本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，特別涉及一種風(fēng)力渦輪機(jī)、風(fēng)力渦輪機(jī)的制動(dòng)系統(tǒng)和操作風(fēng)力渦輪機(jī)的方法。

背景技術(shù)：

風(fēng)力渦輪機(jī)包括具有定子和轉(zhuǎn)子的發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)可能以雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(doubly fed induction generator,DFIG)作為舉例。定子直接與公用電網(wǎng)連接，轉(zhuǎn)子通過交流-直流-交流變換器與公用電網(wǎng)連接。當(dāng)發(fā)電機(jī)處于功率產(chǎn)生模式時(shí)，變換器用于控制發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，使其與風(fēng)力渦輪機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)矩相匹配。如果突然發(fā)生電網(wǎng)損失事件或者變換器突然出現(xiàn)故障，變換器失去了控制電磁轉(zhuǎn)矩的能力，那么，電磁轉(zhuǎn)矩將在100-200毫秒內(nèi)降至零。與此相對(duì)的，當(dāng)僅僅是通過調(diào)節(jié)風(fēng)力渦輪機(jī)的多個(gè)葉片的槳距角以降低機(jī)械轉(zhuǎn)矩時(shí)，需要大約30-45秒才能將風(fēng)力渦輪機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)矩降至零。由于電磁轉(zhuǎn)矩的快速喪失以及機(jī)械轉(zhuǎn)矩的緩慢減小，即使以可行的最快速度調(diào)節(jié)風(fēng)力渦輪機(jī)的多個(gè)葉片的槳距角，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速仍然有可能增加至超過額定速度。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速過快、葉片的槳距角的快速調(diào)節(jié)以及推力的突然損失，導(dǎo)致風(fēng)力渦輪機(jī)部件上所承受的機(jī)械負(fù)荷較高，特別是對(duì)于塔架、葉片和輪轂等結(jié)構(gòu)。因此，對(duì)于承受電磁轉(zhuǎn)矩?fù)p失事件的設(shè)計(jì)需求，常常影響著大多數(shù)風(fēng)力渦輪機(jī)部件的設(shè)計(jì)，例如齒輪箱等；這些設(shè)計(jì)導(dǎo)致齒輪箱具有較大體積和較高成本。

因此，有必要提供一種解決以上問題的改進(jìn)系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

現(xiàn)在歸納本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面以便于本發(fā)明的基本理解，其中該歸納并不是本發(fā)明的擴(kuò)展性縱覽，且并非旨在標(biāo)識(shí)本發(fā)明的某些要素，也并非旨在劃出其范圍。相反，該歸納的主要目的是在下文呈現(xiàn)更詳細(xì)的描述之前用簡(jiǎn)化形式呈現(xiàn)本發(fā)明的一些概念。

本發(fā)明的一個(gè)方面在于提供一種風(fēng)力渦輪機(jī)的制動(dòng)系統(tǒng)，該風(fēng)力渦輪機(jī)包括具有定子和轉(zhuǎn)子的發(fā)電機(jī)、轉(zhuǎn)子側(cè)變流器、網(wǎng)側(cè)變流器以及電性耦合于轉(zhuǎn)子側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器之間的直流鏈路，該制動(dòng)系統(tǒng)包括：

主制動(dòng)電路，其與直流鏈路或者多個(gè)定子繞組電性耦合；

輔助制動(dòng)電路，其與多個(gè)轉(zhuǎn)子繞組電性耦合；及

控制器，其用于響應(yīng)發(fā)電機(jī)內(nèi)的電磁轉(zhuǎn)矩?fù)p失事件執(zhí)行以下步驟：

如果發(fā)生電網(wǎng)損失事件并且轉(zhuǎn)子側(cè)變流器未出現(xiàn)故障，啟動(dòng)主制動(dòng)電路以在發(fā)電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩；或者

如果未發(fā)生電網(wǎng)損失事件或者如果發(fā)生電網(wǎng)損失事件并且轉(zhuǎn)子側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器中的至少一者出現(xiàn)故障，啟動(dòng)輔助制動(dòng)電路以在發(fā)電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。

本發(fā)明的另一個(gè)方面在于提供一種操作風(fēng)力渦輪機(jī)的方法，該風(fēng)力渦輪機(jī)包括具有定子和轉(zhuǎn)子的發(fā)電機(jī)、轉(zhuǎn)子側(cè)變流器、網(wǎng)側(cè)變流器以及電性耦合于轉(zhuǎn)子側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器之間的直流鏈路，該方法包括：

響應(yīng)發(fā)電機(jī)內(nèi)的電磁轉(zhuǎn)矩?fù)p失事件；

(a)如果發(fā)生電網(wǎng)損失事件并且轉(zhuǎn)子側(cè)變流器未出現(xiàn)故障，啟動(dòng)主制動(dòng)電路以在發(fā)電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩；或者

(b)(i)如果未發(fā)生電網(wǎng)損失事件或者(ii)如果發(fā)生電網(wǎng)損失事件并且轉(zhuǎn)子側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器中的至少一者出現(xiàn)故障，啟動(dòng)與多個(gè)轉(zhuǎn)子繞組電性耦合的輔助制動(dòng)電路以在發(fā)電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。

本發(fā)明的再一個(gè)方面在于提供一種風(fēng)力渦輪機(jī)，其包括：

發(fā)電機(jī)，其包括定子和與風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片機(jī)械耦合的轉(zhuǎn)子；

主制動(dòng)電路，其與直流鏈路或者多個(gè)定子繞組電性耦合，該直流鏈路電性耦合于轉(zhuǎn)子側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器之間；

輔助制動(dòng)電路，其與多個(gè)轉(zhuǎn)子繞組電性耦合；及

控制器，其用于響應(yīng)發(fā)電機(jī)內(nèi)的電磁轉(zhuǎn)矩?fù)p失事件執(zhí)行以下步驟：

如果發(fā)生電網(wǎng)損失事件并且轉(zhuǎn)子側(cè)變流器未出現(xiàn)故障，啟動(dòng)主制動(dòng)電路以在發(fā)電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，或者

如果未發(fā)生電網(wǎng)損失事件或者如果發(fā)生電網(wǎng)損失事件并且轉(zhuǎn)子側(cè)變流器出現(xiàn)故障，啟動(dòng)輔助制動(dòng)電路以在發(fā)電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。

本發(fā)明實(shí)施方式提供的上述風(fēng)力渦輪機(jī)、風(fēng)力渦輪機(jī)的制動(dòng)系統(tǒng)及操作風(fēng)力渦輪機(jī)的方法，當(dāng)發(fā)生電磁轉(zhuǎn)矩?fù)p失事件時(shí)，可以通過啟動(dòng)主制動(dòng)電路或輔助制動(dòng)電路以在發(fā)電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，電磁轉(zhuǎn)矩是以較為平穩(wěn)的方式降為零，因此可以降低風(fēng)力渦輪機(jī)部件上的機(jī)械負(fù)荷。

附圖說明

當(dāng)參照附圖閱讀以下詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的這些和其它特征、方面及優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解，在附圖中，相同的元件標(biāo)號(hào)在全部附圖中用于表示相同的部件，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的具有制動(dòng)系統(tǒng)的風(fēng)力渦輪機(jī)的示意圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的具有制動(dòng)系統(tǒng)的風(fēng)力渦輪機(jī)的示意圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的輔助制動(dòng)電路的示意圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的輔助制動(dòng)電路的示意圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的輔助制動(dòng)電路的示意圖。

圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的操作風(fēng)力渦輪機(jī)的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

為幫助本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠確切地理解本發(fā)明所要求保護(hù)的主題，下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施方式。在以下對(duì)這些具體實(shí)施方式的 詳細(xì)描述中，本說明書對(duì)一些公知的功能或構(gòu)造不做詳細(xì)描述以避免不必要的細(xì)節(jié)而影響到本發(fā)明的披露。

除非另作定義，本權(quán)利要求書和說明書中所使用的技術(shù)術(shù)語或者科學(xué)術(shù)語應(yīng)當(dāng)為本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)具有一般技能的人士所理解的通常意義。本說明書以及權(quán)利要求書中所使用的“第一”、“第二”以及類似的詞語并不表示任何順序、數(shù)量或者重要性，而只是用來區(qū)分不同的組成部分。“一個(gè)”或者“一”等類似詞語并不表示數(shù)量限制，而是表示存在至少一個(gè)?！鞍ā被蛘摺熬哂小钡阮愃频脑~語意指出現(xiàn)在“包括”或者“具有”前面的元件或者物件涵蓋出現(xiàn)在“包括”或者“具有”后面列舉的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件?！斑B接”或者“相連”等類似的詞語并非限定于物理的或者機(jī)械的連接，而是可以包括電性的連接，不管是直接的還是間接的。此外，“電路”或者“電路系統(tǒng)”以及“控制器”等可以包括單一組件或者由多個(gè)主動(dòng)元件或者被動(dòng)元件直接或者間接相連的集合，例如一個(gè)或者多個(gè)集成電路芯片，以提供所對(duì)應(yīng)描述的功能。

圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的具有制動(dòng)系統(tǒng)900A的風(fēng)力渦輪機(jī)100的示意圖。風(fēng)力渦輪機(jī)100包括多個(gè)葉片14、主軸22、齒輪箱24、發(fā)電機(jī)16、轉(zhuǎn)子側(cè)變流器30、直流鏈路32、網(wǎng)側(cè)變流器34、第一開關(guān)元件80和第二開關(guān)元件82。直流鏈路32電性耦合在轉(zhuǎn)子側(cè)變流器30和網(wǎng)側(cè)變流器34之間。在一個(gè)非限定的示例中，直流鏈路32包括一個(gè)或多個(gè)電容器C1，用于將直流鏈路32的電壓波動(dòng)維持在較小。

發(fā)電機(jī)16包括定子106和轉(zhuǎn)子108。在一個(gè)非限定的示例中，發(fā)電機(jī)16為雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(doubly fed induction generator,DFIG)。主軸22與多個(gè)葉片14機(jī)械耦合，轉(zhuǎn)子108通過齒輪箱24與主軸22機(jī)械耦合。

定子106的多個(gè)繞組(以下簡(jiǎn)稱為“多個(gè)定子繞組”)通過第二開關(guān)元件82和第一開關(guān)元件80與公用電網(wǎng)12電性耦合。

轉(zhuǎn)子108的多個(gè)繞組(以下簡(jiǎn)稱為“多個(gè)轉(zhuǎn)子繞組”)通過轉(zhuǎn)子側(cè)變流器 30、直流鏈路32、網(wǎng)側(cè)變流器34和第一開關(guān)元件80與公用電網(wǎng)12電性耦合。網(wǎng)側(cè)變流器34電性耦合至第一開關(guān)元件80和第二開關(guān)元件82之間的連接點(diǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面提供的制動(dòng)系統(tǒng)900A用于在發(fā)電機(jī)16內(nèi)發(fā)生電磁轉(zhuǎn)矩?fù)p失事件時(shí)保護(hù)發(fā)電機(jī)16和齒輪箱24。制動(dòng)系統(tǒng)900A包括主制動(dòng)電路500A、輔助制動(dòng)電路600和控制器40。主制動(dòng)電路500A與直流鏈路32電性耦合。輔助制動(dòng)電路600與轉(zhuǎn)子108的多個(gè)繞組電性耦合。

控制器40用于響應(yīng)發(fā)電機(jī)16內(nèi)的電磁轉(zhuǎn)矩?fù)p失事件在發(fā)生電網(wǎng)損失事件并且轉(zhuǎn)子側(cè)變流器30未出現(xiàn)故障時(shí)啟動(dòng)主制動(dòng)電路500A，以在發(fā)電機(jī)16內(nèi)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。在一個(gè)非限定的實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)16內(nèi)發(fā)生的電磁轉(zhuǎn)矩?fù)p失事件可能是由于轉(zhuǎn)子側(cè)變流器30或網(wǎng)側(cè)變流器34故障、發(fā)電機(jī)16故障、第二開關(guān)元件82誤關(guān)斷、無定子電壓、電網(wǎng)損失事件等導(dǎo)致的。作為一個(gè)非限制性的示例，定子電壓傳感器和定子電流傳感器(未圖示)可以偵測(cè)電網(wǎng)損失事件，定子電壓傳感器偵測(cè)定子電壓，定子電流傳感器偵測(cè)定子電流；如果偵測(cè)到的定子電壓和偵測(cè)到的定子電流均大于或者小于預(yù)定值，則控制器40確定已經(jīng)發(fā)生了電網(wǎng)損失事件。

控制器40還用于響應(yīng)發(fā)電機(jī)16內(nèi)的電磁轉(zhuǎn)矩?fù)p失事件，在未發(fā)生電網(wǎng)損失事件時(shí)或者如果發(fā)生電網(wǎng)損失事件并且轉(zhuǎn)子側(cè)變流器30和網(wǎng)側(cè)變流器34中的至少一者出現(xiàn)故障時(shí)，啟動(dòng)輔助制動(dòng)電路600以在發(fā)電機(jī)16內(nèi)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。

在啟動(dòng)主制動(dòng)電路500A或者輔助制動(dòng)電路600之后，控制器40還用于調(diào)整多個(gè)葉片14的槳距角以降低轉(zhuǎn)子速度。制動(dòng)系統(tǒng)900還包括機(jī)械制動(dòng)器800。機(jī)械制動(dòng)器800與主軸22機(jī)械耦合。如果上述降低的轉(zhuǎn)子速度大于閾值，則控制器40還用于啟動(dòng)機(jī)械制動(dòng)器800以使風(fēng)力渦輪機(jī)100停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

在一個(gè)非限定的實(shí)施例中，機(jī)械制動(dòng)器800包括至少一個(gè)制動(dòng)塊804，將至少一個(gè)制動(dòng)塊804壓制于制動(dòng)盤802上，以引起制動(dòng)塊804和制動(dòng)盤802 之間的摩擦，從而使得主軸22的旋轉(zhuǎn)速度下降或者抑制主軸22的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。作為一個(gè)非限制性的示例，制動(dòng)塊804機(jī)械地壓制于制動(dòng)盤802上。

利用上面所描述的方法，如果發(fā)電機(jī)16內(nèi)發(fā)生電磁轉(zhuǎn)矩?fù)p失事件，可在發(fā)電機(jī)16中重新產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，而不是使發(fā)電機(jī)16的電磁轉(zhuǎn)矩立刻降至零，因此本發(fā)明實(shí)施例可以提供電制動(dòng)支持，這一額外的電制動(dòng)支持使得風(fēng)力渦輪機(jī)100可以以較為平穩(wěn)的方式停止運(yùn)轉(zhuǎn)。相對(duì)于電磁轉(zhuǎn)矩立刻降至零，本發(fā)明實(shí)施例可以顯著地降低風(fēng)力渦輪機(jī)100的機(jī)械部件上的負(fù)荷，也就降低了由電磁轉(zhuǎn)矩?fù)p失事件所引起的機(jī)械負(fù)荷。

具體而言，作為一個(gè)非限定的例子，主制動(dòng)電路500A包括轉(zhuǎn)子側(cè)開關(guān)元件52、轉(zhuǎn)子側(cè)電阻元件522和儲(chǔ)能元件526。轉(zhuǎn)子側(cè)電阻元件522和儲(chǔ)能元件526通過轉(zhuǎn)子側(cè)開關(guān)元件52與直流鏈路32電性耦合。

在一個(gè)非限定的示例中，轉(zhuǎn)子側(cè)電阻元件522可以包括電阻或者任何功率阻尼裝置(英文名稱為power damping device)，儲(chǔ)能元件526可以包括電池或者任何能量?jī)?chǔ)存裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，電池可能是可充電電池。

在一個(gè)實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)子側(cè)開關(guān)元件52包括第一直流斬波器520和第二直流斬波器524，轉(zhuǎn)子側(cè)電阻元件522通過第一直流斬波器520與直流鏈路32電性耦合，儲(chǔ)能元件526通過第二直流斬波器524與直流鏈路32電性耦合。

控制器40還用于響應(yīng)電網(wǎng)損失事件在發(fā)電機(jī)16的超同步模式期間控制轉(zhuǎn)子側(cè)開關(guān)元件52將轉(zhuǎn)子側(cè)電阻元件522和儲(chǔ)能元件526中的至少一者與直流鏈路32電性耦合，以在發(fā)電機(jī)16內(nèi)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。

控制器40還用于響應(yīng)電網(wǎng)損失事件在發(fā)電機(jī)16的次同步模式期間控制轉(zhuǎn)子側(cè)開關(guān)元件52將儲(chǔ)能元件526與直流鏈路32電性耦合，以在發(fā)電機(jī)16內(nèi)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。

在此需要說明的是，在風(fēng)力渦輪機(jī)100的正常運(yùn)轉(zhuǎn)期間，第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件80，82均處于導(dǎo)通狀態(tài)，如果發(fā)電機(jī)16以超同步模式運(yùn)轉(zhuǎn)， 則定子106的多個(gè)繞組通過第二開關(guān)元件82和第一開關(guān)元件80輸出電能至公用電網(wǎng)12，并且轉(zhuǎn)子108的多個(gè)繞組通過轉(zhuǎn)子側(cè)變流器30、直流鏈路32、網(wǎng)側(cè)變流器34和第一開關(guān)元件82輸出電能至公用電網(wǎng)12。也就是說，風(fēng)力渦輪機(jī)100實(shí)現(xiàn)了最高的電能輸出。

如果發(fā)電機(jī)16以次同步模式運(yùn)轉(zhuǎn)，則定子106的多個(gè)繞組通過第二開關(guān)元件82和第一開關(guān)元件80輸出電能至公用電網(wǎng)12，并且轉(zhuǎn)子108的多個(gè)繞組通過第一開關(guān)元件82、網(wǎng)側(cè)變流器34、直流鏈路32和轉(zhuǎn)子側(cè)變流器30從公用電網(wǎng)12獲取電能。也就是說，風(fēng)力渦輪機(jī)100輸出的電能有所降低了。

在操作中，控制器40還用于響應(yīng)電網(wǎng)損失事件，控制第一開關(guān)元件80將網(wǎng)側(cè)變流器34與公用電網(wǎng)12斷開連接。

控制器40還用于響應(yīng)電網(wǎng)損失事件，控制第二開關(guān)元件82將定子106的多個(gè)繞組(也可稱為多個(gè)定子繞組)與網(wǎng)側(cè)變流器34電性耦合，使得多個(gè)定子繞組的輸出電能通過第二開關(guān)元件82和網(wǎng)側(cè)變流器34傳輸至轉(zhuǎn)子側(cè)電阻元件522并在轉(zhuǎn)子側(cè)電阻元件522上消耗。

圖2是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的包括制動(dòng)系統(tǒng)900B的風(fēng)力渦輪機(jī)100的示意圖。圖2所示制動(dòng)系統(tǒng)900B與圖1所示制動(dòng)系統(tǒng)900A之間的區(qū)別在于制動(dòng)系統(tǒng)900B的主制動(dòng)電路500B與定子106的多個(gè)繞組電性耦合。

控制器40用于響應(yīng)發(fā)電機(jī)16內(nèi)發(fā)生的電磁轉(zhuǎn)矩?fù)p失事件，在發(fā)生電網(wǎng)損失事件并且轉(zhuǎn)子側(cè)變流器30未出現(xiàn)故障的情況下啟動(dòng)主制動(dòng)電路500B，以在發(fā)電機(jī)16內(nèi)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。

具體地，主制動(dòng)電路500B包括多個(gè)定子側(cè)開關(guān)元件54和多個(gè)定子側(cè)電阻元件56。多個(gè)定子側(cè)電阻元件56電性耦合于多個(gè)定子側(cè)開關(guān)元件54與地之間。在其他實(shí)施例中，多個(gè)定子側(cè)電阻元件56電性耦合于多個(gè)定子側(cè)開關(guān)元件54與預(yù)定電位之間。在一個(gè)非限定的例子中，每個(gè)定子側(cè)電阻元件56可以包括電阻或者任何功率阻尼裝置(英文名稱為power damping device)。

控制器40還用于響應(yīng)電網(wǎng)損失事件，控制第一開關(guān)元件80將定子106 的多個(gè)繞組和網(wǎng)側(cè)變流器34與公用電網(wǎng)12斷開連接。

控制器40還用于響應(yīng)電網(wǎng)損失事件，控制多個(gè)定子側(cè)開關(guān)元件54將對(duì)應(yīng)的多個(gè)定子側(cè)電阻元件56與對(duì)應(yīng)的多個(gè)定子繞組電性耦合，使得定子106的的多個(gè)繞組通過多個(gè)定子側(cè)開關(guān)元件54輸出電能至多個(gè)定子側(cè)電阻元件56。

控制器40還用于響應(yīng)電網(wǎng)損失事件控制第二開關(guān)元件82將定子106的多個(gè)繞組與網(wǎng)側(cè)變流器34電性耦合，使得在發(fā)電機(jī)16的超同步模式期間，轉(zhuǎn)子108的多個(gè)繞組輸出的電能通過轉(zhuǎn)子側(cè)變流器30、直流鏈路32、網(wǎng)側(cè)變流器34、第二開關(guān)元件82和多個(gè)定子側(cè)開關(guān)元件54傳輸至多個(gè)定子側(cè)電阻元件56并在多個(gè)定子側(cè)電阻元件56上消耗，并且在發(fā)電機(jī)16的次同步模式期間，轉(zhuǎn)子108的多個(gè)繞組通過轉(zhuǎn)子側(cè)變流器30、直流鏈路32、網(wǎng)側(cè)變流器34及第二開關(guān)元件82從定子106的多個(gè)繞組中獲取電流。因此，在發(fā)電機(jī)16內(nèi)產(chǎn)生了電磁轉(zhuǎn)矩。

本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，在其他實(shí)施方式中，主制動(dòng)電路包括主制動(dòng)電路500A和500B，主制動(dòng)電路可以同時(shí)與直流鏈路32和定子106的多個(gè)繞組電性耦合。也就是說，控制器40還用于同時(shí)啟動(dòng)主制動(dòng)電路500A和500B，以在發(fā)電機(jī)16內(nèi)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。

圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的輔助制動(dòng)電路600A的示意圖。如本文，出于簡(jiǎn)化的目的，圖3所示僅為風(fēng)力渦輪機(jī)100的一部分。輔助制動(dòng)電路600A包括輔助儲(chǔ)能元件64和輔助變換器62，輔助變換器62與輔助儲(chǔ)能元件64和轉(zhuǎn)子108的多個(gè)繞組電性耦合。

控制器40還用于在轉(zhuǎn)子側(cè)變流器30和網(wǎng)側(cè)變流器34中的至少一者出現(xiàn)故障時(shí)控制第一開關(guān)元件80將定子106的多個(gè)繞組和網(wǎng)側(cè)變流器34與公用電網(wǎng)12斷開連接，控制多個(gè)定子側(cè)開關(guān)元件54將對(duì)應(yīng)的多個(gè)定子側(cè)電阻元件56與對(duì)應(yīng)的多個(gè)定子繞組電性耦合，以及控制輔助變換器62為轉(zhuǎn)子108的兩個(gè)繞組提供直流電或者為轉(zhuǎn)子108的三個(gè)繞組提供交流電。從而使得發(fā) 電機(jī)16作為永磁發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，并且在發(fā)電機(jī)16中產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。在一個(gè)非限定的示例中，輔助變換器62可以包括直流到交流變換器或者直流到直流變換器。作為一個(gè)例子，輔助儲(chǔ)能元件64可以包括電池或者其他任何能量?jī)?chǔ)存裝置。

圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的輔助制動(dòng)電路600B的示意圖。出于簡(jiǎn)化的目的，圖4所示僅為風(fēng)力渦輪機(jī)100的一部分。輔助制動(dòng)電路600B包括多個(gè)輔助開關(guān)元件65。作為一個(gè)非限定的例子，輔助制動(dòng)電路600B還包括多個(gè)勵(lì)磁電容器66，多個(gè)勵(lì)磁電容器66分別與多個(gè)定子側(cè)電阻元件56并聯(lián)。

控制器40還用于在轉(zhuǎn)子側(cè)變流器30和網(wǎng)側(cè)變流器34中的至少一者出現(xiàn)故障時(shí)控制第一開關(guān)元件80將定子106的多個(gè)繞組和網(wǎng)側(cè)變流器34與公用電網(wǎng)12斷開連接，控制多個(gè)定子側(cè)開關(guān)元件54將對(duì)應(yīng)的多個(gè)定子側(cè)電阻元件56與對(duì)應(yīng)的多個(gè)定子繞組電性耦合，以及控制多個(gè)輔助開關(guān)元件65分別將多個(gè)轉(zhuǎn)子繞組與地電性耦合。從而使得發(fā)電機(jī)16作為自勵(lì)感應(yīng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行，并且勵(lì)磁電容器66與發(fā)電機(jī)16的磁漏電感共振，以在發(fā)電機(jī)16內(nèi)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。

圖5是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的輔助制動(dòng)電路600C的示意圖。出于簡(jiǎn)化的目的，圖5所示僅為風(fēng)力渦輪機(jī)100的一部分。輔助制動(dòng)電路600C包括輔助開關(guān)元件65。

控制器40還用于響應(yīng)發(fā)電機(jī)內(nèi)的電磁轉(zhuǎn)矩?fù)p失事件執(zhí)行以下步驟：在未發(fā)生電網(wǎng)損失事件時(shí)，控制多個(gè)輔助開關(guān)元件65分別將轉(zhuǎn)子108的多個(gè)繞組與地電性耦合。從而使得發(fā)電機(jī)16作為感應(yīng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行，并且，電流通過呈導(dǎo)通狀態(tài)的第二開關(guān)元件82和第一開關(guān)元件80從定子106的多個(gè)繞組流至公用電網(wǎng)12。也就是說，在發(fā)電機(jī)16內(nèi)生成了電磁轉(zhuǎn)矩。

圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式的操作風(fēng)力渦輪機(jī)100的方法700的流程圖。方法700可以在圖1所示制動(dòng)系統(tǒng)900A或圖2所示制動(dòng)系統(tǒng)900B中執(zhí)行。方法700包括如下步驟：

步驟702：當(dāng)風(fēng)力渦輪機(jī)100正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)(例如在未發(fā)生電網(wǎng)損失事件并且轉(zhuǎn)子側(cè)變流器30未出現(xiàn)故障時(shí))，控制器40控制第一開關(guān)元件80和第二開關(guān)元件82呈導(dǎo)通狀態(tài)，定子106的多個(gè)繞組通過第二開關(guān)元件82和第一開關(guān)元件80輸出定子電能至公用電網(wǎng)12，轉(zhuǎn)子108的多個(gè)繞組通過轉(zhuǎn)子側(cè)變流器30、直流鏈路32、網(wǎng)側(cè)變流器34和第一開關(guān)元件80輸出轉(zhuǎn)子電能至公用電網(wǎng)12，或者通過第一開關(guān)元件80、網(wǎng)側(cè)變流器34、直流鏈路32和轉(zhuǎn)子側(cè)變流器30從公用電網(wǎng)12獲取電能。

步驟704：控制器40判斷發(fā)電機(jī)16內(nèi)是否發(fā)生電磁轉(zhuǎn)矩?fù)p失事件。如果發(fā)生電磁轉(zhuǎn)矩?fù)p失事件，則執(zhí)行步驟705。若否，則返回步驟702。

步驟705：控制器40還判斷是否發(fā)生電網(wǎng)損失事件。如果發(fā)生電網(wǎng)損失事件，則執(zhí)行步驟706。若否，則執(zhí)行步驟710。

步驟706：控制器40還判斷轉(zhuǎn)子側(cè)變流器30和網(wǎng)側(cè)變流器34中的至少一者是否出現(xiàn)故障。若是，則執(zhí)行步驟710。若否，則執(zhí)行步驟708。

步驟708：控制器40啟動(dòng)主制動(dòng)電路500A和500B中的至少一者，以在發(fā)電機(jī)16中產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。

步驟710：控制器40還啟動(dòng)輔助制動(dòng)電路600，以在發(fā)電機(jī)16中產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。

步驟712：在啟動(dòng)主制動(dòng)電路或輔助制動(dòng)電路之后，控制器40調(diào)節(jié)風(fēng)力渦輪機(jī)100的多個(gè)葉片14的槳距角以降低轉(zhuǎn)子速度。

步驟714：控制器40還判斷降低的轉(zhuǎn)子速度是否大于閾值。如果降低的轉(zhuǎn)子速度大于閾值，則執(zhí)行步驟716。若否，則流程結(jié)束。

步驟716：控制器40還啟動(dòng)機(jī)械制動(dòng)器800，以控制風(fēng)力渦輪機(jī)100停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

雖然結(jié)合特定的具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，對(duì)本發(fā)明可以作出許多修改和變型。因此，要認(rèn)識(shí)到，權(quán)利要求書的意圖在于覆蓋在本發(fā)明真正構(gòu)思和范圍內(nèi)的所有這些修改和變型。