專利名稱：用于風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的制動(dòng)和定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子的制動(dòng)和定位方法，
更特別地用于例如在接合鎖止機(jī)構(gòu)之前將轉(zhuǎn)子定位在希望的位置處。 本發(fā)明還涉及適于實(shí)現(xiàn)所述方法的風(fēng)力渦輪機(jī)。
背景技術(shù)：
風(fēng)力渦輪^^通常用于將空氣流的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能。帶轉(zhuǎn) 子葉片的轉(zhuǎn)子是風(fēng)力渦輪機(jī)必不可少的部件，其捕獲動(dòng)能并將該動(dòng)能 轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)動(dòng)能。出于維護(hù)的目的，有必要將轉(zhuǎn)子相對(duì)于風(fēng)力渦輪機(jī)的 短艙固定以避免任何可能危及維護(hù)人員的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。通常，這需要牽 涉兩個(gè)人的麻煩的過(guò)程。 一個(gè)人位于低速軸附近，經(jīng)常處于極不舒 服或者甚至危險(xiǎn)的條件下，向在高速軸處控制中斷(break)的第二個(gè)人 通告低速軸相應(yīng)于轉(zhuǎn)子的角位置。 一旦轉(zhuǎn)子定位在合適的角位置處， 就應(yīng)用鎖止^L構(gòu)。這類的轉(zhuǎn)子鎖止可以實(shí)施為例如活動(dòng)螺栓及開(kāi)在軸 上的相應(yīng)孔或槽。在轉(zhuǎn)子的靜止?fàn)顟B(tài)，并且當(dāng)螺栓和孔對(duì)正時(shí)，手動(dòng) 或者自動(dòng)地移動(dòng)螺栓以和與孔接合。螺栓僅能在轉(zhuǎn)子的特定角位置與 孔接合。 因此存在著對(duì)用來(lái)在預(yù)定角位置處定位風(fēng)力渦輪機(jī)的 轉(zhuǎn)子的方法和系統(tǒng)的需求。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述，本發(fā)明提供了若干種方法和一種風(fēng)力渦 輪機(jī)。從所附權(quán)利要求書、說(shuō)明書和附圖，本發(fā)明的更多方面、優(yōu)點(diǎn) 和特征是顯而易見(jiàn)的。才艮據(jù)本發(fā)明的第一方面，^提供了定位風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的一種方法。該方法包括規(guī)定預(yù)定角位置和控制轉(zhuǎn)子減速率以便將轉(zhuǎn)子 停止在預(yù)定角位置處。 本發(fā)明允許可靠而快速地將風(fēng)力渦輪機(jī)定位在預(yù)定角
位置處。其涉及移動(dòng)初始處于靜止或低速運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子，以及制動(dòng)和定 位運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子。當(dāng)轉(zhuǎn)子應(yīng)被鎖定在給定的角位置處例如以便接合鎖止 機(jī)構(gòu)時(shí)，本發(fā)明的實(shí)施例可有利地用于維護(hù)目的。由于手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)^f亍為
變得沒(méi)有必要，也改善了 EHS(環(huán)境健康和安全)。本發(fā)明的實(shí)施例涉 及通過(guò)使用傾殺+系統(tǒng)(pitch system),斷續(xù)4吏用發(fā)電才幾作為電才幾，和為 了加速轉(zhuǎn)子而使用存儲(chǔ)在蓄能器中的能量來(lái)使轉(zhuǎn)子加速。其它實(shí)施例 涉及通過(guò)使用傾斜系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)扭矩、轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)能注入蓄能器，和 在傳動(dòng)系統(tǒng)的某個(gè)元件例如閥門或者節(jié)流閥內(nèi)耗散轉(zhuǎn)動(dòng)能來(lái)使轉(zhuǎn)子 減速。 根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供了一種定位風(fēng)力渦輪機(jī) 轉(zhuǎn)子的方法，該方法包括規(guī)定預(yù)定角位置，控制轉(zhuǎn)子減速率，以便在 預(yù)定角位置處停止轉(zhuǎn)子，控制風(fēng)力渦輪^4爭(zhēng)子的至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的 傾斜角(pitch angle)以便在轉(zhuǎn)子上引起風(fēng)生扭矩(wind-induced torque), 從而以受控的速率使轉(zhuǎn)子減速，及接合鎖止機(jī)構(gòu)以將轉(zhuǎn)子鎖緊在預(yù)定 角位置處。 根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，提供了一種風(fēng)力渦輪機(jī)，其 包括適于選擇性地用作電機(jī)的發(fā)動(dòng)才幾，適于在發(fā)電機(jī)的發(fā)電初逸4亍和 電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)間切換及用作電機(jī)時(shí)控制發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的扭矩的控制 單元。控制單元監(jiān)控指示在主旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)轉(zhuǎn)子的角位置的傳感器信 號(hào)。 根據(jù)本發(fā)明的第四個(gè)方面，提供了一種定位風(fēng)力渦輪機(jī) 轉(zhuǎn)子的方法，該方法包括在轉(zhuǎn)子的主旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)規(guī)定預(yù)定角位置，并 將能量輸送進(jìn)風(fēng)力渦輪機(jī)的發(fā)電機(jī)以便將發(fā)電機(jī)用作電機(jī)并因此將 轉(zhuǎn)子移動(dòng)至預(yù)定角位置。


對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員，在本說(shuō)明書的剩余部分包括參考
附圖，闡述了本發(fā)明的完全而使能的公開(kāi)，在附圖中
圖1顯示了典型風(fēng)力渦輪機(jī)的透視圖。
圖2顯示了本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例的原理圖。
圖3顯示了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的原理圖。
圖4顯示了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的原理圖。
圖5顯示了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的原理圖。
為易于理解，在可能之處，使用了相同的標(biāo)號(hào)來(lái)標(biāo)明對(duì)
附圖共有的相同的元件。預(yù)期無(wú)需明確陳述，在一個(gè)實(shí)施例中公開(kāi)的
元件可有益地在其他實(shí)施例上利用。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)將詳細(xì)參考本發(fā)明的不同實(shí)施例，附圖中圖示了本發(fā) 明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)例。每個(gè)實(shí)例均以對(duì)本發(fā)明的解釋的方式提供，且 不意在成為本發(fā)明的限制。例如，作為一個(gè)實(shí)施例的組成部分被圖示
另一個(gè)實(shí)施例。其意圖在于本發(fā)明包含此類的修改和變型。在附圖中， 同樣的標(biāo)號(hào)表示相同或者類似的部件。 圖1為常規(guī)風(fēng)力渦輪機(jī)的原理圖。風(fēng)力渦輪機(jī)100包括 在其頂端安裝有機(jī)械短搶115的塔架U0。短艙容納齒輪箱120連接 至其上的傳動(dòng)系統(tǒng)。齒輪箱的輸出軸連接到主發(fā)電機(jī)125上。轉(zhuǎn)子160 包括輪轂130，該輪轂130承載著三個(gè)轉(zhuǎn)子葉片140,且安裝在機(jī)械 短搶115的側(cè)向尾端。轉(zhuǎn)子葉片140能夠由典型地容納在輪轂130中 的傾斜驅(qū)動(dòng)器(pitch drive) 150調(diào)整。風(fēng)力渦輪機(jī)100還包括至少一個(gè) 傳感器190。中得出它們的特性。因此，在每個(gè)例子中并未列舉細(xì)節(jié)。 圖2顯示了本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的原理圖，其中風(fēng)力渦 輪機(jī)的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)被用于在制動(dòng)事件中轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)子的動(dòng)能。為了將轉(zhuǎn) 動(dòng)的轉(zhuǎn)子停止在其主旋轉(zhuǎn)面內(nèi)預(yù)先規(guī)定或預(yù)先決定的角位置處，風(fēng)力 渦輪機(jī)的發(fā)電機(jī)225的扭矩被用來(lái)減速轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子260,與此同時(shí)將 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)能輸送給發(fā)電機(jī)。為了降低轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，發(fā)電機(jī)225的扭 矩通過(guò)控制單元250和變頻器280控制。減速率是發(fā)電機(jī)扭矩的函數(shù)。 在制動(dòng)期間，能量被輸送進(jìn)電網(wǎng)270。在常規(guī)的風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)中， 當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于某個(gè)轉(zhuǎn)速即所謂的聯(lián)接速度(coupling speed)或接通轉(zhuǎn) 速(cut-in-frequency)時(shí)，發(fā)電機(jī)從電網(wǎng)270分離。這使用變頻器280來(lái) 實(shí)現(xiàn)。這種行為會(huì)與所需的受控轉(zhuǎn)子減速?zèng)_突，該受控轉(zhuǎn)子減速利用 發(fā)電機(jī)扭矩控制直到速度非常低或靜止。相應(yīng)地，在當(dāng)前實(shí)施例中， 發(fā)電機(jī)一直連接在電網(wǎng)270上直到靜止。因此，根據(jù)這些要求，風(fēng)力 渦輪機(jī)的控制部分適于運(yùn)行適于控制變頻器的程序。 在通過(guò)控制面板225選擇減速直至靜止的選項(xiàng)的情形 下，控制單元將保持發(fā)電機(jī)聯(lián)接到電網(wǎng)270上直到轉(zhuǎn)子260靜止。在 轉(zhuǎn)子減速過(guò)程中，典型地發(fā)電機(jī)扭矩、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子的角位置通過(guò)聯(lián)接 到控制單元250上的檢測(cè)裝置275， 285, 290(例如傳感器)監(jiān)控。用于 監(jiān)控的適當(dāng)?shù)谋O(jiān)控裝置和方法已為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知。根據(jù)預(yù)定的 目標(biāo)轉(zhuǎn)子角位置，控制單元250控制由發(fā)電機(jī)通過(guò)軸和齒輪箱210施 加到轉(zhuǎn)子上的扭矩。在減速期間，控制單元250基于監(jiān)控到的數(shù)據(jù)， 尤其是轉(zhuǎn)子的當(dāng)前位置和轉(zhuǎn)速來(lái)計(jì)算估計(jì)的轉(zhuǎn)子靜止位置。出于這個(gè) 目的，控制單元適于運(yùn)行專用程序。適當(dāng)?shù)姆椒ê退惴ㄒ褳楸绢I(lǐng)域技 術(shù)人員熟知?？刂茊卧€可包括一組存儲(chǔ)的預(yù)定參數(shù)，這些參數(shù)典型 地與來(lái)自預(yù)運(yùn)行測(cè)試或先前的制動(dòng)事件的實(shí)-驗(yàn)制動(dòng)數(shù)據(jù)有關(guān)，并在計(jì) 算中被考慮在內(nèi)。如果控制單元確定計(jì)算的估計(jì)靜止位置偏離了預(yù)定 角位置，為了增大或降低減速率，控制單元250通過(guò)變頻器280調(diào)節(jié) 發(fā)電機(jī)的扭矩。此過(guò)程持續(xù)地或以頻繁的時(shí)間間隔如0.1至0.5秒實(shí)
6現(xiàn)。當(dāng)估計(jì)的靜止位置符合預(yù)定位置時(shí)，減速率即發(fā)電機(jī)扭矩保持恒 定。當(dāng)轉(zhuǎn)子速度已經(jīng)降低到預(yù)定值時(shí)，發(fā)電機(jī)扭矩被控制單元降低以 便能夠平穩(wěn)轉(zhuǎn)換到靜止?fàn)顟B(tài)。在已確定轉(zhuǎn)子的預(yù)定角速度后，可接合鎖止機(jī)構(gòu)220, 例如，通過(guò)轉(zhuǎn)子輪轂中的螺母使液動(dòng)螺栓連接到風(fēng)力渦輪機(jī)短艙的堅(jiān) 固零件上。最終，在應(yīng)用此鎖止之前、之后或替代應(yīng)用該鎖止而應(yīng)用 第二制動(dòng)機(jī)構(gòu)如盤式制動(dòng)器。 —般來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)子的預(yù)定角位置必須在首次開(kāi)始風(fēng)力渦輪 機(jī)的運(yùn)行之前確定至少一次。也就是說(shuō)，在該處可以接合鎖止機(jī)構(gòu)的 角位置必須被確定并被存儲(chǔ)在風(fēng)力渦輪機(jī)的控制單元內(nèi)。為達(dá)到這一 點(diǎn)，在渦輪機(jī)組裝過(guò)程中可實(shí)施自學(xué)習(xí)過(guò)程，在該過(guò)程中確定此位置。 有多種方式來(lái)實(shí)施這樣的過(guò)程，本領(lǐng)域技術(shù)人員利用其知識(shí)可得出此 類方法'。舉個(gè)例子，由結(jié)構(gòu)性細(xì)節(jié)的知識(shí)可知，轉(zhuǎn)子可大致轉(zhuǎn)動(dòng)到已 知靠近目標(biāo)位置的角位置處。然后，通過(guò)調(diào)整葉片的傾斜，轉(zhuǎn)子能夠 緩慢地移動(dòng)到任一側(cè)，且轉(zhuǎn)子輪轂指向風(fēng)的方向。在緩慢移動(dòng)過(guò)程中， 持續(xù)地嘗試接合鎖止機(jī)構(gòu)。 一旦鎖止機(jī)構(gòu)祐j妻合，轉(zhuǎn)子的確切角位置 就被儲(chǔ)存在控制單元的存儲(chǔ)器中。為了進(jìn)一步提高精度，可重復(fù)該過(guò) 程，其間轉(zhuǎn)子從另 一個(gè)方向被移向找定的位置以便補(bǔ)償如由齒輪箱弓1 起的機(jī)械公差。 所述方法可應(yīng)用于帶或不帶傳動(dòng)系統(tǒng)的風(fēng)力渦輪機(jī)，例 如應(yīng)用于發(fā)電機(jī)不經(jīng)過(guò)中間齒輪箱直接聯(lián)接到轉(zhuǎn)子軸線上的風(fēng)力渦 輪機(jī)上。 全功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)結(jié)合永磁體發(fā)電機(jī)尤其適用于上述目的。 在用于發(fā)電機(jī)扭矩控制的另一備選方法中，在減速階段 之前或之中，控制單元計(jì)算路徑時(shí)間圖或速度時(shí)間圖。通過(guò)以特定時(shí) 間間隔探測(cè)轉(zhuǎn)子的當(dāng)前角位置或轉(zhuǎn)速，并計(jì)算此時(shí)與之前計(jì)算的目標(biāo) 值的偏差值，發(fā)電機(jī)扭矩由控制單元作為該偏差值的函數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。比例積分微分控制器(PID控制器)被用于該控制單元內(nèi)的計(jì)算。 上述制動(dòng)或定位風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子的方法也可通過(guò)使用盤式制動(dòng)器或渦流制動(dòng)器代替發(fā)電機(jī)作為扭矩產(chǎn)生單元來(lái)應(yīng)用。在這種情形下，控制單元以類似于上述當(dāng)使用發(fā)電機(jī)時(shí)的方式控制制動(dòng)力。此情況下減速率是制動(dòng)扭矩或制動(dòng)力的函數(shù)。 所述系統(tǒng)的 一 個(gè)優(yōu)點(diǎn)是控制單元可以改變制動(dòng)過(guò)程中施加的制動(dòng)力的大小。這樣，制動(dòng)過(guò)程在風(fēng)力渦輪機(jī)結(jié)構(gòu)中引起的不利效果如共振就能夠被有效地控制和避免。常規(guī)的制動(dòng)系統(tǒng)，例如盤式制動(dòng)器，由于使用具有固定強(qiáng)度的制動(dòng)力，未考慮可能的由制動(dòng)過(guò)程引起的類似共振的現(xiàn)象，因而經(jīng)常會(huì)引起不利的機(jī)械應(yīng)力，此時(shí)這一點(diǎn)尤為有用。相應(yīng)地，所述的系統(tǒng)還可以有利地應(yīng)用于常規(guī)制動(dòng)事件，且不僅限用于定位轉(zhuǎn)子的目的。因此，系統(tǒng)可用于替代或者補(bǔ)充常規(guī)的機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)。 在風(fēng)力渦輪機(jī)的正常運(yùn)行期間，即當(dāng)不意圖將轉(zhuǎn)子鎖定在預(yù)定位置處時(shí)，通過(guò)使用變頻器280，和常規(guī)系統(tǒng)中一樣，發(fā)電機(jī)將在低于聯(lián)接速度或接通速度時(shí)從電網(wǎng)270分離。為了在上述的此標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行模式和制動(dòng)與定位模式間切換，控制單元250和變頻器280被適應(yīng)。為此，變頻器和控制單元被適應(yīng)以便在低于預(yù)定的聯(lián)接速度時(shí)選擇性地將發(fā)電才幾連上電網(wǎng)或從電網(wǎng)分離。 在一個(gè)實(shí)施例中，優(yōu)選地從風(fēng)力渦輪變頻器的中間電路可將輸送進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的能量的至少一部分供給或者輸送給控制單元。這種情形之下，即使在電力故障期間、電源不可用的時(shí)候或出現(xiàn)故障時(shí)也可維持控制單元的控制功能。 圖3顯示了本發(fā)明的另一實(shí)施例，該實(shí)施例涉及具有用于帶液體靜壓或液壓傳動(dòng)系統(tǒng)200的風(fēng)力渦輪沖幾的上述制動(dòng)或定位功能的系統(tǒng)，其中轉(zhuǎn)子260的轉(zhuǎn)動(dòng)能由操作地連接到轉(zhuǎn)子上的泵系統(tǒng)205輸送至傳動(dòng)系統(tǒng)。根據(jù)由控制單元250確定的制動(dòng)要求，控制泵205
8來(lái)傳遞規(guī)定的制動(dòng)扭矩。如前一實(shí)施例所述，探測(cè)裝置275， 285， 290典型地用于探測(cè)扭矩、轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度和轉(zhuǎn)子的實(shí)際角速度。也可通過(guò)主動(dòng)地控制位于液壓系統(tǒng)的高壓部件265和低壓部件245之間的安全閥215,或通過(guò)在驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)225的液壓馬達(dá)或靜液力馬達(dá)200內(nèi)或多或少地消耗能量來(lái)調(diào)節(jié)泵205。通過(guò)調(diào)整由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)200施加在轉(zhuǎn)子260上的扭矩，轉(zhuǎn)子以期望的方式被減速并停止在預(yù)定角位置處以允許鎖止機(jī)構(gòu)的鎖定。除通過(guò)液壓或靜液力系統(tǒng)的能量傳遞(powertransmission)外，系統(tǒng)以和如上所述具有扭4成傳動(dòng)才幾構(gòu)的實(shí)施例相似的方式工作。作為在液壓馬達(dá)內(nèi)耗散能量的備選方案，可在蓄能器(未示出)或安全閥215內(nèi)耗散能量。 圖4顯示了由通過(guò)發(fā)電機(jī)225主動(dòng)地轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子而達(dá)成的本發(fā)明的另一實(shí)施例，其允許轉(zhuǎn)子260的規(guī)定定位。這通過(guò)借助于變頻器280將能量輸送進(jìn)發(fā)電機(jī)225來(lái)實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)地，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)且發(fā)電機(jī)臨時(shí)地和選擇性地用作電機(jī)。此過(guò)程通過(guò)控制單元250控制并由操作者輸入控制面板225的相應(yīng)輸入啟動(dòng)。風(fēng)力渦輪機(jī)的變頻器280和控制單元250適于用于此目的。被輸入電能的發(fā)電機(jī)然后可以被用來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)和定位包括具有規(guī)定速度、方向和扭矩的轉(zhuǎn)子的傳動(dòng)系統(tǒng)。用來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子的能量可取自電網(wǎng)270或蓄電器(未示出)。通過(guò)使用探測(cè)裝置275, 285， 290來(lái)探測(cè)諸如轉(zhuǎn)子角位置、轉(zhuǎn)動(dòng)速度和電機(jī)扭矩等參數(shù)，及通過(guò)控制單元250來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電機(jī)扭矩，轉(zhuǎn)子可被精確地定位在指定的角位置處，隨后可接合鎖止機(jī)構(gòu)220。 為了使風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)能夠被用作電機(jī)，必須對(duì)電氣系統(tǒng)的布局進(jìn)行更改。對(duì)于同步發(fā)電機(jī)，配備外部勵(lì)磁系統(tǒng)以使能夠在低速時(shí)勵(lì)磁。對(duì)于雙饋發(fā)電4幾，需要外部跳線或開(kāi)關(guān)來(lái)在發(fā)動(dòng)機(jī)用作電機(jī)的情況下使定子繞組短路。對(duì)于帶永磁體的發(fā)電機(jī)，不需對(duì)發(fā)電機(jī)作任何變更。在這種情形下，典型地僅需對(duì)變頻器280和控制單元進(jìn)行調(diào)整。
如果風(fēng)力渦輪機(jī)包括液壓或靜液力傳動(dòng)系統(tǒng)，來(lái)自蓄能
9器或輔助設(shè)備的能量可被用于以上述方式定位轉(zhuǎn)子。并且可使用來(lái)自被用作電機(jī)的發(fā)電機(jī)的能量。反過(guò)來(lái)，來(lái)自中間電路的能量可被用于專爭(zhēng)動(dòng)發(fā)電才幾。 上述實(shí)施例的其中一個(gè)有利方面是即使在非常平靜，風(fēng)力不足以令轉(zhuǎn)子離開(kāi)靜止位置的條件下，轉(zhuǎn)子也可被轉(zhuǎn)入可以應(yīng)用鎖止機(jī)構(gòu)的位置。此外，通過(guò)將發(fā)電機(jī)前向和后向地轉(zhuǎn)入測(cè)量位置，可以實(shí)現(xiàn)提早的(advanced)發(fā)電機(jī)校準(zhǔn)過(guò)程。同樣，在風(fēng)向不利期間，轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)也可由所述系統(tǒng)支持，而在長(zhǎng)期平靜的氣候條件下，轉(zhuǎn)子可臨時(shí)地緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)以避免在運(yùn)動(dòng)部件上出現(xiàn)累積的靜止痕跡。除此之外，還可以舍棄用于轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子的裝置，比如附加的電氣驅(qū)動(dòng)器。這些優(yōu)點(diǎn)的更大部分也是下述實(shí)施例的好處。 圖5顯示了本發(fā)明的另一個(gè)通過(guò)使用傾斜系統(tǒng)300涉及定位轉(zhuǎn)子260的實(shí)施例。通過(guò)利用由風(fēng)施加的扭矩，轉(zhuǎn)子被引導(dǎo)到指定的位置處。在本實(shí)施例中，此過(guò)程被自動(dòng)執(zhí)行。出于此目的，為了將轉(zhuǎn)子引導(dǎo)或者轉(zhuǎn)動(dòng)到預(yù)定的適合接合轉(zhuǎn)子鎖止機(jī)構(gòu)220的角位置，控制單元250被適于控制至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的傾斜角，以便在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生風(fēng)生扭矩。操縱風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片的傾斜角的機(jī)構(gòu)是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的。作為開(kāi)放性實(shí)例，為了維護(hù)，轉(zhuǎn)子處于靜止?fàn)顟B(tài)并應(yīng)被定位在預(yù)定角位置處。在這種情形下，操作人員向控制面板255輸入相應(yīng)的指令，指令從該控制面板255傳遞到控制單元250。該控制單元適于運(yùn)行目的在于通過(guò)控制傾斜角將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)到指定位置處的專用程序。根據(jù)由例如可包括扭矩傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器275, 285的檢測(cè)裝置獲得的風(fēng)力渦輪機(jī)的當(dāng)前運(yùn)行參數(shù)以及當(dāng)前風(fēng)速，程序計(jì)算用于一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的傾斜角。計(jì)算該角度是為了在轉(zhuǎn)子上的產(chǎn)生以預(yù)定轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子進(jìn)入預(yù)定角位置方向的風(fēng)生扭矩。在此過(guò)程中，基于傳感器數(shù)據(jù)和可選的預(yù)定參數(shù)，計(jì)算估計(jì)的靜止位置，并且如果估計(jì)的靜止位置偏離預(yù)定角位置，則修正該至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的傾斜角。以這種方式，轉(zhuǎn)子能夠被精確地定位在指定的角位置處，隨后將接合鎖止機(jī)構(gòu)220。所述的方法也可用于減速例如制動(dòng)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子或者低速運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子。 在用于傾斜角計(jì)算的另一備選方法中，在減速階段之前或之中，控制單元計(jì)算路徑時(shí)間圖或速度時(shí)間圖。通過(guò)以特定的時(shí)間間隔探測(cè)轉(zhuǎn)子的當(dāng)前角位置或轉(zhuǎn)速，并計(jì)算此時(shí)與以前計(jì)算的目標(biāo)值的偏差值，由控制單元將至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的傾斜角作為偏差值的函數(shù)進(jìn)行修正。用于此目標(biāo)的適當(dāng)方法和算法對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是熟知的。典型地，比例積分微分控制器(PID控制器)被用于控制單元內(nèi)的計(jì)算。以上述方式，有多種備選方案用于到達(dá)轉(zhuǎn)子的預(yù)定角位置。如果轉(zhuǎn)子最初處于靜止位置，可使用風(fēng)力對(duì)其進(jìn)行加速和定位。備選地，如果在啟動(dòng)上述過(guò)程之前轉(zhuǎn)子正在轉(zhuǎn)動(dòng)，則可通過(guò)使用由風(fēng)施加的扭矩來(lái)減速或者制動(dòng)。有鑒于此，控制單元250的控制程序適于應(yīng)用不同的策略來(lái)控制至少 一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的傾斜。
權(quán)利要求
1. 一種風(fēng)力渦輪機(jī)的定位方法，包括-在轉(zhuǎn)子的主旋轉(zhuǎn)面內(nèi)規(guī)定預(yù)定角位置；-控制所述轉(zhuǎn)子的減速率，以便將所述轉(zhuǎn)子停在所述預(yù)定角位置處。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述風(fēng)力渦輪機(jī)包 括發(fā)電機(jī)以產(chǎn)生電力，所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)能被輸送進(jìn)所述發(fā)電機(jī)，且所 述減速率是該發(fā)電機(jī)扭矩的函數(shù)。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述風(fēng)力渦輪機(jī)包 括制動(dòng)器，所述轉(zhuǎn)子的所述轉(zhuǎn)動(dòng)能在所述制動(dòng)器中被庫(kù)4散，且所述減 速率是該制動(dòng)扭矩的函數(shù)。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述制動(dòng)器選自包 括盤式制動(dòng)器和渦流制動(dòng)器的組。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括將所述轉(zhuǎn)子的旋 轉(zhuǎn)能輸送進(jìn)所述風(fēng)力渦輪機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)，從而以受控的率使所述轉(zhuǎn)子 減速，其特征在于，所述傳動(dòng)系統(tǒng)選自包括液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和靜液壓傳 動(dòng)系統(tǒng)的組。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子的所述轉(zhuǎn) 動(dòng)能在所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的閥中被耗散。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括接 合鎖止機(jī)構(gòu)以確保該停止的轉(zhuǎn)子處于所述預(yù)定角位置處。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，控制減速率包括探 測(cè)所述轉(zhuǎn)子在特定時(shí)間的角位置，計(jì)算此刻與先前計(jì)算的目標(biāo)值的偏 差值，以及調(diào)整作為偏差值的函數(shù)的減速率。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，通過(guò)比例積分樣i分 控制器來(lái)進(jìn)行減速率控制。
10. —種適于實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至9的方法的風(fēng)力渦輪機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的制動(dòng)和定位系統(tǒng)，具體而言，一種定位風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子的方法包括在轉(zhuǎn)子的主旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)規(guī)定預(yù)定角位置以及控制轉(zhuǎn)子的減速率，以便將轉(zhuǎn)子停在預(yù)定角位置處。
文檔編號(hào)F03D7/02GK101463798SQ20081018867
公開(kāi)日2009年6月24日 申請(qǐng)日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月19日
發(fā)明者H·肖爾特-瓦辛克, J·J·尼斯 申請(qǐng)人:通用電氣公司