通过离合器控制的交叉连接，该系统的第一部分能够与另一系统的离合器通信。并且系统的第二部分能够与第一系统的离合器通信。由此，电子控制装置可以获得关于状况的信息，并由此获得关于另一侧离合器的状态信息。在其中一个控制系统中或其中一个发动机中的故障系统中，运行的电子控制装置可切开另一侧的离合器，并且以这种方式接管全部指挥权并用一个电子控制装置和一个发动机进行传统的调节。由此，系统的整体可靠性进一步提高。在本专利技术的又一优选实施方式中，第一电子控制装置和第二电子控制装置可以通过公共通信网络进行通信。通过电子控制装置之间的通信系统，系统可几乎同步运行，这对于使两个不同的发动机驱动同一齿圈是相当重要的。如果没有同步，来自其中一个发动机的动力将可能用于驱使另一发动机至不必要的较高速度，由此这完全是动力的浪费，而不是达到并行运行。公共通信还使故障信息能够在两个电子控制装置之间通信成为可能。还是以这种方式，其中一个电子控制装置可以与对面通信，接管指挥权并由其自身进行控制。在本专利技术的又一优选实施方式中，系统可包括至少第三子系统，该第三子系统包括第三发动机，第三电子控制装置连接至电网并控制第三发动机的运行，其中第三发动机包括第三轴，该轴连接至制动器，并穿过第三离合器来驱动第三齿轮机构，该第三齿轮机构包括至少一个第二齿轮，该第二齿轮驱动齿圈。并非将该系统增加为两倍，还可将该系统增加为三倍或者更多倍。通过增加发动机和电子控制装置的数量，可将桨距控制分布在更多的更小电子装置上，该更小电子装置控制更小的发动机。以这种方式，可建立一种能用于不同尺寸的风力涡轮机的标准电子桨距控制系统，其中并行连接的系统的数量取决于桨距控制所需的动力。以这种方式，可完成相对便宜、可靠度高的控制。在本专利技术的又一优选实施方式中，第三电子控制装置可以控制第一或第二离合器，第一或第二电子控制装置控制第三离合器。如前文所述，不同的系统能够控制其他的离合器。在本专利技术的又一优选实施方式中，第一电子控制装置、第二电子控制装置和第三电子控制装置可以通过公共通信线路进行通信。通信线路当然也将连接至第三、第四、第五或多个并行运行的系统。在本专利技术的又一优选实施方式中，各个发动机可连接至编码器，其中编码器与相关的电子控制装置通信。编码器至少对于不同发动机的同步是必要的，以使发动机相对于彼此同步运行。对于电子控制装置也是必要的，为了控制必须用于驱动发动机的功率，编码信号很重要。在本专利技术的又一优选实施方式中，各个电子控制装置可连接至紧急储能器，该紧急储能器可以并行接。由此只要有来自电网的电力供应，就可以实现对紧急储能器的持续充电。在例如电网故障的情况下，，电子控制装置仍在工作，并通过发动机、离合器和齿轮将风力涡轮机叶片的桨距转至零位置，这时风力涡轮机叶片必须置于完全断电的情况。优选地，直接连接至电子控制装置的储能器也并行连接，这样在紧急情况下，例如其中一个电子控制装置或其中一个发动机由于故障不能运行，这些储能器能够共同供能。在这种情况下，很正面的是：系统的现存部分也能够利用这些已储存在其中一个额外的储能器中的能量而运行。可以使用很多不同类型的电池，但是在将来，电容储能器将可能是充分储存能量的最有效类型。在本专利技术的一个优选实施方式中，储能器可为任何液体或气体压力存储器，从该能量存储器可获得用于桨距控制的紧急停机的能量。在本专利技术的又一优选实施方式中，可将离合器置于齿轮和齿圈之间。离合器可具有多个不同的结构，但是一种非常简单的离合器为致动器将齿轮与齿圈松开，并以这种方式断开齿轮和齿圈之间的连接。在很多紧急情况下，这时连接至其中一个发动机的其中一个部件出现故障，这种简单的离合器是足够的。这些部件可以是电子控制装置、发动机或者可能是制动器。在所有这些或多或少机械或可能电力的紧急情况中，发动机的转动可能将受阻，由该齿圈带来的该发动机的转动将至少造成非必要的能量消耗。因此，离合器以某种方式断开与发动机单元的任何连接是非常重要的。附图说明图1公开了本专利技术的一个可能的实施方式。图2示出了本专利技术的又一可能的实施方式。具体实施方式图1示出了风力涡轮机叶片的桨距调节的系统2。该系统示出了一个第一发动机4，该发动机连接至电子控制装置6，该装置电连接至电网8。该第一发动机4穿过制动器11并进一步穿过离合器12来驱动齿轮机构14。该齿轮机构14驱动齿轮16，该齿轮16连接至齿圈18，该齿圈18固定至风力涡轮机叶片的根部22。本文档来自技高网...

【技术保护点】
电动桨距控制系统(2)，所述系统包括至少一个第一电动发动机(4)，所述第一发动机(4)电连接至第一电子控制装置(6)，所述第一电子控制装置(6)连接至电网(8)，并连接至公共通信网络(81)，所述第一电子控制装置(6)控制所述第一发动机(4)的运行，所述第一发动机(4)包括第一轴，所述第一轴穿过第一制动器(11)和第一离合器(12)驱动第一齿轮机构(14)，所述第一齿轮机构(14)包括至少一个第一齿轮(16)，所述第一齿轮(16)驱动齿圈(18)，所述齿圈(18)机械地固定至风力涡轮机叶片(22)的根部(20)以进行桨距调节，其特征在于，所述系统包括至少一个第二发动机(24)，所述第二发动机(24)电连接至第二电子控制装置(26)，所述第二电子控制装置(26)连接至所述电网(8)，并连接至所述公共通信网络(81)，所述第二电子控制装置(26)控制所述第二发动机(24)的运行，所述第二发动机(24)包括第二轴，所述第二轴穿过至少一个第二制动器(31)和第二离合器(32)驱动第二齿轮机构(34)，所述第二齿轮机构(34)包括至少一个第二齿轮(36)，所述第二齿轮(36)驱动所述齿圈(18)。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.18 DK PA2013705941.适用于风力涡轮机的电动桨距控制的系统(2)，所述系统(2)包括至少第一子系统，所述第一子系统包括至少一个第一电动发动机(4)，所述第一电动发动机(4)电连接至第一电子控制装置(6)，所述第一电子控制装置(6)连接至电网(8)，并连接至公共通信网络(81)，所述第一电子控制装置(6)控制所述第一电动发动机(4)的运行，所述第一电动发动机(4)包括第一轴，所述第一轴穿过第一制动器(11)和第一离合器(12)驱动第一齿轮机构(14)，所述第一齿轮机构(14)包括至少一个第一齿轮(16)，所述第一齿轮(16)驱动齿圈(18)，所述齿圈(18)机械地固定至风力涡轮机叶片的根部(20)以进行桨距调节，其特征在于，所述系统包括至少第二子系统，所述第二子系统包括至少一个第二电动发动机(24)，所述第二电动发动机(24)电连接至第二电子控制装置(26)，所述第二电子控制装置(26)连接至所述电网(8)，并连接至所述公共通信网络(81)，所述第二电子控制装置(26)控制所述第二电动发动机(24)的运行，所述第二电动发动机(24)包括第二轴，所述第二轴穿过至少一个第二制动器(31)和第二离合器(32)驱动第二齿轮机构(34)，所述第二齿轮机构(34)包括至少一个第二齿轮(36)，所述第二齿轮(36)驱动所述齿圈(18)，由此第一子系统和第二子系统互相连接，这样所述第一电子控制装置(6)控制所述第二离合器(32)，所述第二电子控制装置(26)控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：托本·延森，
申请(专利权)人：米塔科技有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK