專利名稱：用于運行風輪葉片調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置的方法
用于運行風輪葉片調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置的方法本發(fā)明涉及一種用于運行風力發(fā)電設(shè)備的風輪葉片調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置的方法，其中通過主供電裝置為電工作負載供電并且在主供電裝置失效時通過電能存儲裝置供電。此外， 本發(fā)明涉及一種用于風力發(fā)電設(shè)備的風輪葉片調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置。在現(xiàn)代的風力發(fā)電設(shè)備中通過風輪葉片角度的改變實現(xiàn)功率和轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，為了調(diào)節(jié)風輪葉片角度使用變槳系統(tǒng)。在此通常是指液壓的或電氣的系統(tǒng)。一般來講葉片角度的調(diào)節(jié)也被用于停機和故障停機，因此變槳系統(tǒng)是風力發(fā)電設(shè)備的主要制動系統(tǒng)。為了確保變槳系統(tǒng)的可用性使用電能存儲裝置，該電能存儲裝置在主要能量供應(yīng)裝置失效的情況下為變槳系統(tǒng)的驅(qū)動器提供能量。在電變槳系統(tǒng)中通常將蓄電池(電池)作為電能存儲裝置使用，其中使用監(jiān)測裝置以確保蓄電池的安全性和可用性。通常這將通過電壓監(jiān)測繼電器實現(xiàn)，其在低電壓的情況下向上級控制裝置發(fā)出通知。同樣可行的是，連續(xù)測量電壓并根據(jù)電壓值對蓄電池的狀態(tài)作出描述。此外常見的是，通過使風力發(fā)電設(shè)備停止并且通過蓄電池運行風輪葉片來以周期性的間隔測試電池的功能。以上所述方法都不允許在設(shè)備工作運行中對蓄電池的健康狀態(tài)和/或充電狀態(tài)作出準確描述。以上所述方法的缺點特別在于，在使用電壓監(jiān)測繼電器時只注意到了蓄電池的電平。這只允許了對蓄電池健康狀態(tài)和充電狀態(tài)進行有限的描述。在蓄電池被加載葉片調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置的電動機負荷的情況中電平也只有有限的描述表現(xiàn)力，因為負荷率通常不是恒定的。此外在連續(xù)監(jiān)測蓄電池電壓時存在像電壓監(jiān)測繼電器同樣的問題。雖然上述方法在停止設(shè)備時可獲得有說服力的健康狀態(tài)，但其可用性會因裝備的停止被影響。由DE 102 01 136 Cl可知一種用于評估帶有至少兩組平行的電池組的電池支持的供電設(shè)備中的電池狀態(tài)的方法，電池組根據(jù)充電狀態(tài)交替地為負載提供能量或者由發(fā)電機再次充電。對第一次在供電設(shè)備中使用的已充電的電池，在供電設(shè)備斷開后借助控制單元自動地在逐步的放電循環(huán)中在放電電阻上記錄穩(wěn)定電壓的放電特征曲線。為了記錄當前的穩(wěn)定電壓放電特征曲線，這種逐步的放電循環(huán)在所確定的時間點上被重復(fù)。此外由之前確定的保留時間和在第一次測量中由穩(wěn)定電壓當前的放電特征曲線獲得的放電終端電壓得出警戒穩(wěn)定電壓，該警戒穩(wěn)定電壓是一個關(guān)于電池中當時還殘存的剩余電能的量度，當其在負荷運行時達到時就向供電設(shè)備的工作人員報警。這種供電設(shè)備建立了不間斷的供電，因此電池不用于應(yīng)急供電，而是實現(xiàn)設(shè)備的基礎(chǔ)功能。這就導(dǎo)致，必須設(shè)置多個電池，其中總有至少一個與負載耦連。這種已知的供電設(shè)備相對較貴。此外每個電池的狀態(tài)必須分別獲取，因此檢測完所有電池的狀態(tài)會持續(xù)相對長的時間。由此出發(fā)，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，能夠以盡可能成本低廉的方式擴展開頭所述的方法從而進行有說服力的電能存儲裝置檢測。此外此方法應(yīng)當能夠相對快地執(zhí)行。按照本發(fā)明這項技術(shù)問題通過按照權(quán)利要求1所述的方法和通過按照權(quán)利要求 13所述的風輪葉片調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置來解決。本發(fā)明優(yōu)選的擴展設(shè)計在從屬權(quán)利要求中給出。按照本發(fā)明的用于運行風力發(fā)電設(shè)備的風輪葉片調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置的方法包括這個方法步驟，即通過主供電裝置為電工作負載供電并且在主供電裝置失效時通過電能存儲裝置供電。此方法的擴展設(shè)計特別在于，電能存儲裝置借助充電器充電，并且電能存儲裝置以連續(xù)的時間間隔暫時與充電器分離并且由電試驗負載加載，其中，監(jiān)測由此引起的即通過用試驗負載對與充電器分離的電能存儲裝置的加載引起的電能存儲裝置的放電。按照本發(fā)明的方法可僅僅通過唯一的電能存儲裝置施行，因此附加的電能存儲裝置的成本可被節(jié)省。盡管附加地需要充電器，但是其成本明顯低于適合用于運行風力發(fā)電設(shè)備的葉片角調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置的至少一個電動機的附加電能存儲裝置。因為尤其是只檢測一個電能存儲裝置，所以按照本發(fā)明的方法還相對較快。通過對電能存儲裝置放電的監(jiān)測能夠確定電能存儲裝置的狀態(tài)。因此優(yōu)選在所監(jiān)測的電能存儲裝置放電的基礎(chǔ)上測定電能存儲裝置的充電狀態(tài)(S0C:state of charge的英文縮寫)和/或健康狀態(tài)(SOH =State of health的英文縮寫)。電能存儲裝置與充電器暫時的分離優(yōu)選周期性地實現(xiàn)。尤其是當工作負載由主供電裝置供應(yīng)電能時，工作負載與電能存儲裝置電脫耦。主供電裝置優(yōu)選指的是電網(wǎng)，尤其是交流電網(wǎng)。但是備選地，該主供電裝置也可以通過直流電電網(wǎng)構(gòu)成。例如此電網(wǎng)可以是風力發(fā)電設(shè)備的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)或外部網(wǎng)絡(luò)，例如風場電網(wǎng)或公共的供電網(wǎng)絡(luò)。尤其附加于主供電裝置設(shè)置充電器。但是此充電器優(yōu)選由主供電裝置供電。在充電過程中，此充電器向電能存儲裝置輸入充電電流和/或在電能存儲裝置上施加充電電壓。優(yōu)選地，此充電器尤其根據(jù)電能存儲裝置的充電狀態(tài)來控制和調(diào)節(jié)向電能存儲裝置輸入的充電電流和/或施加在電能存儲裝置上的充電電壓。按照本發(fā)明的一種設(shè)計方案，對電能存儲裝置放電的監(jiān)測包括在試驗負載上下降的電壓的測量和/或輸入或流過試驗負載的電流的測量。優(yōu)選由測量的電壓和/或電流確定和/或描繪一個或至少一個放電特征曲線。放電特征曲線尤其包含多個與時間有關(guān)的電壓測量值和/或電流測量值。尤其將放電特征曲線保存在存儲器中。電能存儲裝置的健康狀況優(yōu)選基于放電特征曲線確定。因為這種放電在連續(xù)的時間間隔內(nèi)被重復(fù)地執(zhí)行和監(jiān)測，所以優(yōu)選確定多個健康狀態(tài)，從中尤其確定健康狀態(tài)隨時間的變化。優(yōu)選基于健康狀態(tài)隨時間的變化執(zhí)行或計劃電能存儲裝置與狀態(tài)有關(guān)的更換。試驗負載優(yōu)選是功率電阻，其特別是歐姆電阻。試驗負載優(yōu)選是恒定的。電能存儲裝置優(yōu)選具有一個或多個蓄電池或由這個或這些蓄電池構(gòu)成。工作負載尤其包含至少一個與至少一個風輪葉片耦連的電動機或通過其構(gòu)成，風輪葉片借助該電動機圍繞葉片軸線旋轉(zhuǎn)。電動機和風輪葉片之間的耦連優(yōu)選是機械式的。 電動機尤其設(shè)計成直流電動機或例如形式為多相電機的交流電動機。作為按照本發(fā)明的方法的備選方案，使用在循環(huán)的間隔內(nèi)給電池加載電阻負荷的充電器應(yīng)該是可行的。在加載的過程中測量負載電阻上的電壓降并且由此獲得對電池狀態(tài)的描述。通過充電器對蓄電池的加載按照現(xiàn)在的知識水平只允許非常短且能量強度較小的放電，這使其說服力非常有限。因此按照本發(fā)明用試驗負載對電能存儲裝置的加載優(yōu)選在充電器之外進行。試驗負載尤其設(shè)計在充電器外部。此外本發(fā)明涉及一種用于風力發(fā)電設(shè)備的風輪葉片調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置，其具有電工作
5負載，其由或者能夠由主供電裝置供電，風輪葉片調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置還具有能夠與工作負載電耦連的電能存儲裝置，在主供電裝置失效時借助或者能夠借助電能存儲裝置為工作負載供電，風輪葉片調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置還具有電開關(guān)裝置，在主供電裝置失效時借助或者能夠借助開關(guān)裝置使電能存儲裝置與工作負載耦連。風輪葉片調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置的擴展設(shè)計尤其在于電能存儲裝置借助或者能夠借助充電器充電，并且電能存儲裝置能夠借助開關(guān)裝置以連續(xù)的時間間隔暫時的與充電器分離并由電試驗負載加載，其中，借助評估裝置監(jiān)測或者能夠監(jiān)測由此引起的電能存儲裝置的放電。按照本發(fā)明的方法尤其通過按照本發(fā)明的風輪葉片調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置執(zhí)行。該風輪葉片調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置和/或其特征因此可以根據(jù)所有與按照本發(fā)明的方法相關(guān)聯(lián)地描述過的設(shè)計方案進行擴展設(shè)計。相應(yīng)的設(shè)計方案反過來同樣適用于按本發(fā)明所述的方法。電能存儲裝置能夠借助開關(guān)裝置優(yōu)選周期性地與充電器分離并且由電試驗負載加載，因此連續(xù)的時間間隔尤其是恒定的或基本上恒定。因此可以施行和監(jiān)測電能存儲裝置周期性的放電。在工作負載由或者能夠由主供電裝置供電時，此工作負載優(yōu)選與電能存儲裝置電脫耦或可與其電脫耦。充電器尤其由或者能夠由主供電裝置供電。為此，充電器優(yōu)選與或者能夠與主供電裝置電耦連。充電器優(yōu)選的可向電能存儲裝置輸入充電電流和/或在電能存儲裝置上施加充電電壓。向電能存儲裝置輸入的充電電流和/或在電能存儲裝置上施加的充電電壓優(yōu)選可借助充電器尤其根據(jù)電能存儲裝置的充電狀態(tài)進行控制或調(diào)節(jié)。電能存儲裝置優(yōu)選具有一個或多個蓄電池或由這個或這些蓄電池構(gòu)成。工作負載尤其包含至少一個與至少一個風輪葉片耦連的電動機或通過其構(gòu)成，風輪葉片借助電動機圍繞葉片軸線旋轉(zhuǎn)或者可以旋轉(zhuǎn)。電動機和風輪葉片之間的耦連優(yōu)選是機械式的。按照本發(fā)明的一種設(shè)計方案，工作負載通過變流器的中間連接與主供電裝置電耦連。此變流器優(yōu)選包括整流器、輸出級以及連接在整流器和輸出級之間的中間電路，該中間電路尤其包含電容器。輸出級例如是逆變器、直流調(diào)節(jié)器或用以為電動機提供可控的直流電流或交流電流的其它設(shè)備。通過本發(fā)明可以實現(xiàn)對電能存儲裝置的狀態(tài)，特別是充電狀態(tài)和/或健康狀態(tài)的確定，而在此不用降低風力發(fā)電設(shè)備的可用性。為此，電能存儲裝置優(yōu)選以周期性的間隔與充電器分離并且由功率電阻加載。在加載過程中測量電壓和電流并以放電特征曲線的形式描繪出來。根據(jù)此放電特征曲線可以確定電能存儲裝置的充電狀態(tài)和/或健康狀態(tài)。因為放電每一次都在相同的條件下進行，可以通過該隨時間變化的放電特征曲線跟蹤健康狀態(tài)的發(fā)展并且計劃蓄電池與狀態(tài)有關(guān)的更換。對電能存儲裝置的檢查能夠在風力發(fā)電設(shè)備的連續(xù)運行中進行，由此避免了風力發(fā)電設(shè)備可用性的損失。電能存儲裝置優(yōu)選是蓄電池或電池。以下參照附圖借助優(yōu)選實施形式闡述本發(fā)明。在附圖中

圖1是風力發(fā)電設(shè)備的示意圖；圖2是按照本發(fā)明一種實施形式的葉片角調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置的示意方框圖和圖3是風能設(shè)備的風輪的示意平面圖。圖1中顯示了風力發(fā)電設(shè)備1的示意圖，其包括豎立在基座2上的塔筒3，在塔筒3遠離基座2的一端安裝有機艙4。機艙4包含有支架(機架)5，風輪6可旋轉(zhuǎn)地支承在支架上，風輪具有風輪輪轂7和多個與其相連的風輪葉片8、9和10 (在圖3中也可見)。風輪 6與發(fā)電機11機械地耦連，發(fā)電機11安裝在機艙4內(nèi)并且固定在機架5上。在風輪輪轂7中安裝有變槳系統(tǒng)12，其包括帶有應(yīng)急供電裝置13的葉片角調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置14，其中風輪葉片8、9和10能夠借助葉片角調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置14圍繞它們各自的縱軸線15、16或17相對風輪輪轂7旋轉(zhuǎn)(在圖3中也可見)。風輪6通過風力18圍繞風輪軸線19旋轉(zhuǎn)。圖3示出風輪6的示意平面圖，因此可以看到三個風輪葉片8、9和10。在圖2中可見的是葉片角調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置14及其附屬的應(yīng)急供電裝置13的示意圖，該應(yīng)急供電裝置包括通過電氣開關(guān)21與充電器22導(dǎo)電連接或可連接的蓄電池20。葉片角調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置14包括與風輪葉片8機械式耦連的電動機23，因此風輪葉片8可借助電動機23圍繞葉片軸線15旋轉(zhuǎn)。電動機23通過電開關(guān)M的中間連接與變流器25電耦連或可電耦連，變流器25與主供電裝置沈?qū)щ娺B接并且由其供電。變流器25包含整流器 35、輸出級36和連接在整流器35與輸出級36之間的帶有電容器的直流電壓中間電路37。 輸出級36例如是逆變器或直流調(diào)節(jié)器。因為電動機23按照這種實施形式設(shè)計成直流電動機，所以附圖標記36表示直流調(diào)節(jié)器或用以為電動機提供可控的直流電流的其它設(shè)備。變流器25與控制器27耦連，借助控制器27控制變流器25以使風輪葉片8圍繞葉片軸線15 旋轉(zhuǎn)。電動機23通過電開關(guān)觀與蓄電池20電耦連或可電耦連。此外充電器22與主供電裝置沈?qū)щ姷叵噙B并且由其供電。蓄電池20可以通過電開關(guān)四由與測量單元31耦連的功率電阻30加載，借助測量單元31可以測量施加在功率電阻30上的電壓U和流過功率電阻30的電流I。測量單元 31與評估裝置32耦連，借助評估裝置32可由所測量的電壓和/或所測量的電流隨時間的變化確定放電特征曲線33，該放電特征曲線33僅僅示意性地示出。評估裝置32可以在放電特征曲線33的基礎(chǔ)上確定蓄電池20的健康狀態(tài)(SOH)。開關(guān)21、24、觀和四是電氣開關(guān)裝置34的一部分，借助電開關(guān)裝置34可以電操控這些開關(guān)。開關(guān)21、24、觀和四在此可分別設(shè)計成繼電器或晶體管。開關(guān)裝置34借助控制器27或借助獨立的控制器被控制。在正常工作中，也就是說在主供電裝置沈可用時，開關(guān)M閉合，而開關(guān)觀打開。 因此電動機23通過變流器25的中間連接只由主供電裝置沈供電。此外為了給蓄電池20 充電，開關(guān)21閉合，因此蓄電池20通過充電器22充電或能被其充電，并且開關(guān)四優(yōu)選是打開的。充電器22在此優(yōu)選根據(jù)蓄電池20的充電狀態(tài)控制施加在蓄電池20上的充電電壓UL和/或輸入蓄電池20的充電電流IL。為了檢查蓄電池20的健康狀態(tài)，在開關(guān)觀開啟時打開開關(guān)21，而閉合開關(guān)四。蓄電池20現(xiàn)在通過功率電阻30放電，這由通過測量單元31中間連接的評估裝置32監(jiān)測。若檢測到健康狀態(tài)，則再打開開關(guān)四，而閉合開關(guān)21。附圖標記清單1.風力發(fā)電設(shè)備2.基座3.塔筒
4.機艙5.機架/支架6.風輪7.風輪輪轂8.風輪葉片9.風輪葉片10.風輪葉片11.發(fā)電機12.變槳系統(tǒng)13.應(yīng)急供電裝置14.葉片角調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置15.葉片軸線16.葉片軸線17.葉片軸線18.風19.風輪軸線20.蓄電池21.開關(guān)22.充電器23.電動機24.開關(guān)25.變流器26.主供電裝置27.控制器28.開關(guān)29.開關(guān)30.功率電阻31.測量單元32.評估裝置33.放電特征曲線34.開關(guān)裝置35.整流器36.輸出級37.中間電路I流過功率電阻的電流U在功率電阻上的電壓IL充電電流UL充電電壓
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權(quán)利要求
1.一種用于運行風力發(fā)電設(shè)備的風輪葉片調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置的方法，其中，-通過主供電裝置06)為電工作負載供電并且在所述主供電裝置失效時通過電能存儲裝置OO)供電，其特征在于，-所述電能存儲裝置OO)借助充電器02)充電，-所述電能存儲裝置OO)以連續(xù)的時間間隔暫時與所述充電器02)分離并且由電試驗負載(30)加載，其中，監(jiān)測由此引起的所述電能存儲裝置OO)的放電。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述電能存儲裝置OO)與所述充電器 (22)暫時的分離周期性地進行。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，當所述工作負載03)由所述主供電裝置06)供電時，所述工作負載03)與所述電能存儲裝置OO)電脫耦。
4.按照之前所述的權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述充電器0 由所述主供電裝置06)供電。
5.按照之前所述的權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述充電器0 根據(jù)所述電能存儲裝置OO)的充電狀態(tài)來控制或調(diào)節(jié)輸入所述電能存儲裝置OO)的充電電流(IL) 和/或施加在所述電能存儲裝置上的充電電壓(UL)。
6.按照之前所述的權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，對所述電能存儲裝置OO) 放電的監(jiān)測包含對在所述試驗負載(30)上的電壓降(U)和/或輸入所述試驗負載(30)的電流(I)的測量。
7.按照權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，由所測電壓⑶和/或所測電流⑴得到放電特征曲線(33)。
8.按照權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在所述放電特征曲線(33)的基礎(chǔ)上確定所述電能存儲裝置OO)的健康狀態(tài)。
9.按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，基于所述健康狀態(tài)隨時間的變化進行或計劃所述電能存儲裝置OO)與狀態(tài)有關(guān)的更換。
10.按照之前所述的權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述試驗負載是功率電阻 (30)。
11.按照之前所述的權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述電能存儲裝置包含一個或多個蓄電池00)。
12.按照之前所述的權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述工作負載包含至少一個與至少一個風輪葉片⑶耦連的電動機(23)，風輪葉片⑶借助所述電動機03)圍繞葉片軸線(15)旋轉(zhuǎn)。
13.一種用于風力發(fā)電設(shè)備的風輪葉片調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置，具有-電工作負載(23)，其由或者能夠由主供電裝置06)供電，-能夠與所述工作負載電耦連的電能存儲裝置(20)，在所述主供電裝置06)失效時借助或者能夠借助所述電能存儲裝置OO)為所述工作負載03)供電，-電開關(guān)裝置(34)，在所述主供電裝置06)失效時借助或者能夠借助所述開關(guān)裝置 (34)使所述電能存儲裝置OO)與所述工作負載耦連，其特征在于，-所述電能存儲裝置00)借助或者能夠借助充電器02)充電，-所述電能存儲裝置OO)能夠借助所述開關(guān)裝置(34)以連續(xù)的時間間隔暫時的與所述充電器02)分離并由電試驗負載(30)加載，其中，借助評估裝置(32)監(jiān)測或者能夠監(jiān)測由此引起的所述電能存儲裝置OO)的放電。
14.按照權(quán)利要求13所述的風輪葉片調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置，其特征在于，所述連續(xù)的時間間隔是恒定的或基本恒定的。
15.按照權(quán)利要求13或14所述的風輪葉片調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置，其特征在于，當所述工作負載由或者能夠由所述主供電裝置06)供電時，所述工作負載與所述電能存儲裝置OO)電脫耦。
16.按照權(quán)利要求13至15之一所述的風輪葉片調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置，其特征在于，所述充電器0 由或者能夠由所述主供電裝置06)供電。
17.按照權(quán)利要求13至16之一所述的風輪葉片調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置，其特征在于，借助所述充電器0 根據(jù)或者能夠根據(jù)所述電能存儲裝置OO)的充電狀態(tài)來控制或調(diào)節(jié)輸入所述電能存儲裝置OO)的充電電流(IL)和/或施加在所述電能存儲裝置OO)上的充電電壓 (UL)。
18.按照權(quán)利要求13至17之一所述的風輪葉片調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置，其特征在于，所述電能存儲裝置包含一個或多個蓄電池00)。
19.按照權(quán)利要求13至18之一所述的風輪葉片調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置，其特征在于，所述工作負載包含至少一個與至少一個風輪葉片(8)耦連的電動機(23)，風輪葉片(8)借助或者能夠借助所述電動機03)圍繞葉片軸線(15)旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于運行風力發(fā)電設(shè)備的風輪葉片調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置的方法，其中通過主供電裝置(26)為電工作負載(23)供電并且在主供電裝置失效時通過電能存儲裝置(20)供電。電能存儲裝置(20)借助充電器(22)充電。此外，電能存儲裝置(20)以連續(xù)的時間間隔暫時與充電器(22)分離并且由電試驗負載(30)加載，其中，監(jiān)測由此引起的電能存儲裝置(20)的放電。
文檔編號F03D7/02GK102459887SQ201080028949
公開日2012年5月16日 申請日期2010年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月28日
發(fā)明者R.哈格多恩 申請人:Ssb風系統(tǒng)兩合公司