CN101466947B - 具有一种自给自足地用于叶片调整装置的能量供应装置的风能设备 - Google Patents

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Abstract

风能设备具有一个通过具有可调整的转子叶片(21)的转子(2)来驱动的，用于产生电能的发电机(13)，其中设有一个节距调整装置(3)用于调整叶片，该节距调整装置包括有一个紧急回路(5)，该回路有一个储能器(50)用于操纵叶片伺服电动机(55)。按照本发明设计规定：平行于储能器(50)设有一个具有电流镜装置(6，6’)的并联支路(60)，其中这样地设计电流镜装置(6，6’)，用于取决于叶片伺服电动机(55)的反馈电流来控制电流并联支路(60)。本发明涉及一种电流镜(6)，用此镜使这在拖动状态下出现的反馈电流有控制地通过一个并联支路引出，并因此防止电储能器(50)受到有害的反馈电流的作用。因此本发明实现了：阻止电储能器(50)的电压有害地升高以及在惯性运行中叶片伺服电机(55)的转速的升高。本发明涉及一种相应的方法。

Description

具有一种自给自足地用于叶片调整装置的能量供应装置的风能设备
技术领域
本发明涉及一种具有一个通过具有可调整叶片的一个转驱动的，用于产生电能的风能设备，其中设有一个节距调整装置用来调整叶片，该节距调整装置具有一个紧急回路，该回路有一个电储能器用于借助于叶片伺服电机来操纵叶片。 
背景技术
由于安全方面的原因具有节距可调的转子叶片的风能设备一般设置用于，即使在电网有故障进可以借助于一种自给自足的电储能器来调整转子的叶片。为了在一种这样的情况下能够使风能设备停机，设有一个紧急驱动装置。由DE-B-103 35 575已知一种具有一个紧急驱动装置的节距调整驱动装置，这紧急驱动装置具有一个蓄电池作为用于节距调节驱动的独立的电储能器。蓄电池连接于变频器，从而在故障情况下借助于一个开关就使蓄电池与变频器连接起来，并因此为操纵电动机提供必要的能量。但是业已表明，在紧急驱动装置运行时可能出现一定的负载状态，在这些状态下所要调整的转子叶片驱动电动机。那就形成一种拖动状态。此时在叶片伺服电机中产生电功率，因而产生以下危险：所产生的电功率被反馈至蓄电池里。一种这样的反馈出于多种原因是不受人欢迎的并可能引起损坏。在反馈时可能产生大的充电电流，这蓄电池并不适合于这充电电流。通过来说，蓄电池的内电阻在充电运行时要高于在放电时的，因此在充电时和尤其是在不受人欢迎的充电时，用高的充电流可能会危险地产生高的电池电压。其它有害的作用在于：在反馈时可能造成叶片伺服电机的空转转速的或高。这可能使特性曲线发生移动并提高在节距调整装置里的和作用于叶片上的载荷。 
建议借助于一个斩波装置消除这由叶片伺服电机在过载运行(Schiebebetrieb)时所产生的电功率，并因此防止蓄电池经受有害的高电流充电。为了控制制动斩波器可以对电压和在紧急回路中流动的电流进行测量。但业已表明，在电压控制运行时太大的充电电流的问题可能不一定在所有运行状态下都有。 
发明内容
本发明的任务是在开头所述种类的一种风能设备中改善对电储能器的保护。
按照本发明的解决方案在于独立权利要求中的特征。有利的改进设计方案见从属权利要求。 
在具有一个通过具有可调整的叶片的转子来驱动的，用于产生电能的发电机的一种风能设备中，其中设有一个节距调整装置(Pitchverstelleinrichtung)用来调整叶片，这种装置使一个紧急回路与一个电储能器连接，用以借助储能器操纵叶片，或者用于接地或者通向另一个适合的电流吸收电路。 
如果在快速调整转子的叶片时，尤其是向其可靠的旗标位置(Fahnenstellung)上，由于作用在叶片上的空气动力学的力而引起一种拖动状态，那么叶片伺服电动机就起到发动机的作用。它因此产生电流，这电流似乎是向后流动经过紧急回路至电储能器。但是电流到不了电储能器，而是借助于并联分支被引出。本发明的核心在于以下构思：确定这经过并联支路的电流大小，使它相应于由叶片伺服电动机在惯性运行时所产生的电流。本发明采用电流镜达到这目的。因此使得反馈至电储能器里的电流可以为零，这电流相应于由叶片伺服电动机产生的电流和经过并联支路流出的电流之差。那么实现了：没有反馈电流回流至蓄电池里。本发明所基于的在并联支路中采用电流镜的思路因此按令人惊奇的简单方式用于针对反馈电流可靠地保护电储能器。 
此外电流镜装置可以这样设计成其最简单的形式，从而它具有一个输入和一个输出，其中在输入上接了一个用于叶片伺服电机的反馈电流的确定装置，而在其出口处通过并联分支确定电流。这可以使得由无源的元器件以简单的方式构成电流镜装置。这不仅减少了制造所需的费用，而且由于不太复杂也可以保证运行中的高可靠性。 
但是也可以备选地或附加地规定：这电流镜装置设有一个有源的控制部。为此适宜地这样来设计电流镜装置，从而它与一个负载元件串联地具有一个可控制的开关元件，该元件借助于一个分开的控制部来操纵。如果开关元件由控制部来触发，其接通，因此在并联支路里电流可以流过负载元件；如果开关元件没有被触发，那么它就打开，而电流在并联支路里中断。控制部不一定非得要作成空间分开的单元，而且也可以同样良好地集成在一个已有的控制单元里，例如象一个一般来说反正设有的运行管理控制单元里。 
控制部适宜地具有一个节拍发生器，它尤其是可以作成脉宽调制器 (PWM)。这就可以简单地为开关元件产生一个触发信号。尤其是一个脉宽调制器可以允许用一个固定频率，例如4KHz来触发开关元件，而且通过节拍比来确定通过并联支路要引出的电流。因此在脉宽调制器的占空比和并联分支中电流之间存在一种线性关系。如果设有附加的调节装置，那么一种这样线性的传输性能则是特别有利的。 
适宜地在控制部上连接一个用于反馈电流的确定装置。这里至少是指一种用于叶片伺服电机的电流的测量传感器。但是不应排除：代替一种对电流的直接测量，而通过由其它在一定条件下更容易测得的参数的计算，间接确定反馈电流的值被形成。 
按照本发明的一种优选的实施形式，它在一定条件下理用于独立的保护，控制部提供了附加的功能，它们超出了纯粹的电流镜功能。在这种称为“修正的电流镜”的本发明的方案中尤其可以设计规定：电流镜的传递函数具有一个偏移或者可以关于其斜率变化。为此适宜地设有一个偏移模块，它设计用于设定在紧急运行时通过并联支路的基本电流。所谓基本电流这里是指这样的电流，它与叶片伺服电动机是否被牵引并因此产生反馈电流无关，地流过并联支路。所谓紧急运行这里是指这样的运行类型，在此运行类型中电储能装置提供电能用来操纵叶片伺服电动机。这由偏移模块所引起的基本电流起的作用是：在紧急运行中总是要消耗一点功率，因此降低了电储能器的电压。这尤其是造成了：电压从充电中止电压出发迅速地减小到名义电压。因此形成了一个附加的缓冲区，这个区在由于叶片伺服电机被牵引而使电流反馈时保护了电储能器，防止了过过压。 
为了尤其是在这样一些情况下避免电储能器受到不受欢迎的负载，在这些情况下叶片伺服电机必须用高的功率来调整叶片，适宜地可以设有一个消隐装置(Austasteinrichtung)，这装置设计用于在叶片伺服电机为满负荷时减小基本电流。通过减小基本电流，可以一直到零值，就可以实现：在这样一些情况下全部的由电储能器所提供的电流流入到叶片伺服电机里，并因此提供了最大的功率。 
适宜地还可以设计规定：控制系统具有一个斜率调整模块，这模块设计用于线性地加强在并联支路中的镜电流。因此就可以提高在并联支路中的电流和叶片伺服电机的反馈电流之间的比例。因此可以形成一个缓冲用于补偿这由于并不是最佳地确定反馈电流而产生的公差。这尤其 是可以为确定反馈电流也采用不是很高级的测量装置，或者间接地由其它的，适宜地反正就存在有的测量参数来产生反馈电流。 
控制部还可以优先地具有一个阈值模块，它设计用于这样来触发开关元件，从而使并联支路里的一种可调整的最大电流不被超过。因此即使在极端情况下也能可靠地阻止在并联支路中的部件受到过载。因此可以克服按照本发明的电流镜失效的危险和紧急运行时电储能器的仓促失效或者说节距调节的不受欢迎的特性曲线变化的由此引起的风险。 
控制部更适宜地还具有一个用于储能器的补偿模块，它设计用于，取决其充电状态修正镜电流。如果作为负载元件在并联支路中设有了一个电阻，那么这流过它的电流不仅取决于开关元件的操纵，而且也取决于电储能器的电压。当电池电压下降时，这造成并联支路中电流相应的降低。为了阻止一个太小的电流在并联支路中流动，设有补偿模块，这模块取决于实际的电压而使开关元件的触发信号发生变化，从而在并联支路里可以实现较大的电流。在理想情况下设定补偿模块，从而使并联支路里的电流与电储能器的实际电压无关。为了能够来实现它，优选可在电储能器上设有一个电压测量装置。 
控制部优选还具有一个保护模块，它设计用于取决于负载元件的负载状态来减小镜电流。这被负载元件消耗的引入并联支路中的电功率，成平方地取决于电流。尤其是在大电流时则使所要接受的电功率大大升高。这可能导致并联支路中部件发生过载，尤其是负载元件的过载。尤其是存在有热过载的危险，这样可以容易地引起负载元件的失效，并因此使并联支路失效。为了克服这种情况，保护模块对负载元件的负载状态进行监测，并且在必要时用于减小并联支路中的电流。为了监测负载元件适宜地设有一个测温装置。如果负载元件作成一个制动电阻，那这尤其适合。因此为负载状况提供了一种简单而直接的测量方案。但是也可以备选地设计规定：为了避免附加的传感器装置，设计一种用于负载状态的估算装置。它设计用于由电储能器的一种电压信号和控制部的触发信号求出一个用于储能器的热负载状态的度量。为了不仅在短时作用的载荷峰值时，而且也在较长时间上作用的负载时能够更好地求出负载元件的载荷状态，估算装置适宜地具有一个低通元件。该元件的时间常数被选择，使它相应于负载元件的热时间常数。因此可以按简单而适宜的方式提供集成的功能，以便也能够在较长的时间范围上检测由负载元 件所承受的载荷。此外还设有一种比较装置，在其一个输入上加有低通元件的一个输出，在其另一个输入上加上一个温度极限值信号。这设计用于当超过极限温度时输出一个输出信号，因而保护模块就减小了流过并联支路的电流或者甚至降到零。 
本发明还涉及一种具有独立的方法权利要求所述特征的方法，为了说明作用原理或可以能见以前的叙述。 
附图说明
以下参见附图对本发明进行说明，在这附图中表示出了有利的实施例。所示为： 
图1：一个按照本发明的风能设备的简略图； 
图2：按照第一实施例的一种节距调整装置的简图； 
图3：按照第二实施例的一种节距调整装置的简图； 
图4：按照图3所示实施例的一种电流镜装置； 
图5：按照图2所示实施例的一种电流镜装置； 
图6：用于第2实施例的一种控制部的简图； 
图7：一种保护模块的简图； 
图8：控制装置的功能图； 
图9至11：不同地调整设定的电流镜装置的特性曲线； 
图12：表示出电流镜特性和一个对应的触发信号的一个特性线对；和 
图13：紧急回路中的电流特性曲线。 
具体实施方式
一个按照本发明的，总体用附图标记1表示的风能设备包括有一个塔10，塔具有一个在方位平面里可以旋转的布置在塔上端的架空舱11。在架空舱11的一个端面侧上设有一个转子2，它通过转子轴20可以旋转。转子2包括有多个(在所示实例中为2)转子叶片21。一个转子叶片轮毂22将转子叶片21与转子轴20连接起来。这个轴驱动一个布置在架空舱11里的发电机13用于产生电能。电能被送给一个变换器14并通过三相线路(图中仅表示一个相)15和变压器16输出给电网9。在架空舱11里还布置有一个风能设备1的控制装置18。它以本身就已知的方式用于运行管理风能设备。 
转子叶片21关于其安装角(Anstellwinkel)θ可以调整地布置在轮毂22上。为了调整安装角设有一个节距调整装置3。它包括有布置在各自的转子叶片21的根部范围里的叶片伺服电动机55。节距调整装置具 有一个紧急调整模块5。这个模块5设计用于即使当电网9失效时或者在转子叶片轮毂22的能量供应装置有故障时也能对转子叶片21进行紧急调整。为了对此提供足够的电能，在转子叶片轮毂22里设有一个自给自足的电储能器，它在所示的实施例中作成一个蓄电池50。 
紧急运行时节距调整装置的构造和作用原理参考图2加以说明。用于紧急运行的总体用附图标记5表示的节距调整装置，它包括有一个电池接触器51，通过这接触器使蓄电池50与连接线路52，并进一步通过一个电动机接触器54与叶片伺服电动机55连接。设计规定了：在紧急运行时使节距调整装置5如下运行。由蓄电池50所提供的电能流过电池接触器51和连接线路52至电动机接触器54，然后至叶片伺服电动机55。这样被电流过的电动机就使配属于它的转子叶片21(或是在一种中央节距电动机情况下多个配属于它的转子叶片21)旋转，也就是说至转子叶片21的规定使风能设备停机的旗标位置(Fahnenstellung)上。由于作用在转子叶片21上的风力就可以产生出空气动力学负载，因而使转子叶片21在旗标位置的方向上运动得比对应于叶片伺服电动机55的转速更快。因而叶片伺服电动机55进入一种拖动运行。它在这种拖动运行时如一个发电机那样起作用。它可以产生一个电流，该电流在图2表示为电动机电流IMR。通常这种由叶片伺服电动机55在拖动运行时所产生的电动机电流通过连接线路52和电池接触器51被引入蓄电池50里。蓄电池50因此进行充电。因为这里可以是相对较高的电流，因此存在着蓄电池50受到有害的大电流充电的危险。危险还有：在拖动运行时引起叶片伺服电动机55中的磁饱和，因而可能会使其运行特性曲线如此地移动，以至于其空转转速不受欢迎地升高。 
为了克服这种情况，按照本发明设有一个电流镜装置6。它如此地连接，即在连接线路52之间放置一个并联支路60。在这并联支路60里布置了一个电流镜装置6。电流镜装置6的构造和作用原理在下面作详细说明。 
一种特别简单的，但对于按照本发明的目的来说完全足够的，具有无源元器件的一种电流镜装置的实施形式，正如它在图3中示意示出和图4中详细示出的那样，用来进行说明。一种这样的无源电流镜装置6’只包括有电阻和晶体管。借助于一个电流传感器61来测量流过连接线路52的电动机反馈电流。如果电流传感器61设计成一个变换比为500:1 的变换器的话，那是适宜的。当电动机反馈电流例如为50A时，它产生一个控制电流0.1A。测量传感器61连接在一个晶体管77’的集电极上，晶体管的发射极通过一个电阻76’与地连接。与晶体管77’的基极相连的是一个通向集电极的电阻75’以及一个控制接头78’。这种电路使得在控制接头78’上产生一个取决于测量传感器61的电流的电压。此外设有一个开关晶体管73’。它优先作成一种达林登-功率晶体管(由于对称的原因晶体管77’适宜地同样也是一种达林登-功率晶体管)。开关晶体管用其集电极与连接线路52相连，并用其发射极通过一个负载电阻71’接地。因此开关晶体管73’的集电极-发射极段就构成蓄电池50的一个并联支路60。控制接头78’接在开关晶体管73’的基极上。因此晶体管77’和开关晶体管73’就具有一个共同的基极电位。负载电阻71’就电阻75’来说具有一个对应于反的变换比的电阻值。这意味着用上面的变换比500:1和一个举例而言的电阻76’的电阻为50Ω，那负载电阻71’的值为0.1Ω。按图4所示的电流镜装置6’是一种传统的电流镜电路，它设计用来用其一个包含有晶体管77’的分支来检测这由叶片伺服电动机55在拖动运行时所产生的电动机电流IMR，并通过另一个包含有负载晶体管73’的分支将相同大小的电流IS通过并联分支60引出。在理想情况下这意味着：整个由叶片伺服电动机50在拖动运行中所产生的电流由于电流镜装置6’而通过并联支路60被引出。因此没有电流流至蓄电池50，也就是说电流IBR为零。蓄电池50因此防止了通过在拖动运行中运行的叶片伺服电动机55而产生的不受人欢迎的大电流充电。此外还由于这由叶片伺服电动机55在拖动运行时产生的电流按照本发明的导出使连接线路52之间的电压和因此即使在拖动运行时在叶片伺服电动机55上的电压也不升高。因此克服了由于磁饱和现象在拖动运行时的叶片伺服电动机55的空转转速的不受人欢迎的升高。 
在许多情况下一种这样简单的电流镜装置6’，如它在图3中所示的那样，对于保护蓄电池50和在紧急运行时对于保持有利的运行特性来说是足够的。按照本发明的一个特别有利的方面，这个方面在一定条件下用于独立的保护，但也可以设有一种扩展的电流镜装置6。它包括有一个有源的控制部8，控制部操纵一个布置在并联支路60里的开关元件7。应该指出：控制部8不必一定要作成一个分开的单元，而是可以很好地集成在一个已有的用于运行管理的控制装置18里。
首先应该说明开关元件7的构造。它沿着并联分支60包括有一个负载电阻71和一个与之串联布置的半导体开关73，这开关73优选作成一个IGBT。此外为了防止电压峰值在负载电阻71上设有一个空转二极管72。此外还设计有一个电容器79，它用于使通过半导体开关形成节拍的电流均匀。负载电阻71一方面用于消耗这流过并联支路60的电功率，而另一方面它用于保护半导体开关73以防止过载。这意味着：负载电阻71的值至少必须选择得如此之大，以至于在蓄电池50最大电压时半导体开关73的许可的最大电流不被超过。另一方面电阻必须选得足够地小，以便即使当蓄电池50的电压减小时总是还通过并联支路60实现一种最小电流。对于一种具有端电压为320V，内电阻为0.5Ω的蓄电池的节距调整装置来说，电阻值为R＝10Ω是有利的。用作为半导体开关73的IGBT具有一个控制接头78。在这接头上连接了扩展的电流镜装置6的控制装置。 
控制部8具有一个主模块80以及作为输出级的一个节拍发生器，后者优选作成脉宽调制器89。脉冲宽调制器89的输出通过一根连接线路88将一个输出信号A引至半导体开关元件73的控制输入端78上。脉宽调制器89设计用于由一个标准化的控制信号S(此值可以假定在0和1之间)产生一个频率例如为4KHz的节拍信号，并且取决于标准化的控制信号的大小使节拍信号的占空比在0和100％之间变化。脉宽调制器89优选进行一种线性的转换。作为输入信号在主模块80上分别设有一个测量传感器用于电动机反馈电流61和用于电压62。主模块80这样地工作，以至于其基于这用传感器61所测量的电流值求出脉宽调制器89用的控制信号S，其中可以考虑不同的修正系数。一个修正系数是设定偏移。为此设有一个偏移模块83。通过借助于偏移模块83可以实现对偏移的设定：当叶片伺服电动机55没有进入拖拉运行时，一定的电流(偏移电流)也流过并联分支60。用偏移电流使蓄电池50规定地加载。这有所希望的效果：蓄电池50上的电压可以迅速地由比较高的充电中止电压被降低到名义电压，名义电压形成了蓄电池50的一个稳定运行点，这是因为电压在蓄电池50继续放电时只是慢慢地变小。适宜地，一个消隐模块84与偏移模块83共同作用。其设计用来，在蓄电池50的高负载时降低偏移电流，也就是说在必要时一直降低到数值为零。因此确保了：蓄电池50全部功率都提供使用，如果需要它来驱动 叶片伺服电动机55的话。 
另外还设有一个斜率调整模块85。它用于，使并联支路60中的镜电流与这由叶片伺服电动机55所产生的反馈电流的比成线性变化。一般情况下这种变化意味着镜电流的升高，但不应该完全排除其降低。随着借助于斜率调整模块85使镜电流的升高，对于关于反馈电流测量或其它参数的公差来说可以产生一种缓冲。因此确保了：即使受到公差或测量精度的影响并联支路中的电流也总是足够大以接收由叶片伺服电动机55所产生的反馈电流。因此即使在不利的情况下也确保了：蓄电池50并不通过反馈电流来充电。 
另外更加适宜地可以设有一个补偿模块82。它设计用来在控制信号的计算中加入一个修正系数，以补偿蓄电池50的实际电压的波动。因此可以根据蓄电池50的变化的电压来平衡并联支路60中电流的波动。为了检测蓄电池50的电压，补偿模块82适宜地与电压传感器62连接。 
另外可以在主模块80里设有一个保护模块81。它设计用来，根据于负载电阻71的载荷状态减小并联支路60中的电流。为此可以在负载电阻上布置一个温度传感器74。如果负载电阻71上的温度预示着要超过一个不许可的高的值，并因此使负载电阻71过载的话，那就借助于保护模块81在必要时限制住这在并联支路60里的镜电流。这基于以下认识：容忍镜电流暂时地降低可能比总体上由于负载电阻71的破坏来冒镜装置失效的风险更为有利。但是不一定必需将一种费用高的温度传感器74应用于负载电阻71。也可以设计规定：由已有的测量值来估计负载电阻71的负载状态。为此可以设置一种相应的评估装置86。 
图7表示了一个简图。它包括有对蓄电池50电压的测量，优选借助于测量感器62，此外还借助于开关元件73，例如线路88的来检测触发信号A。基于这些输入参数值，计算单元811求出一个功率信号，例如通过所测量电压的平方除以负载电阻71的值乘以触发信号A的占空比。这是在负载电阻71里所消耗功率的一个度量。借助于一个乘法构件812可以在考虑到热电阻的一个参数的情况下确定一个温差信号△T。它是理论上得出的稳态的温度升高的一个度量。为了考虑到动态性的情况可以设有一个低通构件813，它考虑到负载电阻71的热时间常数。在其输出处则是动态温升的一个度量。它被加在一个比较器814的一个输入处，在其另一个输入处则是许可的极限温升△Tmax的一个度量。如果 实际的动态温升超过这个极限值，那么比较器就输出一个信号，因此使保护模块81启动。用这种计算对于负载电阻71来说不需要附加的温度传感器74。 
主模块80的基本作用原理总结地表示于图8中。电动机反馈电流IMR的一个程度用作为输入参数量。借助于偏移模块83将一个附加流动的基本电流G加到并联支路60里。借助于斜率调整模块85对于电流镜特性曲线的放大系数K进行调整设定。如果将标准化的参数值应用于计算，那么限制于0和1之间的范围里。借助于补偿模块82考虑了蓄电池50的电压从名义电压起的降低。这引起控制信号S的升高和因此在蓄电池50的电压下降时触发信号A的升高。在重新限定于0和1之间的范围之后形成一个主模块80的输出信号S。它加在脉宽调制器89的输入上。这由标准化的控制信号S形成固定频率的触发信号A，其占空比由控制信号的大小来确定。 
以下根据不同的特性曲线说明：按本发明的扩展的电流镜考虑了和没有考虑到附加模块地能按何种方式运行。 
在图9中表示了一个纯粹的电流镜的特性曲线，如其例如在按图3的简单的实施形式中形成的那样。横座标是电动机反馈电流IMR，其为标准化的值，纵座标是并联支路里的电流IS，同样也作为标准化的值。如果没有反馈电流IMR流动，那么其值也就是0或较小，那么相应地流过并联支路60的镜电流同样也是0。若反馈电流IMR升高，那么流过并联支路60的镜电流IS线性地增大，直至最后分别达到标准值。采用电流镜的这种基本功能确保了对蓄电池50的保护，防止了在拖动运行时有害的大电流充电。 
在图10中表示了按图2所示一个扩展的电流镜的特性曲线。如同在图9中所示那样，电动机反馈电流和并联支路中的电流都标准化了。此外还设有偏移模块83。它使特性曲线在图中向左移动。这意味着：即使当电动机反馈电流IMR为0时，也有一个电流(在所示例中为一个标准化的电流)在并联支路60里流动，其大小为0.2。如果附加地出现一个电动机反馈电流，那么并联支路60中的电流由于电流镜装置6而相应地成线性增加。 
在图11中表示了另一种方案，它们如同在图9中所示那样，电动机反馈电流和并联支路中的电流都标准化了。这里附加地设有一个斜率 调整模块85。这造成了：当出现电动机反馈电流时就使镜电流加强一个常系数。因此比用叶片伺服电动机55在拖动状态下所产生的有更多的电流流过并联支路60。因此可以实现：即使考虑了公差也没有反馈电流流向蓄电池50。 
在图12a)中表示了一个特性曲线，如它在考虑了偏移模块83和补偿模块87时所形成的那样。由于偏移模块83，特性曲线向左移动(与虚线升高的特性曲线比较)。另外设有了补偿模块81。这造成了：当蓄电池50的电压低于名义电压时，并联支路60中的电流完全保持住，而且并不对应于较小的电压而降低。在图12b)中表示了对应的控制信号S，它从主模块80传送至脉宽调制器89里。实线表示了当蓄电池50的电压相当于名义电压时的情况，而虚线则表示了当电压较小时的情况。 
在图13中最后举例表示出二个在图2和3中所示的实施形式的作用。实线表示了按图3所示的实施形式，它具有一种简单的电流镜。只要叶片伺服电动机55接收来自蓄电池50的电流(IMR为负的)，那就没有电流IS在并联支路60中流动(见图a)，b)和c)的左边部分的实线曲线)。只有当电动机反馈电流IMR变为正的，那才有一个镜电流IS流过并联支路60。其大小准确地相当于电动机反馈电流的正的部分，因此没有电流流向蓄电池50(见曲线a)，b)和c)的中间部分)。-这右面部位相当于左面部位。 
用点划的曲线表示了在按图2所示的第二种实施形式中的并联支路里的电流。在这种实施形式中，它具有所谓“扩展的电流镜”，由于偏移模块83，就总是有一个基本电流流过并联支路60，如果叶片伺服电动机55在拖动运行时产生一个反馈电流IMR的话，或者如果驱动电动机的电流-IMR超过了标准化的电动机电流的一个数值-0.2的话。因此就确保了：即使当电动机为拖动运行时也有一个放电电流从蓄电池50里流出。

Claims (19)

1.风能设备，具有通过具有可调整的转子叶片(21)的转子(2)来驱动的发电机(13)用于产生电能，其中设有节距调整装置(3)用于调整叶片，其包括有紧急回路(5)，紧急回路具有电储能器(50)用来操纵叶片伺服电动机(55)，其特征在于，并行于储能器(50)设有具有电流镜装置(6，6’)的并联支路(60)，电流镜装置(6，6’)被设计，以便取决于叶片伺服电动机(55)的反馈电流来控制并联支路(60)中的电流。
2.按权利要求1所述的风能设备，其特征在于，电流镜装置(6’)具有输入和输出，其中在输入处接有用来确定叶片伺服电动机(55)的反馈电流的装置，并且所述输出确定了经过并联支路(60)的电流。
3.按权利要求1所述的风能设备，其特征在于，电流镜装置(6)具有负载元件(71)和串联的开关元件(73)，后者借助于分开的控制部(8)进行操纵。
4.按权利要求3所述的风能设备，其特征在于，控制部(8)具有脉宽调制器(89)。
5.按权利要求3或4所述的风能设备，其特征在于，控制部(8)具有用于叶片伺服电动机(55)的反馈电流的确定装置。
6.按权利要求3所述的风能设备，其特征在于，控制部具有偏移模块(83)，它设计用来在紧急运行时在并联支路(60)里调定基本电流。
7.按权利要求6所述的风能设备，其特征在于，偏移模块(83)具有去隐装置(84)，它设计用于在叶片伺服电动机(55)满载时降低基本电流。
8.按权利要求3所述的风能设备，其特征在于，控制部具有斜率调整模块(85)，它设计用于线性地加强在并联支路中的电流。
9.按权利要求3所述的风能设备，其特征在于，控制部具有补偿模块(82)，它设计用于，取决于储能器(50)的充电状态来改变并联支路里的镜电流。
10.按权利要求9所述的风能设备，其特征在于，补偿模块(82)具有电压测量装置(62)用于确定电储能器(50)的充电状况。
11.按权利要求3所述的风能设备，其特征在于，控制部具有保 护模块(81)，它设计用来，取决于负载元件(71)的负载状态减小并联支路(60)中的镜电流。
12.按权利要求11所述的风能设备，其特征在于，为了确定负载状态设有用于负载元件(71)的温度测量装置(74)。
13.按权利要求11所述的风能设备，其特征在于，设有用于负载状态的评估装置(86)，而且它设计用来由电储能器(50)的电压和控制部(8)的输出信号确定用于热负载状态的度量。
14.使用于风能设备的转子叶片的节距调整装置运行的方法，转子(2)驱动发电机(13)用于产生电能，而且叶片伺服电动机(55)在紧急运行中通过具有电储能器(50)的紧急回路(5)来操纵，其特征在于，电流镜装置(6，6’)并行于电储能器(50)布置在并联支路(60)里并使电流镜装置(6，6’)运行，从而取决于叶片伺服电动机(55)的反馈电流来控制并联支路(60)中的电流。
15.按权利要求14所述的方法，其特征在于，使扩展的模式的电流镜运行，其中调定了并联支路(60)中的基本电流。
16.按权利要求14或15所述的方法，其特征在于，在并联支路(60)中电流得到线性加强。
17.按权利要求14或15所述的方法，其特征在于，确定电储能器(50)的充电状态并取决于充电状态提高并联支路(60)中的电流。
18.按权利要求14或15所述的方法，其特征在于，取决于电流镜装置(6，6’)的负载状态来减小并联支路(60)中的电流。
19.按权利要求18所述的方法，其特征在于，通过确定基于电储能器(50)的电压和电流镜装置(6)的控制部(8)的输出信号的度量来评估负载状态。 
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006009127A1 (de) * 2006-02-24 2007-09-06 Repower Systems Ag Energieversorgung für Blattverstelleinrichtung einer Windenergieanlage
US7816801B2 (en) * 2006-03-16 2010-10-19 International Components Corporation, Inc. Speed sensing circuit for a wind turbine generator
DE102006057213A1 (de) * 2006-12-01 2008-06-05 Robert Bosch Gmbh Elektrische Antriebsvorrichtung
RU2488593C2 (ru) * 2007-03-13 2013-07-27 Юниверсити Оф Цюрих Человеческое опухолеспецифическое моноклональное антитело
DE102007022511B4 (de) * 2007-05-14 2009-07-30 Repower Systems Ag Windenergieanlage mit einer Verstelleinrichtung für die Rotorblätter
DE102008025944C5 (de) * 2008-05-30 2013-08-22 Repower Systems Se Überwachungseinrichtung für Pitchsysteme von Windenergieanlagen
DE102009044036A1 (de) * 2009-09-17 2011-04-14 Ssb Wind Systems Gmbh & Co. Kg Windkraftanlage
FR2956881B1 (fr) * 2010-02-26 2012-05-04 Vergnet Sa Systeme de commande-controle de l'angle de calage des pales d'une eolienne
US7997876B2 (en) * 2010-03-31 2011-08-16 General Electric Company Wind turbine, tower and method for fabricating the same
EP2476900A1 (en) * 2011-01-18 2012-07-18 Siemens Aktiengesellschaft Wind turbine
US9605653B2 (en) * 2015-05-26 2017-03-28 General Electric Company System and method for de-rating power of a wind turbine as a function of temperature
EP3504786A1 (en) * 2016-08-26 2019-07-03 Vestas Wind Systems A/S Control of a wind turbine generator for reduced tonal audibility
DE102019001355A1 (de) * 2019-02-26 2020-08-27 Senvion Gmbh Rotorblattverstelleinrichtung für Windenergieanlagen

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10335575A1 (de) * 2003-07-31 2005-03-17 Siemens Ag Notbetriebseinrichtung zur Verstellung von Rotorblättern für eine Windkraftanlage
CN1732341A (zh) * 2003-01-11 2006-02-08 再生动力系统股份公司 用于风能设备的运行管理系统

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2363850A (en) * 1941-11-22 1944-11-28 Gen Electric Control equipment for prime mover electric generating plants
FR2355178A1 (fr) * 1976-06-18 1978-01-13 Anvar Dispositif regule de production d'energie electrique, tel que dispositif eolien
US4095120A (en) * 1976-10-22 1978-06-13 Louis Michael Glick Load control for wind-driven electric generators
DE19651364A1 (de) 1996-12-10 1998-06-25 Nordex En Anlagen Gmbh Vorrichtung zur Verbesserung der Netzverträglichkeit von Windkraftanlagen mit Asynchrongeneratoren
DE29722109U1 (de) * 1997-12-16 1998-03-26 Aerodyn Eng Gmbh Windenergieanlage
DE10033029B4 (de) 2000-07-07 2004-03-18 Wobben, Aloys, Dipl.-Ing. Notstromversorgungseinrichtung
DE10105892A1 (de) * 2001-02-09 2002-09-12 Daimlerchrysler Rail Systems Windenergieanlage und Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage
US7015595B2 (en) * 2002-02-11 2006-03-21 Vestas Wind Systems A/S Variable speed wind turbine having a passive grid side rectifier with scalar power control and dependent pitch control
DE102006009127A1 (de) * 2006-02-24 2007-09-06 Repower Systems Ag Energieversorgung für Blattverstelleinrichtung einer Windenergieanlage
DE102007022511B4 (de) * 2007-05-14 2009-07-30 Repower Systems Ag Windenergieanlage mit einer Verstelleinrichtung für die Rotorblätter

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1732341A (zh) * 2003-01-11 2006-02-08 再生动力系统股份公司 用于风能设备的运行管理系统
DE10335575A1 (de) * 2003-07-31 2005-03-17 Siemens Ag Notbetriebseinrichtung zur Verstellung von Rotorblättern für eine Windkraftanlage

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Publication number Publication date
WO2007144146A1 (de) 2007-12-21
CA2656078A1 (en) 2007-12-21
DE102006027224B3 (de) 2008-01-03
EP2032845B1 (de) 2013-10-30
EP2032845A1 (de) 2009-03-11
US8106525B2 (en) 2012-01-31
CA2656078C (en) 2011-05-24
ES2443218T3 (es) 2014-02-18
CN101466947A (zh) 2009-06-24
US20090243296A1 (en) 2009-10-01
DK2032845T3 (da) 2014-01-27

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