一种风力涡轮机（1），包括适合于产生电功率的至少一个发电机（2）和适合于转换由发电机（2）产生的电功率且可电连接或被电连接到发电机（2）和公共电网（7）的许多电气转换器单元（5、6、21），由此发电机（2）包括在定子段（4、4'）中分段的定子(3)，每个定子段（4、4'）包括许多定子绕组（4a-c、4'a-c），其中，各个定子段（4、4'）的定子绕组（4a-c、4'a-c）被划分成至少第一（4A、4'A）和第二组（4B、4'B）的定子绕组，每组（4A、4B、4'A、4'B）包括至少一个定子绕组（4a-c、4'a-c），由此，第一组（4A、4'A）的定子绕组（4a、4'a）中的多个或全部被电连接到第一电气转换器单元（5）且第二组（4B、4'B）的定子绕组（4b、4'b）中的多个或全部被电连接到第二电气转换器单元（6）。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种风力涡轮机，包括适合于产生电功率的至少一个发电机和适合于转换由发电机产生的电功率且可电连接或被电连接到发电机和公共电网(utility grid)的许多电气转换单元。
技术介绍
通常，风力涡轮机用直接电网连接以几乎恒定的旋转速度运行。然而，由于风能的量、即气动状态可以改变，间接的电网连接是已知的，由此风力涡轮发电机在其自己的单独交流(AC)电网中运行。此电网通常由逆变器(inverter)来控制，使得发电机的定子中的 交流电的频率可以适合于风力涡轮机的转子轮毂(rotor hub)的当前旋转速度，即风力涡轮机将精确地以施加于定子的可变频率生成交流电。由于不能向公共电网施加具有可变频率的交流电，所以需要将其整流或转换成直流电(DC)。可以例如由闸流晶体管(thyristor)或晶体管来执行从可变频率AC至DC的转换。此外，直流电被重新转换成具有可施加于公共电网的频率的交流电。再次地，可以使用闸流晶体管或晶体管来将直流电转换成交流电。从而，在将获得的交流电供应给公共电网之前，通常需要对其进行平滑化。因此，例如可以使用使用适当电感和电容器的AC滤波器机制。为了改善施加于电网的功率的功率质量，已经提出了包括发电机和许多电气转换器单元的现代风力涡轮机，因为通过使用多个转换器单元，无功功率的更好控制是可行的。在示出以并联配置具有许多转换器模块的风力涡轮机的EP I 768 223 A2中公开了一种典型示例。然而，使用间接电网连接的现有技术的缺点是由于功率电子设备、亦即主要是电气转换器单元中的故障，与具有直流电网连接的风力涡轮机相比，所述风力涡轮机的可用率(availability rate)常常较低。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种改进的风力涡轮机，特别是关于其可用率。这由如前所述的风力涡轮机来实现，其中，发电机包括以定子段(statorsegment)分段的定子,每个定子段包括许多定子绕组,其中，各个(respective)定子段的定子绕组被划分成至少第一和第二组定子绕组，每组包括至少一个定子绕组，由此，第一组定子绕组中的多个或全部被电连接到第一电气转换器单元，并且第二组定子绕组中的多个或全部被电连接到第二电气转换器单元。本专利技术的风力涡轮机具有带有分段定子(亦即该分段定子由许多的各个定子段构成)的发电机。每个定子段的各个定子绕组被以各个组定子绕组划分或布置。从而，优选地，每组包括相同数目的定子绕组，亦即绕组优选地相等地分布在各个组中。每个定子段的组的数目为至少两个，亦即定子段包括至少第一和第二组定子绕组。从而，本专利技术的原理提出将第一组定子绕组中的多个或全部电连接到第一电气转换器单元，并将第二组定子绕组中的多个或全部电连接到第二电气转换器单元。因此，各个定子段的各个组定子绕组被电连接到各个单独电气转换器单元，亦即遍及定子的所有定子段的各个第一组定子绕组与第一电气转换器单元相关，遍及定子的所有定子段的各个第二组定子绕组与第二电气转换器单元相关等。将相对于附图给出本专利技术原理的其它示例性实施例。本专利技术的原理允许可以将电气转换器单元中的故障隔离，由此，仍可以操作电气转换器单元的剩余部分。因此，即使在第一电气转换器单元中发生故障，本专利技术的风力涡轮机仍可以向公共电网供应功率，因为仍可以操作所有其它电气转换器单元。以这种方式，本专利技术克服了来自现有技术的缺点，因为即使在电气转换器单元的故障的情况下，风力涡轮机仍准备操作，即使是以减少的功率输出。由于被单独地连接到各个电气转换器单元的各个独立组的定子绕组中的每个定子段的定子绕组的划分，所以确保在一个或多个电气转换器单元的故障的情况下，每个定子段中的相同的各个组定子绕组对风力涡轮机的功率输出没有贡献。因此，减少了定子中的转矩不对称以及所产生的谐波和子谐波频率。优选的是每个定子段的定子绕组的组的数目对应于电气转换器单元的数目。以这种方式，各个定子段的各个第一、第二、第三等组的定子绕组与各个第一、第二、第三等电气转换器单元的直接相关是可能的。其优点在于各组定子绕组被相互电气(电(galvanic))绝缘。以这种方式，抑制了定子段内的各个组定子绕组之间的类似于短路等的任何非期望电气交互作用，使得保证各个定子段、定子和发电机的工作安全。由允许电绝缘(galvanic insulation)的适当绝缘装置来提供电绝缘，亦即主要是如例如由变压器提供的电感或电容绝缘。在本专利技术的另一实施例中，一组定子绕组中的定子绕组被相互电连接。因此，每组定子绕组中的定子绕组被电连接。从而，优选地由电耦合来实现电连接，由此，有利地使用能够将任意数目的定子绕组电连接的星点连接。可能的是被电连接到相同电气转换器单元的不同定子段的各组定子绕组被相互电绝缘。替换地，可能的是被电连接到相同电气转换器单元的不同定子段的各组定子绕组被相互电连接。在后一种情况下，不同定子段的各个组定子绕组的电连接是可实现的。再次地，优选地由电绝缘/耦合来提供电绝缘/连接。因此，如果需要的话，提供诸如变压器等各个电子部件。电气转换器单元被有利地并联连接。然而，在例外情况下，各个电气转换器单元的串联连接同样是可想象的，由此，可能需要电桥接以便在需要的情况下桥接有故障的电气转换器单元。每个电气转换器单元可以包括至少一个电断路器、至少一个发电机侧整流器、至少一个公共电网侧整流器、至少一个发电机侧逆变器、至少一个公共电网侧逆变器、至少一个DC链路以及至少一个控制单元。因此，为各个电气转换器单元提供间接电网连接所需的必需电气部件，亦即各个电气转换器单元准备将在发电机的操作期间从其供应的具有可变频率的AC转换为具有可适用于公共电网的固定频率的AC。定子段可以包括单层或双层配置，双层配置具有槽，每个槽适合于容纳第一和第二定子绕组，由此，第一定子绕组被布置在第二定子绕组的顶部上。在后一种情况下，优选、的是第一定子绕组构成第一组定子绕组且第二定子绕组构成第二组定子绕组，其中，第一和第二组定子绕组被电连接至单独的电气转换器单元。因此，各个定子段的每个槽中的两个单独绕组与单独的各组定子绕组相关并进一步地被电连接至单独的、亦即各个第一和第二电气转换器单元。以这种方式，本专利技术的原理可容易地适用于也具有双层绕组配置的定子段。附图说明下面，随着对附图进行参考来详细地描述本专利技术，由此 图I示出根据本专利技术的示例性实施例的风力润轮机的原理剖视图(cut-out view)； 图2示出根据本专利技术的示例性实施例的风力涡轮机的原理剖视图； 图3示出根据本专利技术的示例性实施例的风力涡轮机的原理剖视图；以及 图4示出根据本专利技术的示例性实施例的风力涡轮机的原理剖视图。具体实施例方式图I示出如用矩形表示的风力涡轮机I的原理剖视图，由此，仅描绘了就本专利技术而言具有相关性的风力涡轮机I的部件。风力涡轮机I包括适合于在风力涡轮机I的操作期间产生电功率的发电机2。发电机2包括分段定子3，亦即分段定子3由每个包括许多定子绕组(参考图2-4)的许多定子段4、4’构成。发电机2被以已知方式机械地连接到风力涡轮机I的转子轮毂(未示出)。风力涡轮机I还包括许多电气转换器单元5、6，其适合于将由发电机2产生的电功率转换成可应用于公共电网7的电功率。电气转换器单元5、6具有被本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
2011.02.25 EP 11155931.61.一种风力涡轮机(1)，包括适合于产生电功率的至少一个发电机(2)和适合于转换由发电机(2 )产生的电功率且可电连接或被电连接到发电机(2 )和公共电网(7 )的许多电气转换器单元(5、6、21)，由此发电机(2)包括在定子段(4、4’ )中分段的定子(3)，每个定子段(4、4’)包括许多定子绕组(4a_c、4’ a_c)，其中，各个定子段(4、4’)的定子绕组(4a_c、4’ 8-(3)被划分成至少第一(44、41)和第二组(48、4’8)的定子绕组，每组(4々、48、41、4’8)包括至少一个定子绕组(4a_c、4’ a-c),由此,第一组(4A、4’ A)的定子绕组(4a、4’ a)中的多个或全部被电连接到第一电气转换器单元(5)且第二组(4B、4’B)的定子绕组(4b、4’b)中的多个或全部被电连接到第二电气转换器单元(6)。2.根据权利要求I所述的风力涡轮机，其中，每个定子段(4、4’)的定子绕组(4a-c、4’ a-c)的组(4八、48、4(、41、4’8、4’0的数目对应于电气转换器单元(5、6、21)的数目。3.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机，其中，各组(4八、48、4(、41、4’8、4’0的定子绕组被相互电绝缘。4.根据前述权利要求中的一项所述的风力涡轮机，其中，一组(4八、48、4(、41、4’ 8、4’ C)定子绕组中的定子绕组(4a_c、4a’...
【专利技术属性】
技术研发人员：E格伦达尔，HJ托加尔德，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：
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