專利名稱：風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其最好至少具有整流器和兩個(gè)逆變器。
背景技術(shù)：
這種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備在DE19620906.4中披露了。不過，那種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的缺點(diǎn)在于，在發(fā)電機(jī)與/或變壓器故障的情況下，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備便不再能夠產(chǎn)生或輸出任何電功率。在整流器與/或逆變器故障的情況下，大約損失一半的發(fā)電量，因此需要快速修復(fù)，以便限制由于造成的發(fā)電量損失而對設(shè)備的運(yùn)行單位帶來的經(jīng)濟(jì)損失。
已知的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備具有兩個(gè)共同配置在同一個(gè)定子上的具有相位移的定子繞組。不過，所述繞組相互電絕緣，并相互之間錯(cuò)開30度相角。因此，在定子繞組故障的情況下，仍然可以利用一半的輸出功率。
為了消除故障和修理風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，維護(hù)人員到故障的設(shè)備現(xiàn)場并處理故障，或者修理故障的或者損壞的元件，或者，如果不能修理，則利用替代元件更換故障元件。
應(yīng)當(dāng)指出，能夠快速修復(fù)的前提是，能夠很快地到達(dá)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的現(xiàn)場，并且所需的備件能夠快速運(yùn)到現(xiàn)場。
還可以假定，建在陸地上的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備可以快速地以這種方式到達(dá)，但是，對于遠(yuǎn)離海岸的設(shè)備，即建在海中的設(shè)備，情況就非常不同。在一方面，必須得到合適的運(yùn)輸工具，所述運(yùn)輸工具應(yīng)當(dāng)能夠運(yùn)輸和操縱體積大與/或重的備件，同時(shí)在另一方面，天氣和海洋狀態(tài)也必須允許在載有備件的情況下能夠安全地到達(dá)現(xiàn)場。不過，即使能夠到達(dá)現(xiàn)場，也決不等于說海浪和天氣允許立即修復(fù)。
因此，顯然，如果海浪很高，或者天氣很壞，例如遇到風(fēng)暴，則肯定在一個(gè)長的時(shí)間內(nèi)不能到達(dá)現(xiàn)場和進(jìn)行維修，因此在海遠(yuǎn)離海岸的設(shè)備將在一個(gè)長的時(shí)間內(nèi)不能產(chǎn)生和輸出功率。
和所有其它的缺點(diǎn)一樣，現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的另一個(gè)缺點(diǎn)是，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備所依據(jù)的概念意味著，隨著發(fā)電機(jī)輸出的增加，各個(gè)元件的尺寸和固有的重量也變大。

發(fā)明內(nèi)容
為了限制由于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的元件故障而導(dǎo)致的損失并且使得能夠使用標(biāo)準(zhǔn)的元件，按照本發(fā)明，提出了一種如本說明開頭部分所述的那種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其具有至少兩個(gè)定子，每個(gè)定子具有至少一個(gè)定子繞組，以及至少兩個(gè)變壓器。在所附的權(quán)利要求中，說明了本發(fā)明的演變方案。
因而，按照本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備具有至少兩個(gè)定子、兩個(gè)整流器、兩個(gè)逆變器和兩個(gè)變壓器。從定子開始，它們分別形成特定的和完整的系統(tǒng)，用于產(chǎn)生電能、用于把所述電能轉(zhuǎn)換成例如正弦交流電壓以及用于把所述交流電壓饋入交流高壓電網(wǎng)。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例具有4個(gè)定子，它們配置成圓環(huán)的形式，并且呈圓環(huán)段的形狀，并且每個(gè)定子具有至少一個(gè)其自身的繞組。結(jié)果，每個(gè)定子的尺寸和固有重量保持在使所述定子運(yùn)輸和操縱可以用通常的手段實(shí)現(xiàn)的范圍內(nèi)。
在按照本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)定子具有兩個(gè)三相電流繞組，它們相互之間被電氣隔離，并且相互之間錯(cuò)開30度相角。借助于這種措施，作為轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁機(jī)的電流的一部分可以在定子繞組中產(chǎn)生。
在本發(fā)明的一個(gè)特定的優(yōu)選實(shí)施例中，整流器、逆變器和變壓器彼此相連。這種配置提供了4個(gè)單獨(dú)的功率產(chǎn)生系統(tǒng)，它們和公共的轉(zhuǎn)子分開。因而，每個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生四分之一的總輸出功率。由此可見，在元件故障的情況下，只有一個(gè)系統(tǒng)失效，因而只有四分之一的總輸出功率瞬間受影響。因此，仍然可以利用四分之三的總輸出功率。
如果風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的總輸出功率為6MW，則每個(gè)系統(tǒng)涉及的輸出功率為1.5MW。這個(gè)輸出功率使得能夠使用標(biāo)準(zhǔn)的元件，這些元件在當(dāng)前可以得到并且可大量生產(chǎn)，例如整流器、逆變器和變壓器。結(jié)果，故障的幾率顯著減少，這是因?yàn)槭褂昧嗽诋?dāng)今技術(shù)上成熟的大量生產(chǎn)的元件，按照本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備又有助于長期大量生產(chǎn)這些元件。
按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，整流器、逆變器和變壓器和每個(gè)定子繞組相連。這樣，由定子繞組、整流器、逆變器和變壓器構(gòu)成一個(gè)功率產(chǎn)生系統(tǒng)。這種配置意味著每個(gè)系統(tǒng)只涉及1/8的瞬時(shí)輸出功率。因此，在元件故障因而系統(tǒng)故障的情況下，只有1/8的功率不能得到，而7/8的功率仍然可以利用。
此外，這種構(gòu)思還使得能夠生產(chǎn)更多的標(biāo)準(zhǔn)元件，因而降低成本。此外，可以利用用于這些元件的運(yùn)輸和操縱裝置、工藝規(guī)程和方法，在許多情況下，可以進(jìn)行試驗(yàn)。
在本發(fā)明的特定的優(yōu)選實(shí)施例中，整流器、逆變器和變壓器設(shè)計(jì)成最好大約20％的超額容量(over-dimension)，并且在每兩個(gè)整流器之間、在每兩個(gè)逆變器之間和在每兩個(gè)變壓器之間具有開關(guān)裝置，其在元件故障的情況下能夠使元件被旁路。
由于超額容量，剩余的元件可以至少暫時(shí)接管故障元件的功能而不會(huì)引起過載。因此，如果例如整流器故障，則在故障整流器和一個(gè)或幾個(gè)鄰接的運(yùn)行的整流器之間的開關(guān)裝置可啟動(dòng)。用這種方式，運(yùn)行的整流器相應(yīng)地承擔(dān)較高的輸出功率，并對具有故障整流器的系統(tǒng)的交流電壓進(jìn)行整流。
具體地說，實(shí)現(xiàn)和要轉(zhuǎn)換的輸出功率有關(guān)的開關(guān)裝置的優(yōu)選的特征控制，使得當(dāng)輸出功率的值低時(shí)，只有一個(gè)開關(guān)裝置轉(zhuǎn)換。如果要轉(zhuǎn)換的輸出功率較高，則啟動(dòng)多個(gè)開關(guān)裝置，以便把負(fù)載分配給多個(gè)元件，并且避免過載。
在本發(fā)明的特定的優(yōu)選實(shí)施例中，除定子之外，在每個(gè)元件的進(jìn)線和/或出線提供開關(guān)裝置。通過啟動(dòng)相應(yīng)的開關(guān)裝置，可以可靠地避免對要被旁路的元件的部分上的任何反作用，如果所述元件被所述開關(guān)裝置完全斷開的話。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，各個(gè)元件的進(jìn)線和出線并聯(lián)連接。這樣節(jié)省開關(guān)裝置，在一個(gè)元件故障的情況下，所有的其它元件總是自動(dòng)地操作，因其只有故障元件必須由在進(jìn)線和/或出線上的開關(guān)裝置斷開，簡化了控制系統(tǒng)。
各個(gè)元件的冗余度被稱為“外部冗余度”，并且在元件故障的情況下，用于按具有的冗余度識(shí)別由其它元件接管故障元件的功能的可能性。因此，在一整流器故障的情況下，其它的整流器便接管故障整流器的功能，在一逆變器故障的情況下，其它的逆變器接管故障逆變器的功能，在一變壓器故障的情況下，其它的變壓器接管故障變壓器的功能。
與此相對還具有內(nèi)部冗余度。內(nèi)部冗余度表示利用多個(gè)模塊構(gòu)成一個(gè)元件，這些模塊相互之間具有冗余度，并且其相對于外部形成一個(gè)元件，例如逆變器。因此，在逆變器的多個(gè)模塊中的一個(gè)模塊故障的情況下，所述逆變器確實(shí)能夠仍然繼續(xù)工作，這是因?yàn)槟孀兤鞯钠溆嗄K仍然能夠繼續(xù)執(zhí)行相關(guān)的功能。
因而，具有兩個(gè)繞組的定子也具有內(nèi)部冗余度，因?yàn)樵谝粋€(gè)繞組故障的情況下，第二個(gè)繞組仍然可用于產(chǎn)生功率，使得定子仍然能夠輸出一半的功率。
因而，按照本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備在除去定子或定子繞組之外的各個(gè)元件或模塊的故障情況下，可以輸出全部瞬時(shí)輸出功率。
本發(fā)明的其它演變方案在所附權(quán)利要求中描述。


下面以舉例方式說明本發(fā)明的實(shí)施例。在附圖中圖1表示按照本發(fā)明的系統(tǒng)的簡圖；圖2表示在圖1所示的系統(tǒng)中增加了開關(guān)裝置；圖3表示相互錯(cuò)開30度的兩個(gè)定子繞組的例子，在其輸出側(cè)上連接有整流器；圖4表示按照本發(fā)明的逆變器的例子；圖5表示具有開關(guān)裝置的具有冗余度的變壓器的例子；圖6表示本發(fā)明的第二實(shí)施例；圖7表示在本發(fā)明的第二實(shí)施例中具有冗余度的變壓器的例子；以及圖8表示現(xiàn)有的系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
圖8表示風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的已知的電氣系統(tǒng)。所述電氣系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)，在這個(gè)例子中其呈環(huán)形發(fā)電機(jī)的形狀。所述環(huán)形發(fā)電機(jī)具有轉(zhuǎn)子(未示出)和兩個(gè)定子繞組111，112，它們相互電絕緣，并且相互錯(cuò)開30度的相位。
定子繞組111和112分別和各自的整流器14的輸入端相連。每個(gè)整流器14的輸出端和各自的逆變器16的輸入端相連。逆變器16的輸出端并聯(lián)連接到變壓器18上。
變壓器18的故障必然引起整個(gè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的總的經(jīng)濟(jì)損失，因?yàn)榇藭r(shí)不能提供任何功率。結(jié)果，根據(jù)各種故障的持續(xù)時(shí)間，運(yùn)行單位受到可觀的損失。
在任何情況下，定子繞組111，112，整流器4和/或逆變器16的故障也引起一半的發(fā)電量，因而也導(dǎo)致相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)損失。
圖1表示按照本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的一個(gè)簡化的例子。在這種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中，大部分元件具有冗余度。這種冗余度涉及發(fā)電機(jī)的部件，即定子121、122、123、124；整流器141、142、143、144；逆變器161、162、163、164和變壓器181、182、183、184。
由冗余元件的并聯(lián)配置產(chǎn)生的冗余度是外部冗余度。此外，某些元件還具有內(nèi)部冗余度，其由元件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生，所述元件由多個(gè)并聯(lián)連接的類似模塊構(gòu)成。所述內(nèi)部冗余度例如也存在于逆變器的情況下，下面參照圖4詳細(xì)說明。
為了后面說明的目的，以和前面類似的方式，作為圓環(huán)段的形狀的，并具有至少一個(gè)其中由旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子(未示出)感應(yīng)出電壓的繞組的每個(gè)元件121，122，123，124稱為定子，即使具有4個(gè)元件121，122，123，124，它們呈圓環(huán)段的形狀，并且它們用這種方式配置，使得它們共同近似形成環(huán)形發(fā)電機(jī)的呈一件的定子的形狀，如同本實(shí)施例中的情況那樣。
配置成圓環(huán)的形狀的并且呈圓環(huán)段的形狀的定子121，122，123，124共同近似形成一個(gè)圓環(huán)，在其中發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子(未示出)由風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的轉(zhuǎn)予輪轂(未示出)繞中心轉(zhuǎn)動(dòng)，在所述轉(zhuǎn)子輪轂上固定有轉(zhuǎn)子葉片。因?yàn)楦鱾€(gè)定子121，122，123，124不僅彼此在機(jī)械上是分離的，而且在電氣上也是分離的，所以在定子121，122，123，124上的繞組內(nèi)相應(yīng)地感應(yīng)出電壓。
這些電壓是通過導(dǎo)體201，202，203，204輸入到整流器141，142，143，144的交流電壓。這些導(dǎo)體201，202，203，204例如可以是截面積為4000mm2的鋁排。這樣，一個(gè)單獨(dú)的整流器和每個(gè)定子121，122，123，124相連。由此可見，即使一個(gè)整流器故障，也只有1/4的發(fā)電量不能再利用。因而，有3/4的發(fā)電量是能夠得到的。
在整流器141，142，143，144的輸出側(cè)上，連接有逆變器161，162，163，164，并且通過導(dǎo)體205，206，207，208和其相連。導(dǎo)體205，206，207，208也可以是截面積為4000mm2的鋁排。
在每個(gè)逆變器161，162，163，164的輸出側(cè)上連接有變壓器181，182，183，184，借助于所述變壓器，由逆變器161，162，163，164產(chǎn)生的交流電壓升高到例如20KV，并且例如饋入中壓電網(wǎng)。
用這種方式，從其中由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子感應(yīng)電壓的定子繞組開始，具有相互獨(dú)立的系統(tǒng)101，102，103，104，，每個(gè)系統(tǒng)具有整流器141，142，143，144、逆變器161，162，163，164和變壓器·81，182，183，184，使得一個(gè)元件的故障最多停止提供1/4輸出功率。
圖2和圖1相比進(jìn)行了擴(kuò)充，其中增加了開關(guān)裝置130，131，132，133，134，135，136，146，147，148，149，150，151，152，153，154，155，156，166，167，168，169，170，171，172，173，174，175，176，186，187，189。這些裝置下面用標(biāo)號(hào)130-136，146-156，166-176和186-189作為整體表示。為了使圖面簡明，省略了在定子121，122，123，124、整流器141，142，143，144以及逆變器161，162，163，164之間的導(dǎo)體的標(biāo)號(hào)和系統(tǒng)101，102，103，104的標(biāo)號(hào)。
在正常操作情況下，在各個(gè)元件的饋線之間的開關(guān)裝置130，131，132，150，151，152，170，171，172是斷開的，并且在饋線和引出線中和各個(gè)元件串聯(lián)的開關(guān)裝置133，134，135，136，146，147，148，149，153，154，155，156，166，167，168，169，173，174，175，176，186，187，188，189在正常操作時(shí)是閉合的，因此每個(gè)系統(tǒng)101，102，103，104(圖1)相互獨(dú)立地操作。
開關(guān)裝置130-136，146-156，166-176，186-189可以用這種方式控制，使得它們能夠在系統(tǒng)101，102，103，104的至少兩個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)元件之間實(shí)現(xiàn)連接。所述連接用這種方式實(shí)現(xiàn)，即，使得每個(gè)開關(guān)裝置130，131，132，150，151，152，170，171，172總是并聯(lián)連接兩個(gè)類似元件的饋線。
例如，整流器141和142的饋線借助于啟動(dòng)開關(guān)裝置130并聯(lián)連接，逆變器161，162的輸入端借助于啟動(dòng)開關(guān)裝置150并聯(lián)連接，逆變器162，163的輸入端借助于啟動(dòng)開關(guān)裝置151并聯(lián)連接。應(yīng)當(dāng)理解，在這方面可以有許多組合。
為了避免失效的或者故障的元件影響運(yùn)行中的元件，在各個(gè)元件的進(jìn)線和出線上提供有開關(guān)裝置133，146；134，147；235，148；136，149；153，166；154，167；155，168；156，169；173，186；174，187；175，188；176，189，它們適用于使各個(gè)元件和所有的線路斷開。
因此，在元件故障的情況下，通過合適地啟動(dòng)開關(guān)裝置130-136，146-156，166-176，186-189使所述元件旁路，使得盡管有故障，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備仍然能夠輸出其產(chǎn)生的大部分功率甚至輸出全部功率。
為了阻止其余保持完好的元件過載，因而阻止其發(fā)生過早故障，這些元件最好超過大約20％的容量，使得即使在剩余的元件承擔(dān)故障元件的輸出功率時(shí)，也不會(huì)引起過載。
在這種情況下，開關(guān)裝置130-136，146-156，166-176，186-189用這種方式配置和控制，許可其能夠旁路一個(gè)元件例如整流器141，142，143，144或者逆變器161，162，163，164，但是不能超越由所述元件執(zhí)行的功能。
例如在逆變器162故障的情況下，可以閉合正常時(shí)斷開的開關(guān)裝置150，151，152，以便把其余的逆變器161，163，164連接到逆變器162的饋線上。同時(shí)啟動(dòng)常閉開關(guān)裝置154，167，使它們斷開，借以切斷故障的逆變器162。
最后，可以啟動(dòng)常開開關(guān)裝置170，171，172，使它們閉合，使得3個(gè)逆變器161，163，164再次作用到4個(gè)變壓器181，182，183，184上。
用這種方式，故障的逆變器162被旁路，因而，盡管逆變器162故障，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備仍然能夠輸出所產(chǎn)生的可利用的全部功率。
圖3以系統(tǒng)101為例表示定子繞組和在其下游相連的整流器的優(yōu)選實(shí)施例。定子繞組1211和1212具有下游連接的整流器141。作為例子說明的這種結(jié)構(gòu)和其它的冗余系統(tǒng)102，103，104的結(jié)構(gòu)相同。
圖3中沒有示出的定子121具有兩個(gè)定子繞組1211，1212，它們相互相移30度。兩個(gè)定子繞組1211，1212呈三相電流繞組的形式，因而每個(gè)具有三相繞組1213，1214，1215和1216，1217，1218。共有6相繞組1213，1214，1215，1216，1217，1218連接到6相整流器141。
繞組的各個(gè)相1213，1214，1215和1216，1217，1218之間的相角是120度。如果假定轉(zhuǎn)子(未示出)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則在繞組1211中感應(yīng)的電壓的相位落后于在繞組1212中感應(yīng)的電壓的相位30度。因?yàn)槔@組的相位彼此相差120度，例如在繞組1211的相1214中的電壓將落后于繞組1212的相1217中的電壓30度，而超前繞組1212的相1218為90度。用這種方式，相1218所需的激磁功率的一部分可以在相1214中產(chǎn)生。
因?yàn)閮蓚€(gè)三相電流繞組1211，1212都配置在定子121上，已經(jīng)具有內(nèi)部冗余度，使得當(dāng)繞組1211、1212中的一個(gè)故障時(shí)，其中的另一個(gè)總能產(chǎn)生輸出到整流器141的輸出功率。
圖4示出了按照本發(fā)明的逆變器161，162，163，164的優(yōu)選實(shí)施例。提供多個(gè)逆變器161，162，163，164提供了外部冗余度。
以逆變器161為例，其結(jié)構(gòu)和其它逆變器162，163，164相同，如圖4所示，其由具有內(nèi)電阻的3個(gè)模塊1611，1612，1613構(gòu)成。各個(gè)模塊1611，1612，1613的結(jié)構(gòu)都彼此相同。在本例中，它們用IGBT作為開關(guān)元件，借助于合適的激勵(lì)，它們由施加的直流電壓+Ud和-Ud產(chǎn)生交流電壓。此外，這種模塊的結(jié)構(gòu)和操作方式可由現(xiàn)有技術(shù)得知，因此此處不對操作方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
每個(gè)模塊1611，1612，1613由施加的直流電壓產(chǎn)生三相交流電壓，并借助于開關(guān)1614，1615，1616和逆變器161的輸出端L1，L2，L3相連。
不過在逆變器161，162，16 3，164中的模塊的數(shù)量不限于3個(gè)。同樣可以選擇不同數(shù)量的模塊1611，1612，1613，并且最好具有較大的數(shù)量，以便除外部冗余度之外，還包括所需的內(nèi)部冗余度。
模塊的數(shù)量還使得能夠?qū)崿F(xiàn)超額容量，以便在這種情況下避免在另一個(gè)逆變器161，162，163，164故障的情況下出現(xiàn)過載和過早故障。
圖5表示變壓器181，182，183，184的冗余結(jié)構(gòu)，它們最好呈三相電流變壓器的形式，并且在一次側(cè)加有來自逆變器161，162，163，164的3×400V的電壓，在二次側(cè)上例如向中壓電網(wǎng)提供變換到3×20KV的交流電壓。
這些變壓器181，182，183，184最好也是超額容量的，以便即使在變壓器181，182，183，184中有一個(gè)發(fā)生故障的情況下承受附加的輸出功率時(shí)，也能可靠地操作。
圖5再次示出了開關(guān)裝置170，171，172，173，174，175，176，186，187，188，189，它們能夠旁路故障的變壓器181，182，183，184。在這種情況下，開關(guān)裝置173，186；174，187；175，188；176，189能夠切斷故障變壓器181，182，183，184的一次和二次繞組，用這種方式，能夠避免在開關(guān)裝置170，171，172閉合時(shí)，由于變壓器181-184的一次繞組與/或二次繞組的并聯(lián)連接而發(fā)生阻抗移動(dòng)。
此目的，配置在一次側(cè)上的開關(guān)裝置173，174，175，176和配置在二次側(cè)上的開關(guān)裝置186，187，188，189這樣設(shè)計(jì)，使得它們在電氣上使相應(yīng)的變壓器繞組的所有端子隔離。在這方面，用這種方式進(jìn)行優(yōu)選的控制，使得變壓器181-184的兩個(gè)開關(guān)裝置173，186；174，187；175，188；176，189，即，例如變壓器182的一次側(cè)開關(guān)裝置174和二次側(cè)開關(guān)裝置187，總是同時(shí)啟動(dòng)，以便可靠地?cái)嚅_變壓器182。
圖6表示本發(fā)明的第二實(shí)施例，該實(shí)施例的大部分和圖2所示的實(shí)施例相當(dāng)，其區(qū)別在于省略了圖2的每兩個(gè)元件之間的開關(guān)裝置130，131，132，150，151，152，170，171，172，使得圖1中的各個(gè)系統(tǒng)101，102，103，104的相似元件并聯(lián)連接，因而在正常運(yùn)行時(shí)都承擔(dān)大約所產(chǎn)生的輸出功率的1/4。
以和第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)相應(yīng)的方式，在正常運(yùn)行時(shí)，開關(guān)裝置133，134，135，136，146，147，148，149，153，154，155，156，166，167，168，169，173，174，175，176，186，187，188，，189都閉合，使得系統(tǒng)101，102，103，104運(yùn)行。
如果元件發(fā)生故障，則通過斷開配置在相關(guān)的元件的進(jìn)線和出線中的開關(guān)133，146；134，147；135，148；136，149；153，166；154，167；155，168；156，169；173，186；174，187；175，188，176，189，使故障元件斷開，并且在其它系統(tǒng)101，102，103，104中的其它元件便自動(dòng)地承擔(dān)較高的輸出功率。
這也可以從圖7清楚地看出，其中變壓器181-184由常閉開關(guān)裝置173-176，186-189并聯(lián)。如果發(fā)現(xiàn)變壓器181-184有故障，則相關(guān)的開關(guān)裝置173，186；174，187；175，188；176，189啟動(dòng)(斷開)，因而切斷相關(guān)的變壓器，同時(shí)變壓器181-184中的其余的變壓器分別承擔(dān)較高的輸出功率，使得風(fēng)力發(fā)電設(shè)備能夠輸出所產(chǎn)生的全部發(fā)電量。
最好是，例如圖1所示的整流器141，142，143，144配置在機(jī)房中，即配置在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的艙(pod)中。逆變器161-164最好配置在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的塔架的基礎(chǔ)區(qū)域，并且逆變器和整流器利用直流母線205-208連接在一起。用于向電網(wǎng)提供在這種情況下由遠(yuǎn)離海岸的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備產(chǎn)生的輸出功率的變壓器也可以風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的塔架的最低的基礎(chǔ)區(qū)域，即配置在水線以下。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其具有發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)子(轉(zhuǎn)子部件)，和至少兩個(gè)定子(121，122，123，124)，每個(gè)定子具有至少一個(gè)定子繞組(1211，1212)，其中至少一個(gè)線路結(jié)構(gòu)和每個(gè)定子相連，所述線路結(jié)構(gòu)優(yōu)選地包括整流器、逆變器和變壓器。
2.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，定子呈圓環(huán)段形狀(121-124)。
3.如權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述定子(121-124)配置成圓環(huán)的形狀，其包圍著發(fā)電機(jī)裝置的可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝著的轉(zhuǎn)子。
4.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，具有4個(gè)定子(121-124)。
5.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，至少一個(gè)定子(121-124)具有兩個(gè)繞組(1211，1212)。
6.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，在每個(gè)定子(121-124)上具有兩個(gè)繞組(1211，1212)。
7.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，至少一個(gè)定子繞組(1211，1212)是三相電流繞組。
8.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，每個(gè)定子(121-124)的至少一個(gè)繞組(1211，1212)是三相電流繞組。
9.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，定子繞組(1211，1212)都是三相電流繞組的形式。
10.如權(quán)利要求5-9中的任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，至少一個(gè)定子(121-124)的兩個(gè)繞組(1211，1212)在電氣上彼此相對錯(cuò)開30度。
11.如權(quán)利要求6-9中的任何一個(gè)所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，在每個(gè)定子(121-124)上的繞組(1211，1212)在電氣上彼此相對錯(cuò)開30度。
12.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，至少一個(gè)整流器(141-144)和每個(gè)定子(121-124)相連。
13.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，一個(gè)整流器(141-144)和每個(gè)定子繞組(1211，1212)相連。
14.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，至少一個(gè)整流器(141-144)是預(yù)定量的超額容量整流器。
15.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所有的整流器(141-144)是預(yù)定量的超額容量整流器。
16.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，整流器(141-144)的進(jìn)線彼此相連，與/或整流器的出線(141-144)彼此相連。
17.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于開關(guān)裝置(130-132)在各個(gè)整流器(141-144)的兩個(gè)整流器之間。
18.如權(quán)利要求17所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述開關(guān)裝置(130-132)插入整流器(141-144)的進(jìn)線之間的連接部分。
19.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于至少一個(gè)開關(guān)裝置(133，146；134，147；135，148；136，149)在每個(gè)整流器(141-144)的進(jìn)線與/或出線中。
20.如權(quán)利要求19所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，在整流器(141-144)的進(jìn)線與/或出線中的開關(guān)裝置(130-132)的聯(lián)合啟動(dòng)使所述整流器被斷開。
21.如權(quán)利要求19或20所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述開關(guān)裝置(133，146；134，147；135。148；136，149)使需斷開的整流器(141-144)的所有端子分開。
22.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，至少一個(gè)逆變器(161-164)和每個(gè)定子(121-124)相關(guān)聯(lián)。
23.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，至少一個(gè)逆變器(161-164)和每個(gè)定子繞組(1211，1212)相關(guān)聯(lián)。
24.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，至少一個(gè)逆變器包括兩個(gè)或多個(gè)逆變器模塊。
25.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述逆變器(161-164)都包括至少兩個(gè)逆變器模塊(1611，1612，1613)。
26.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，每個(gè)逆變器(161-164)由至少3個(gè)逆變器模塊(1611，1612，1613)構(gòu)成。
27.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，至少一個(gè)逆變器具有預(yù)定的超額容量。
28.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所有的逆變器(161-164)都具有預(yù)定量的超額容量。
29.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，逆變器(161-164)的進(jìn)線彼此相連，以及/或者逆變器(161-164)的出線彼此相連。
30.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于開關(guān)裝置(150，151，152)在每兩個(gè)逆變器(161-164)之間。
31.如權(quán)利要求30所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，開關(guān)裝置(150，151，152)插入逆變器(161-164)的進(jìn)線之間的連接部分中。
32.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，至少一個(gè)開關(guān)裝置(153，166；154，167；155，168；156，169)在每個(gè)逆變器(161-164)的進(jìn)線和/或出線中。
33.如權(quán)利要求31所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，在逆變器的進(jìn)線與/或出線中的開關(guān)裝置(150，151，152)的聯(lián)合啟動(dòng)使逆變器(161-164)斷開。
34.如權(quán)利要求32或33所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述開關(guān)裝置(153，166；154，167；155，168；156，169)使逆變器需斷開的所有端子分開。
35.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，至少一個(gè)變壓器(181-184)和每個(gè)定子(121-124)相關(guān)聯(lián)。
36.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，至少一個(gè)變壓器(181-184)和每個(gè)定子繞組(1211，1222)相關(guān)聯(lián)。
37.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，至少一個(gè)變壓器(181-184)呈三相電流變壓器的形式。
38.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所有變壓器(181-184)都呈三相電流變壓器的形式。
39.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，至少一個(gè)變壓器(181-184)具有預(yù)定量的超額容量。
40.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所有變壓器(181-184)具有預(yù)定量的超額容量。
41.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，變壓器的進(jìn)線(181-184)彼此相連，以及/或者變壓器(181-184)的出線彼此相連。
42.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于開關(guān)裝置(171-172)在每兩個(gè)變壓器(181-184)之間。
43.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，開關(guān)裝置(171-172)插入在變壓器(181-184)的進(jìn)線之間的連接部分中。
44.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于開關(guān)裝置(173，174，175，176，186，187，188，189)位于每個(gè)變壓器(181-184)的一次側(cè)和二次側(cè)。
45.如權(quán)利要求44所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于在有被斷開的變壓器(181-184)的一次側(cè)的開關(guān)裝置(173，174，175，176)和同一個(gè)變壓器(181-184)的二次側(cè)的開關(guān)裝置(186，187，188，189)的同時(shí)啟動(dòng)。
46.如權(quán)利要求44所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述開關(guān)裝置(173，174，175，176，186，187，188，189)這樣設(shè)計(jì)，使得它們在電氣上使變壓器(181-184)的一次側(cè)和二次側(cè)和所有端子斷開。
47.如權(quán)利要求16-36中的任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于根據(jù)元件故障控制裝置控制所述開關(guān)裝置(130-136；146-156；166-176；186-189)。
48.如權(quán)利要求16-36中的任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于考慮產(chǎn)生的或者要轉(zhuǎn)換的輸出功率，控制裝置控制所述開關(guān)裝置(130-136；146-156；166-176；186-189)。
49.如權(quán)利要求17-48中的任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述開關(guān)裝置(130-136；146-156；166-176；186-189)至少部分地是電磁開關(guān)裝置。
50.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述開關(guān)裝置至少部分地是電子開關(guān)裝置。
51.尤其是按照前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，具有發(fā)電機(jī)裝置，包括轉(zhuǎn)子(轉(zhuǎn)子部件)和至少一個(gè)定子，所述定子只部分地包括轉(zhuǎn)子的圓周。
52.如權(quán)利要求51所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)裝置具有n個(gè)定子，它們作為一個(gè)整體完全包圍著轉(zhuǎn)子，其中自然數(shù)n＞1。
53.如權(quán)利要求51或52所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所有的定子都由一個(gè)公共的定子圓環(huán)承載。
54.如權(quán)利要求51到53中的任何一個(gè)所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，每個(gè)定子可被更換，同時(shí)保留其它的定子。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有至少兩個(gè)整流器和至少兩個(gè)逆變器的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。為了限制由于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的元件故障而引起的損失，并允許使用標(biāo)準(zhǔn)的元件，按照本發(fā)明，提供一種在說明書開頭部分所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，去具有至少兩個(gè)定子(121，122，123，124)，每個(gè)定子具有至少一個(gè)定子繞組(1211，1212)，和至少兩個(gè)變壓器(181，182，183，184)。
文檔編號(hào)H02K16/04GK1462502SQ01816098
公開日2003年12月17日 申請日期2001年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月14日
發(fā)明者阿洛伊斯·沃本 申請人:阿洛伊斯·沃本