专利名称：操作风力涡轮及确定永磁体温度的方法和涡轮的控制器的制作方法
技术领域：
本公开涉及一种用于操作风力涡轮的方法。另外，本公开涉及一种用于确定永磁体发电机的永磁体温度的方法。此外，本公开涉及一种用于风力涡轮的控制器和具有这种控制器的风力涡轮。
背景技术：
风力涡轮可使用永磁体发电机来代替电励磁的同步或异步发电机来改进系统效率，尤其在部分负载下，且在一些实施例中，增加风力涡轮的年发电量(AEP)。在一些实施例中发电机具有一个或多个定子绕组，在其中磁体尤其永磁体的旋转磁场感应出电压。感应电压与发电机的转子的旋转速度成比例且也与永磁体的场成比例。在典型实施例中，在永磁体发电机中所用的磁体的磁化取决于温度。特别地，当温度升高时永磁体的磁化减小。由于在更低温度下磁化更高，在发电机的绕组中在较低温度比在较高温度感应出更高的电压。在典型应用中，风力涡轮的发电机电连接到电网或逆变器(inverter)，使得发电机的输出电压近似恒定。典型地，逆变器或其它设备，例如断路器或变压器，通常额定最大电流或电压。典型地，在低环境温度下以低转子速度起动风力涡轮，使得到定子绕组中的感应电压不足以破坏风力涡轮的设备。
发明内容
鉴于上文所述，提供一种用于操作具有电气系统的风力涡轮的方法，该电气系统包括带转子和定子的永磁体发电机和电连接到永磁体发电机的电力电子装置，其中电力电子装置和断路器电串联地布置在永磁体发电机与电网之间，永磁体发电机具有永磁体和发电机绕组，当转子旋转时由永磁体感应电压到发电机绕组中。该方法包括基于修正永磁体发电机的永磁体的场的场修正来生成使断路器跳脱的信号。根据另一方面，提供一种用于确定带转子和定子的永磁体机器的至少一个永磁体的温度的方法，其中该永磁体机器具有至少一个永磁体和机器绕组，当转子旋转时由至少一个永磁体感应电压到该机器绕组中。该方法包括基于转子的旋转动态和场修正来确定永磁体机器的至少一个永磁体的温度，场修正对永磁体机器的至少一个永磁体的场进行修正。根据另一方面，提供一种用于风力涡轮的控制器，该风力涡轮包括电气系统，该电气系统具有带转子和定子的永磁体发电机和以操作的方式连接到永磁体发电机的电力电子装置以及电串联地布置在永磁体发电机与电网之间的断路器，其中永磁体发电机具有永磁体和发电机绕组，当转子旋转时由永磁体感应电压到发电机绕组中，该控制器还适于连接到断路器的控制电路，该控制器适于基于永磁体发电机的永磁体的磁场的场修正来生成使断路器跳脱的信号。通过从属权利要求、说明书和附图，本发明的另外的方面、优点和特征变得显而易
在说明书的其余部分中包括参考附图，向本领域技术人员更具体地提出完整的和可实施的公开，在附图中图1示出风力涡轮的示意图2示出风力涡轮的电气系统的实施例；
图3示出风力涡轮的电气系统的另一实施例；
图4示出发电机的实施例；
图5示出发电机的另一实施例；
图6示出永磁体的磁化曲线；
图7示出发电机的等效电路；
图8示出发电机的矢量图9示出发电机的另一矢量图；以及
图10示出用于操作风力涡轮的方法的实施例的流程
部件列表
100风力涡轮
110塔架
120机舱
130发电机
140轮毂
150叶片
160风力转子
170换向器(commutator)
180逆变器
190断路器
200变压器
210电网
220控制装置
300发电机
310转子
312永磁体
314永磁体
320定子
322绕组
324绕组
326绕组
400发电机
410转子
412永磁体414永磁体416绕组420定子422绕组424绕组426绕组
具体实施例方式现将详细地參考各个实施例，其中的一个或多个示例在每个附图中示出。每个示 例以解释的方式提供而并不意味着限制。例如，作为ー个实施例的一部分的说明或描述的 特征可用于其它实施例或者与其它实施例结合使用以产生另外的实施例。意图是本公开包 括这些改变和变更。图1示出风カ涡轮100。风カ涡轮100包括塔架110，在塔架110上安装机舱120。 机舱120可围绕塔架的竖直轴线旋转。在机舱120内放置发电机130，其用于将旋转能转化 为电能。发电机机械地连接到可围绕水平轴线旋转的轮毂140。三个转子叶片150连接到 轮毂140。转子叶片150和轮毂140 —起形成风カ涡轮100的风カ转子160。风カ涡轮100 操作如下。在典型情形下，机舱120围绕竖直轴线旋转使得轮毂140的水平轴线大致平行 于风向。由于转子叶片150的空气动力学轮廓，风在风力转子上施加扭矩。因此，风カ转子 围绕其水平轴线旋转，从而驱动发电机。发电机130将机械旋转转化成电流。因此，风的动 能转化成电能。图2示出风カ涡轮的电气系统的实施例。在ー个典型的实施例中，该电气系统包 括用于将机械能转化成电カ的一个或更多个构件以及ー个或更多个监管系统。图2示出在 左侧的轮毂140和连接到轮毂140的转子叶片150，其中转子叶片150和轮毂140形成风カ 转子160。轮毂140机械地连接到发电机130用于使该发电机的转子旋转。在ー个典型的 实施例中，齿轮箱135布置在风カ转子160与发电机130的转子之间，用于将风カ转子160 的第一旋转速度转换成施加到发电机130的转子的第二旋转速度。在其它实施例中，可提 供一种无齿轮的风力涡轮。那么，没有齿轮箱提供在风カ转子160与发电机130的转子之 间，換言之，风カ转子160直接连接到发电机130的转子。在ー个典型的实施例中，发电机 的输出电流连接到换向器170，换向器170将由发电机130产生的交流特别是三相交流转换 成直流。直流然后由逆变器180转换成三相交流。逆变器180的输出经由断路器190和变压器200电连接到中压或高压电网210。在可与本文中的其它实施例組合的典型的实施例中，换向器170和/或逆变器180 可包括电カ电子装置，例如IGBT。典型地，电カ电子装置可仅承受特定限值的高压电流或电压。因此，在ー个典型的实施例中，发电机、换向器、逆变器、断路器和变压器电串联。 在另外的实施例中，换向器/变压器不是必需的。在另ー实施例中，控制装置220连接到发电机、换向器170和逆变器180、断路器 190和其变压器200。在另ー实施例中，用于转换或切換所生成的电流的每个电子装置可具有其自己的控制装置。在另一实施例中，发电机130直接连接到逆变器180，而逆变器180经由断路器 190和变压器200连接到电网210。图3示出风力涡轮的电气系统的另一实施例。在图3所示的电气系统中，发电机 130的输出电连接到断路器190，而断路器190连接到变压器200。然后变压器200连接到电网210。典型地，在一实施例中，发电机、逆变器、断路器和变压器电串联。根据另一实施例，控制装置220适于控制发电机130、断路器190和变压器200。在其它实施例中，风力涡轮的电气系统可包括多于一个控制装置，其中控制装置分配给具体的电气装置。在这种实施例中，控制装置典型地可彼此通信。发电机130典型地为永磁体发电机。例如，这可为三相永磁体发电机。在一个典型的实施例中，发电机可为光滑铁芯电机或凸极电机。图4示出带有光滑铁芯的三相永磁体发电机的实施例的示意图。发电机300包括转子310和定子320。转子310机械地连接到风力转子160，在典型的实施例中经由齿轮箱。 在其它实施例中，风力转子160直接连接到发电机130的转子。那么，换言之，没有齿轮箱提供在风力转子160与发电机130的转子之间。因此，当风力转子通过风的动能旋转时，风力转子驱动发电机的转子310，而转子310旋转。转子310包括至少两个永磁体312、314， 其中北极314和南极312交替地布置于转子310的圆周上。在另一实施例中，转子310可包括多于两个永磁体。在典型实施例中，定子包括三个绕组322、324、326，其中三相电流的每相连接到相应绕组。在另外的实施例中，发电机300对于每相可包括更多的绕组，例如两个或更多个绕组。当转子310旋转时，它产生旋转磁场。根据感应定律，在定子的绕组322、324、326中感应出电压。感应电压与发电机的转子的旋转速度成比例且也与永磁体的场成比例。定子的绕组322、324、3沈例如可连接到断路器、换向器或逆变器，如图2和图3所示。图5示出发电机400的另一实施例。图5中用于发电机400的相同特征具有与图 4所示的发电机相同的附图标记加上100。因此，图5也示出永磁体发电机。永磁体412、 414设置于转子410上。除了图4所示的发电机之外，发电机400具有转子410，转子410 还包括用于提供激励磁场的励磁绕组416。在一个典型的实施例中，激励磁场用于减弱永磁体412、422的磁场。在一个实施例中，励磁绕组416的磁场适于在永磁体412、422的相反方向上提供磁场。在另一实施例中，发电机的转子可设置于定子外。在另一实施例中，定子可包括用于生成磁场的永磁体，而转子可包括至少一个绕组，感应电压到绕组中。定子和转子及永磁体的布置可取决于例如风力涡轮的类型、机舱的尺寸。典型地用于永磁体发电机的磁体具有取决于温度的磁化曲线。在典型实施例中， 永磁体可包括稀土金属和其合金中的一些。如果永磁体的温度上升，磁化减小直到居里温度T。，高于居里温度T。，永磁体丧失其磁性特性。因此，低于居里温度T。，如果温度降低，永磁体的磁化增加。典型地，包括稀土材料的永磁体具有相对低的居里温度。在一个典型的实施例中，通常用于永磁体发电机的永磁体具有取决于温度的磁化曲线，其升高每IOK温度改变大约1%。更高的温度减小磁体的磁化而更低的温度增加磁化。例如，在温度改变大约30开氏度或摄氏度的情况下，磁化改变大约3%。图6示意性地示出永磁体的磁化曲线。在曲线的第一部段，当温度升高时，永磁体的磁化缓慢地减小，几乎恒定。当到达居里温度T。时，永磁体基本上丧失其所有磁化。永磁体的磁通量ΨΡΜ典型地与永磁体的磁化成比例。由于到发电机的绕组中的感应电压取决于磁化，特别地与磁化成比例，可监控风力涡轮中磁体的温度。特别地，当负载与发电机断开时，感应电压施加到电力电子装置，例如逆变器或换向器，或者施加到风力涡轮的断路器。在一个典型的实施例中，这些电力电子装置额定特定的电流或电压。在施加到装置的电压超过额定电压的情况下，该装置可被破坏。在磁化曲线的大致线性的部段A中，可基于已知的磁化来确定磁体的温度。例如，可存储大致线性的部段A的磁化曲线的梯度和大致线性的部段A的参考值，例如点a的温度1和磁化Ma。在另一实施例中，可存储大致线性的部段A的两个参考值，用于推导出磁化曲线的梯度。因此，如果磁化是已知的，例如如果磁化Mb被测量，则点b的温度Tb可基于点a的已知值和梯度g而推导出。因此，永磁体的温度可基于磁化进行测量。在可与本文所公开的其它实施例组合的另一实施例中，完整的磁化曲线可存储于查询表中，在其中存储温度和对应的磁化。图7示出同步发电机的等效电路图。队为由磁通量Ψ和因此发电机的转子的永磁体的磁通量ΨΡΜ所感应的电压。仏也可被称作磁轮电压。典型地，在同步发电机中，如果电流Iges流动，定子320、420的绕组322、324、326、422、424、426也生成磁场，其以与发电机的转子310、410相同的速度旋转。该磁场产生旋转磁通量Ψ:。当绕组322、324、326、422、424、426的磁通量W1减小永磁体的磁通量ΨΡΜ时，感应电压降低。降低的电压被称作 。另外，在电压 与在发电机的输出处所测量的
间，还设置有相伸张电抗(phase spread reactance)X1。。相伸张电抗&。和主电抗)(h形成同步电抗)(ges，其中Xges = xh+x10。以矢量图示出同步机器的电流及场和电压。在图8中示出这种矢量图。在矢量图中，示出永磁体的磁通量ΨΡΜ。磁通量以单相感应电压&到发电机的绕组中。当发电机不连接到网络时，磁轮电压仏和发电机的输出电压Us相等。发电机的输出处的电流和电压Us典型地不允许超过特定的值。例如，如果输出电流Us的值大于某个值，则电力电子设备可被破坏。如已在上文写出的那样，当温度降低时，永磁体的磁化增加。这导致更高的磁轮电压队，因为磁轮电压与磁通量ΨΡΜ和因此永磁体的磁化成比例。在这种情况下，为了到达发电机的输出电压仏的标称值，可减弱在发电机中永磁体的场。在图8中，以具有坐标系的复平面示出矢量图，其典型地被称作dqO系统。d轴线被称作直轴线(direct-axis)且平行于永磁体的磁通量的矢量，而q轴线被称作正交轴线且正交于永磁体的磁通量ΨΡΜ的矢量且因此平行于磁轮电压Up0在图8中，相电流I㈣仅具有在q轴线的方向上的有功电流部分I,。因此，在此情况下，I㈣等于I,。因此，沿着同步电抗)(㈣的张力下降，其在此等于在d轴线的方向上的张力下降，即jXJ,，平行于d轴线。在图9中示出矢量图W，其中永磁体的磁通量减弱。由电流I㈣产生的磁通量(未示出)具有在直轴线的方向上行进的部分(Id)和在正交轴线的方向上行进的分量(I,)。由电流I㈣生成的在d轴线的方向上的磁通量的部分与在d轴线中行进的电流I㈣的部分Id成比例。因此，沿着同步电抗X㈣的张力下降具有平行于d轴线的部分(jXJ^M其由平行于q轴线的电流I,的部分生成)和平行于q轴线的部分(j)(dId)(其由平行于d轴线的电流Id的部分生成)。这是引起发电机的永磁体的磁通量减弱的电流的主要部分。另外，在图9中，示出沿着电阻队的张力下降。电阻R1为发电机的绕组中的相电阻。典型地，该电阻相对于同步电抗非常小，使得其可在附图和计算中省略，例如如关于图7和图8所进行的那样。在一个典型的实施例中，输出电压Us是恒定的。例如关于图8和图9，如果在相同的坐标系中绘制，Us的矢量将具有相同的长度。因此，如果磁轮电压由于温度变化而变化，则能够匹配具有在d轴线的方向上的部分和在q轴线的方向上的部分的(复)电流Iges，使得输出电压保持恒定。因此，例如，在电流处于d轴线的相反方向上的情况下，可减弱磁通量。在另一实施例中，在定子处，发电机还包括励磁绕组用于生成除了永磁体的场之外的或在永磁体的场相反方向上的场。因此，转子生成永磁体的引起的磁通量ΨΜ和励磁绕组的磁通量Ψε。因此，例如，如果温度较冷，激励磁场可在与永磁体的磁场相反的方向上增加，使得弓I起的磁场小于永磁体的磁场。如上文所写的那样，当温度降低时永磁体的磁场或磁通量增加。当发电机的输出电压仏是固定的或者可低于预定值时，可减弱永磁体的场，或者可减小发电机的转子的旋转速度，这是因为电压仏与定子的磁通量成比例且与转子的旋转速度成比例。因此，Up与定子的磁通量与转子的旋转速度的乘积成比例。因此，使用在直轴线方向上电流Ild和发电机的转子的旋转速度以及在转子包括励磁绕组的情况下在励磁绕组中流动的电流的信息，可推导出永磁体的磁通量ΨΡΜ和因此永磁体的磁化。如上文所解释的那样，当使用磁化曲线的参考值时，可推导出永磁体的温度。因此，在可与本文所公开的其它实施例组合的典型的实施例中，如果永磁体的温度接近居里温度Τ。，则风力涡轮可停止。另外，由于“无负载”电压，所谓的“反激励磁力电压(back exciting magneticforce voltage) ”在冷温度操作期间增加且断路器和IGBT在其承受电压的能力方面受限制，这可确保取决于温度和发电机速度的发电机电压在每个操作点期间保持低于最大限值。例如，在图8至图10中以矢量图示出的总的电压为磁轮电压队。在一个典型的实施例中，如果磁轮电压&高于在风力涡轮从电网脱离的情况下断路器和/或IBGT所能承受的电压，则发电机电压或磁轮电压Up施加到断路器和IGBT，使得它们可能被破坏。例如，在可与本文中的其它实施例组合的实施例中，可使用转子的永磁体的温度来计算磁轮电压。在另一实施例中，可基于在直轴线的方向上行进的电流Ild和发电机的转子的旋转速度以及在转子包括励磁绕组的情况下在励磁绕组中流动的电流来计算磁轮电压。在另一实施例中，永磁体的磁通量ΨΡΜ减小且从永磁体的磁通量计算磁轮电压Up。典型地，在一个实施例中，发电机被设计用于额定负载条件，其也意味着永磁体转子的温度高于环境温度大约60K。在风力涡轮在非常低的环境温度下起动期间，因此可能是在涡轮极端超速期间，无负载电压，例如磁轮电压，可能超过断路器和转换器硬件的最大限值。根据一个的典型实施例，通过使用来自转换器或控制装置的信息，只要控制装置或转换器在磁体的低温下一检测到临界超速，磁体温度允许控制转换器或控制装置使之能够使在转换器与电网之间的断路器跳脱。在一个典型的实施例中，通过使用减弱发电机内的磁场的无功电流，转换器或控制装置甚至在高于额定速度下控制发电机电压至690伏特。反电磁力电压越高，需要越多的无功电流以降低发电机电压至预定的输出电压，例如690伏特。例如，在发电机和热磁体的额定速度下，在无负载情况下(例如磁轮电压Up等于输出电压仏)的输出电压或无负载电压为大约750伏特。等效于发电机电压或磁轮的电压仏的无负载电压或输出电压在发电机和冷磁体的界限速度(radius speed)下为大约825伏特。因此，如果发电机连接到电网，则电压可降低至690伏特。这使用无功电流来完成。例如，在一个典型的实施例中，在直轴线d的方向上测量的电流对于冷永磁体比对于热永磁体更低。在可与本文所公开的其它实施例组合的典型的实施例中，转换器或控制装置可检测无功电流或在d轴线的方向上的电流或在转子的励磁绕组中的电流，且在速度值被传感或检测到将使无负载电压增加到断路器和/或转换器的IGBT能够承受的所允许的最大电压的情况下，发电机的控制装置可在到达该值之前切断发电机断路器。特别地，风力转子不能立即停止，因为其具有特定的惯性。另外，根据可与本文所公开的其它实施例组合的典型的实施例，特别地当在正常风力条件下通常达不到临界的超速限值时，涡轮无需跟随加热程序且因此将增加年发电量。另外，根据可与本文所公开的其它实施例组合的实施例，临界的超速限值可取决于永磁体的温度适应性地进行设置。在图10中示出控制风力涡轮的电气系统的方法。在第一步骤1000中，确定同步发电机的场减弱。例如，这可通过测量在直轴线d的方向上的电流、通过确定永磁体的磁化或通过确定磁体的温度来执行。在另一实施例中，这可通过测量励磁绕组的电流来执行。在步骤1010中，确定永磁体同步机器的转子速度。例如，这可通过测量风力转子速度或通过测量永同步发电机的输出电流的频率来执行。在另一步骤中，在步骤1020中确定发电机电压或磁轮电压Up。在磁轮电压Up超过预定的阈值的情况下(其在步骤1030中检查)，在步骤1040中风力涡轮的断路器跳脱。另外，无需在永磁体处的温度传感装置，因为该信息由能够容易测量的其它值推导出。例如，能够经由电压或电流和旋转速度来切断转换器和进行无功电流及温度监控。因此，电压或电流和旋转速度可用于尤其永磁体机器的转子的永磁体的温度估计和监控。根据一个实施例，提供一种用于操作具有电气系统的风力涡轮的方法，该电气系统包括具有转子和定子的永磁体发电机以及电连接到永磁体发电机的电力电子装置，其中电力电子装置和断路器电串联地设置在永磁体发电机与电网之间，永磁体发电机具有永磁体和发电机绕组，当转子旋转时由永磁体感应电压到发电机绕组中，该方法包括基于修正永磁体发电机的永磁体的场的场修正来生成使断路器跳脱的信号。在可与本文所公开的其它实施例组合的另一实施例中，还基于永磁体发电机的转子的旋转动态生成使断路器跳脱的信号。在一个典型的实施例中，场修正是在d轴线尤其场减弱的方向上的场修正，其中d轴线为在复平面中永磁体的磁场的方向上的轴线。典型地，场修正可减小或增加永磁体的磁场。因此，永磁体和场修正的组合的磁场(尤其是在永磁体的磁场的场的方向上)典型地小于或大于永磁体的磁场。在一个实施例中，该方法还包括如果磁轮电压超过预定的阈值电压，则生成用于使断路器跳脱的信号。在可与本文所公开的其它实施例组合的典型实施例中，该方法还包括基于场修正和转子的旋转动态来确定磁轮电压；以及比较磁轮电压与预定阈值电压。根据可与本文所公开的其它实施例组合的实施例，预定的阈值电压近似对应于电力电子装置的最大承受能力电压。在可与本文所公开的其它实施例组合的另一实施例中，基于Id的值的确定来确定场修正，其中Id是发电机绕组中在d轴线的方向上的电流的部分，d轴线为在复平面中永磁体的磁场的方向上的轴线。在另一实施例中，将Id与发电机转子的旋转速度的乘积与预定的阈值比较，特别地如果该乘积超过该阈值，则生成用于使断路器跳脱的信号。在可与本文所公开的其它实施例组合的典型实施例中，永磁体发电机还包括布置在至少一个永磁体处的至少一个励磁绕组，其中该至少一个励磁绕组适于修正永磁体发电机的相应永磁体的磁场，场修正是基于至少一个励磁绕组中的电流的检测和Id的值的检测来确定，Id是发电机绕组中在d轴线的方向上的电流的部分，d轴线为在复平面中永磁体的磁场的方向上的轴线。在另一实施例中，发电机的永磁体的温度是基于转子的旋转动态和场修正来确定。在可与本文所公开的其它实施例组合的典型实施例中，电力电子装置从包括逆变器、换向器、变压器和断路器的集合中选择。在一个典型的实施例中，提供一种用于确定带转子和定子的永磁体机器的至少一个永磁体的温度的方法，其中该永磁体机器具有至少一个永磁体和机器绕组，当转子旋转时由该至少一个永磁体感应电压到机器绕组中，该方法包括基于转子的旋转动态和修正永磁体机器的至少一个永磁体的场的场修正来确定永磁体机器的至少一个永磁体的温度。根据另一方面，提供一种用于风力涡轮的控制器，该风力涡轮包括电气系统，电气系统具有带转子与定子的永磁体发电机和以操作的方式连接到永磁体发电机的电力电子装置以及电串联地设置在永磁体发电机与电网之间的断路器，其中永磁体发电机具有永磁体和发电机绕组，当转子旋转时由永磁体感应电压到发电机绕组中，该控制器还适于连接到断路器的控制电路，该控制器适于基于永磁体发电机的永磁体的磁场的场修正来生成使断路器跳脱的信号。在一个典型的实施例中，控制器适于还基于永磁体发电机的转子的旋转动态，特别地通过确定转子的旋转速度，生成用于跳脱的信号。根据另一实施例，控制器适于检测Id的值，其中Id是发电机绕组中在d轴线的方向上的电流的部分，d轴线为在复平面中永磁体的磁场的方向上的轴线。在另一实施例中，永磁体发电机还包括布置于至少一个永磁体处的至少一个励磁绕组，其中该至少一个励磁绕组适于减弱发电机的相应永磁体的磁场，场修正是基于该至少一个励磁绕组中的电流的检测和Id的值的检测来确定，Id是发电机绕组中在d轴线的方向上的电流的部分，d轴线为在复平面中永磁体的磁场的方向上的轴线。
根据一个典型的实施例，场修正可为场减弱。在一个典型的实施例中，控制器适于基于测得的转子速度和场修正来确定永磁体发电机的永磁体的温度。在一个典型的实施例中，电力电子装置从包括逆变器、换向器、变压器和断路器的集合中选择。在可与本文所公开的其它实施例组合的另一实施例中，风力涡轮的永磁体发电机为同步发电机。在一个典型的实施例中，永磁体发电机的永磁体设置在转子上。该文字描述使用示例，包括最佳实施方式，以使本领域技术人员能够实行和使用所描述的主题。尽管在前文中公开了各种具体实施例，但本领域技术人员将认识到权利要求的精神和范围允许同等有效的修正。特别地，上文所描述的实施例的相互不排斥的特征可彼此组合。专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的这些改变和其它示例。如果这种其它示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括具有与权利要求的字面语言无实质差别的等同结构元件，则这种其它示例意图在权利要求的范围内。
权利要求
1.一种用于操作具有电气系统的风力涡轮(100)的方法，所述电气系统包括带转子 (310,410)和定子(320,420)的永磁体发电机(130，300，400)以及电连接到所述永磁体发电机的电力电子装置(170，180，190，200)，其中所述电力电子装置和断路器(190)电串联地设置在所述永磁体发电机与电网(210)之间，所述永磁体发电机具有永磁体(312，314， 412,414)和发电机绕组(322，324，326，422，424，426)，当所述转子旋转时由所述永磁体感应电压到所述发电机绕组中，所述方法包括基于修正所述永磁体发电机的永磁体(312，314，412，414)的场的场修正来生成使所述断路器跳脱的信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，生成使所述断路器跳脱的所述信号还基于所述永磁体发电机的转子的旋转动态。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述场修正是在d轴线尤其场减弱的方向上的场修正，其中所述d轴线为在复平面中所述永磁体的磁场方向上的轴线。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如果磁轮电压超过预定的阈值电压，则生成用于使所述断路器跳脱的所述信号。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括基于所述场修正和所述转子的旋转动态来确定磁轮电压(Up)；以及比较所述磁轮电压与所述预定的阈值电压。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述预定的阈值电压近似对应于所述电力电子装置的最大承受能力电压。
7.根据权利要求1至6中的任一项项所述的方法，其特征在于，所述场修正基于Id值的检测来确定，其中Id是所述发电机绕组中在所述d轴线的方向上的电流部分，其中所述d 轴线为在复平面中所述永磁体的磁场方向上的轴线。
8.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法，其特征在于，所述永磁体发电机还包括布置在至少一个永磁体(412，414)处的至少一个励磁绕组016)，其中所述至少一个励磁绕组适于修正所述永磁体发电机的相应永磁体的磁场，其中所述场修正是基于所述至少一个励磁绕组中的电流的检测和^值的检测来确定，其中Id是所述发电机绕组中在所述d轴线的方向上的电流部分，其中所述d轴线为在复平面中所述永磁体的磁场方向上的轴线。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发电机的永磁体的温度是基于所述转子的旋转动态和所述场修正来确定。
10.一种用于风力涡轮(100)的控制器020)，所述风力涡轮包括电气系统，所述电气系统具有带转子(310，410)和定子(320,420)的永磁体发电机(130，300，400)和以操作的方式连接到所述永磁体发电机的电力电子装置(170，180，190，200)以及电串联地设置在所述永磁体发电机与电网(210)之间的断路器(190)，其中所述永磁体发电机具有永磁体(312，314，412，414)和发电机绕组(322，324，326，422，424，426)，当所述转子旋转时由所述永磁体感应电压到所述发电机绕组中，所述控制器还适于连接到所述断路器的控制电路，所述控制器适于基于所述永磁体发电机的永磁体(312，314，412，414)的磁场的场修正来生成使所述断路器跳脱的信号。
全文摘要
本公开涉及一种操作具有电气系统的风力涡轮及确定永磁体温度的方法和涡轮的控制器，电气系统包括带转子和定子的永磁体发电机和电连接到永磁体发电机的电力电子装置，电力电子装置和断路器电串联地设置在永磁体发电机与电网之间，永磁体发电机具有永磁体和发电机绕组，当转子旋转时由永磁体感应电压到发电机绕组中，该方法包括基于修正永磁体发电机的永磁体的场的场修正来生成使断路器跳脱的信号。电气系统包括带转子和定子的永磁体发电机和操作地连接到永磁体发电机的电力电子装置以及电串联地设置在永磁体发电机与电网之间的断路器，控制器还适于连接到断路器的控制电路和适于基于永磁体发电机的永磁体磁场的场修正来生成使断路器跳脱的信号。
文档编号H02H7/06GK102386828SQ20111019242
公开日2012年3月21日 申请日期2011年6月30日 优先权日2010年6月30日
发明者T·艾登菲尔德 申请人:通用电气公司