风力涡轮机、风力涡轮机的制动系统和操作风力涡轮机的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106499586A(43)申请公布日2017.03.15(21)申请号201510567491.2(22)申请日2015.09.08(71)申请人通用电气公司地址美国纽约州(72)发明人戈瓦尔丹·加尼瑞迪A·M·里特谭卓辉拉杰尼·布拉P·阿加瓦尔高金萍(74)专利代理机构上海专利商标事务所有限公司31100代理人张东梅(51)Int.Cl.F03D9/25(2016.01)F03D7/00(2006.01)H02P3/00(2006.01)H02P101/15(2015.01)权利要求书3页说明书6页附图6页(54)发明名称风力涡轮机、风力涡轮机的制动系统和操作风力涡轮机的方法(57)摘要一种操作风力涡轮机的方法，该风力涡轮机包括具有定子和转子的发电机、转子侧变流器、网侧变流器以及电性耦合于转子侧变流器和网侧变流器之间的直流链路，该方法包括：响应发电机内的电磁转矩损失事件；(a)如果发生电网损失事件并且转子侧变流器未出现故障，启动主制动电路以在发电机内产生电磁转矩；或者(b)(i)如果未发生电网损失事件或者(ii)如果发生电网损失事件并且转子侧变流器和网侧变流器中的至少一者出现故障，启动与多个转子绕组电性耦合的辅助制动电路以在发电机内产生电磁转矩。本发明还提供一种风力涡轮机及风力涡轮机的制动系统。CN106499586ACN106499586A权利要求书1/3页1.一种风力涡轮机的制动系统，该风力涡轮机包括具有定子和转子的发电机、转子侧变流器、网侧变流器以及电性耦合于转子侧变流器和网侧变流器之间的直流链路，该制动系统包括：主制动电路，其与直流链路或者多个定子绕组电性耦合；辅助制动电路，其与多个转子绕组电性耦合；及控制器，其用于响应发电机内的电磁转矩损失事件执行以下步骤：如果发生电网损失事件并且转子侧变流器未出现故障，启动主制动电路以在发电机内产生电磁转矩；或者如果未发生电网损失事件或者如果发生电网损失事件并且转子侧变流器和网侧变流器中的至少一者出现故障，启动辅助制动电路以在发电机内产生电磁转矩。2.如权利要求1所述的制动系统，其特征在于：在启动主制动电路或者辅助制动电路之后，该控制器还用于调整风力涡轮机的多个叶片的桨距角以降低转子速度。3.如权利要求2所述的制动系统，其特征在于：该制动系统还包括与风力涡轮机的主轴机械耦合的机械制动器；如果降低的转子速度大于阈值，则控制器还用于启动机械制动器以使风力涡轮机停止运转。4.如权利要求1所述的制动系统，其特征在于：该主制动电路包括一个或多个侧电阻元件，该一个或多个侧电阻元件通过一个或多个侧开关元件与直流链路或多个定子绕组电性耦合；其中，该控制器还用于在发生电网损失事件时控制风力涡轮机的第一开关元件将网侧变流器和多个定子绕组与公用电网断开连接，以及控制一个或多个侧开关元件将该一个或多个侧电阻元件与直流链路或多个定子绕组电性耦合。5.如权利要求4所述的制动系统，其特征在于：该一个或多个侧电阻元件包括多个定子侧电阻元件，该一个或多个侧开关元件包括多个定子侧开关元件；其中，该控制器还用于在发生电网损失事件时控制多个定子侧开关元件将对应的多个定子侧电阻元件与对应的多个定子绕组电性耦合。6.如权利要求4所述的制动系统，其特征在于：该一个或多个侧电阻元件包括转子侧电阻元件，该一个或多个侧开关元件包括转子侧开关元件，该主制动电路还包括储能元件；其中，该控制器还用于在发生电网损失事件时控制转子侧开关元件将转子侧电阻元件和储能元件中的至少一者与直流链路电性耦合。7.如权利要求1所述的制动系统，其特征在于：该辅助制动电路包括多个定子侧开关元件、多个辅助开关元件和多个励磁电容，该多个励磁电容分别与多个定子侧电阻元件并联连接；该控制器还用于在转子侧变流器和网侧变流器中的至少一者出现故障时控制风力涡轮机的第一开关元件将网侧变流器和多个定子绕组与电网断开连接，控制多个定子侧开关元件将对应的多个定子侧电阻元件与对应的多个定子绕组电性耦合，以及控制多个辅助开关元件分别将多个转子绕组接地，使得多个励磁电容器与发电机的磁漏电感谐振以在发电机内产生电磁转矩。2CN106499586A权利要求书2/3页8.如权利要求1所述的制动系统，其特征在于：该辅助制动电路包括多个辅助开关元件；该控制器还用于响应发电机内的电磁转矩损失事件执行以下步骤：在未发生电网损失事件时，控制多个辅助开关元件分别将多个转子绕组接地，使得电流通过呈导通状态的风力涡轮机的至少一个开关元件从多个定子绕组流至电网。9.如权利要求1所述的制动系统，其特征在于：该辅助制动电路包括多个定子侧开关元件及电性耦合于多个转子绕组和辅助储能元件之间的辅助变换器；该控制器还用于在转子侧变流器和网侧变