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TW201641816A - 操作風力發電轉換器之方法 - Google Patents

操作風力發電轉換器之方法 Download PDF

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TW201641816A
TW201641816A TW105106569A TW105106569A TW201641816A TW 201641816 A TW201641816 A TW 201641816A TW 105106569 A TW105106569 A TW 105106569A TW 105106569 A TW105106569 A TW 105106569A TW 201641816 A TW201641816 A TW 201641816A
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wind power
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TW105106569A
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亞弗列德 比克曼
馬賽爾 克魯斯
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渥班資產公司
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Abstract

本發明係關於一種操作一風力發電轉換器之方法，其中當盛行風速(VW)超過一預定第一極限值(VWG1)時，減小風力發電轉換器(100)之轉速(n)及電力(P)，隨著一風速(VW)增大而進一步減小轉速(n)及電力(P)，直至轉速(n)達到一預定最小轉速(nmin)及/或電力(P)達到一預定最小電力(Pmin)，若風速(VW)更進一步增大，則風力發電轉換器(100)維持最小轉速(nmin)或最小電力(Pmin)。

Description

操作風力發電轉換器之方法
本發明係關於一種操作一風力發電轉換器之方法及一種操作一風力發電場之方法。此外，本發明係關於一種風力發電轉換器及一種風力發電場。特定言之，在此情況中，本發明基本上係關於具有水平軸之風力發電轉換器類型，即，其中轉子圍繞一基本上水平配置之旋轉軸旋轉之風力發電轉換器類型，較佳地，在風向上轉動該轉子來操作。旋轉軸可具有相對於水平面之一略微傾斜，但基本上經水平配置使得圍繞其旋轉之一或多個轉子葉片跨越基本上垂直於風向之一轉子葉片平面。
此等風力發電轉換器已廣為人知。該等風力發電轉換器自風力獲取能量且將其轉換成電能，為簡單起見，通常亦將該轉換稱為產生電能。特定言之，當風速過高以致其可危及風力發電轉換器時，該轉換會成問題。長久以來之情況為：若非常高之風速加載於風力發電轉換器，則關斷風力發電轉換器。無論如何，在額定電力處突然切斷已證明是不利的。再者，不僅不利於較長時間產生能量，且通常僅可在風速顯著減小時再次接通。此導致依據招致一危險負載之此高風速範圍內之風速而變化之所產生電力之一滯後函數。
提出根據歐洲專利0 847 496 B1之輔助教示。本文中描述：當達到先前已使風力發電轉換器被關斷之一風速時，繼續操作風力發電轉換器，隨著風速增大而減小轉速及電力。儘管在此等高風速下達成保 護風力發電轉換器，但風力發電轉換器仍可依一減小電力繼續操作。
此解決方案已從根本上證明了自己。然而，自此之後，風力發電轉換器已變得更大。特定言之，風力發電轉換器現常具有更高軸高度及更大轉子葉片。因此，存在亦必須在高風速下經受負載之更大衝擊表面。此外，由於高度更大，其一般亦需要面對更高風速。
此外，在將來可能需要面對更大風且因此通常與更大陣風相關聯。
因此，本發明之目的係解決上述問題。特定言之，本發明將進一步發展一解決方案，其考量應對高風速，儘可能提供一改良，且亦儘可能考量相關風力發電轉換器(至少在其大小及/或軸高度方面)。至少意欲提供先前已知解決方案之一替代解決方案。
因此，本發明提供如技術方案1之方法。此方法包括以下步驟：- 當盛行風速超過一預定第一極限值時，減小風力發電轉換器之轉速及電力；- 隨著風速增大而進一步減小轉速及電力，直至轉速已達到一預定最小轉速及/或電力已達到一預定最小電力；及- 若風速進一步增大，則風力發電轉換器維持最小轉速或最小電力。
因此，隨著風速進一步增大，使風力發電轉換器之轉速及電力自此值起減小至超過一預定第一極限值。因此，提出一風速相依轉速及電力減小。轉速或電力，但特定言之，轉速及電力在此情況中不會被減小至零，而是僅一直被減小至一最小值。此將為轉速之一最小轉速及電力之一最小電力。若風速進一步增大，則意欲維持最小轉速或最小電力。在此情況中，是否精確地保持此值並不重要，但重要的是：若風速繼續增大，則依使得轉速或電力不進一步減小，特定言之，不減小至零之一方式管理轉換器。
此提議首先基於以下認識：如前所述，當超過危及風力發電轉換器之一風速時，減小風力發電轉換器之轉速及電力以減少或限制轉換器上之負載似乎是有利的。然而，吾人亦已發現，甚至可在不損害轉換器之情況下使用此等高風速來實施使用一低轉速或電力來繼續操作風力發電轉換器。確切而言，吾人已發現，若轉換器繼續在某種程度上旋轉，則其甚至可為有益的。
首先，解決方案基於具有可調整轉子葉片之一風力發電轉換器。當超過顯著低於第一極限值之一額定風速時，隨著風力變得更強，此等轉子葉片繼續隨風旋轉。在本文中，不僅相對於風力而減小轉子葉片之衝擊表面，且簡言之，力方向自橫向於葉片表面之一方向改變為平行於葉片表面之一方向。轉子葉片之調整已提供負載之一大幅減小。在朝向此低電力或轉速之進一步調整期間，順槳位置附近之調整已提供負載之一大幅減小，因此，在此情況中，負載已非常低。
此外，現有利地使轉換器保持操作(其亦包含方位角設定)，即，有利地維持風力發電轉換器相對於風力之定向。依此方式，特定言之，亦可確保：風繼續來自前方且因此來自現具有最弱負載之方向。若風在風力發電轉換器不追蹤其之情況下流動，則此可導致風突然找到至少一轉子葉片上之一較大衝擊表面，此外，自一不有利方向吹動葉片。為再使用上文所提及之簡化，風現甚至可再次吹打橫向於葉片表面之至少一轉子葉片。
此時，根據本發明之一發現係：依一非常低位準繼續操作風力發電轉換器係對此問題之一最簡單且最有效回應。換言之，至少在風力發電轉換器之方位角方向方面，繼續完全正常地操作轉換器。然而，轉速或電力非常低且葉片遠低於風力之速度轉動。
換言之，吾人亦已發現，藉由關斷風力發電轉換器而最佳地保護風力發電轉換器係一不正確設想。事實上，當關斷風力發電轉換器 時，風力發電轉換器基本上隨風之自然力而任意轉動。本發明與此不同。
此外，亦不應忽略的是：特定言之，當過長時間不操作軸承時，軸承會遭受損害。儘管在一短時段內關斷一風力發電轉換器不會招致一軸承受損害，但若在一較長時間內關斷風力發電轉換器，則會在此情況中產生一問題。特定言之，支撐轉子之一個軸承(通常為兩個軸承)必須滿足非常高負載及要求。在此情況中，使軸承閒置過長時間會有危險。自然地，此等軸承亦會歸因於不利風力條件及一強風中之不利操作而遭受損害。然而，所提出之解決方案預先假定：在風速非常高之情況下依低電力及低轉速操作。此外，上文所描述之藉由將轉子葉片調整成與風向幾乎一致而顯著減小負載亦導致此等轉子軸承之一負載減小。儘管使用根據本發明之解決方案來顯著減小一或若干轉子軸承上之負載，但仍確保繼續旋轉。
較佳地，亦提出：若風速更進一步增大，則對於仍如此高之任何風速，風力發電轉換器維持最小轉速或最小電力，且不被關斷。此達成之效應係：即使風速非常高(其包含大風及颶風條件)，但可使轉換器保持於一低負載情形中。
根據一實施例，依使得當達到預定最小轉速時或當達到預定最小電力時，轉子葉片使其葉片角經調整使得自風力獲取之電力保持恆定之一方式實施方法。此意謂：首先，監測轉速及/或電力且將轉速及/或電力用作為一輸入量。可監測轉速或電力。當相應地調節系統時，轉速及電力兩者可一起達到其各自極限值，即，最小轉速或最小電力。在此情況中，可同時考量兩個量。較佳地，僅考量兩個量之一者以避免任何衝突。
若達到此值，則依使得自風力獲取之電力藉由葉片調整而保持恆定之一方式繼續操作轉換器。當(例如就一外部激發之同步電機(其 因此被提出作為一較佳變體)而言)使激發保持恆定時，此可(例如)使用一恆定預定扭矩或反扭矩來完成。在此情況及類似情況中，即使在一大風之情況中，仍可依使得電力受監測且葉片角被調整為電力之一函數之一方式實施風力發電轉換器之所提出調節。因此，不再需要具有在此等高風速(其常伴隨強陣風)之情況中特別難以進行之一風力量測。
因此，在將電力調節至一恆定值之情況中，是否精確且準確地維持此值並不重要，但重要的是：電力基本上及/或大體上係恆定的。依此方式，具體而言，風力發電轉換器被保持於此所要低值處且可同時產生電力。所產生之電力可較低且應較低，但較佳地能夠確保該風力發電轉換器之操作。因此，有利地產生至少足以對風力發電轉換器之操作裝置供應電流之電力，使得風力發電轉換器可被操作。特定言之，在此情況中，用於設定方位角方向之調整裝置之操作係很重要的。
較佳地，此電力(即，最小電力)係需要供應給一風力發電轉換器之操作裝置之電力的至少兩倍，使得可使用所產生之額外電力來操作相同大小之另一風力發電轉換器。
後一替代方案尤其適用於一風力發電場中之複數個風力發電轉換器之操作。此可(例如)含有不同裝備之風力發電轉換器，或可確保某一防故障位準。因此，將存在某一電力邊限，儘管該電力邊限可用於操作另一(例如，相鄰)風力發電轉換器，但其亦可(例如)藉由能夠暫時儲存於一電能儲存器中且提供一部分而用於相同風力發電轉換器。
根據本發明之另一實施例，預定第一極限值取決於盛行風之一陣風性及/或一陣風頻率，及/或若在盛行風速已達到預定第一極限值之前風之一陣風性及/或陣風頻率較高，則減小轉速及電力。
因此，提出將盛行風之陣風性及(另外或替代地)一陣風頻率併入至方法中。一陣風之一可行定義係風速之1分鐘平均量測值在數秒內(例如，持續至多20秒且至少3秒)超過至少3m/s。相應地，可基於此定義而識別一陣風且因此亦可計數陣風及其頻率，即，判定每時間間隔之發生率。
特定言之，提出：當存在一高陣風頻率時，減小盛行風速之第一極限值。亦在此處，如同本發明之所有其他實施例，風速之1分鐘平均量測值可用作為盛行風速。替代地或另外，若在盛行風速已達到預定第一極限值之前風之一陣風性及/或陣風頻率較高，則可減小轉速及電力。原則上，可依兩種方式確保：在陣風性較強或一陣風頻率較高(即，具有一較低風速)時，早些減小轉速或電力。
此構想之背景係：由於陣風，風速可在數秒內突然增大至可導致轉換器上之一非所要高負載之一值，此係因為轉換器無法被足夠快速地調整至該負載。一非所要高負載(例如，歸因於一陣風或一般歸因於一略微較高風速)不意謂：風力發電轉換器會即時遭受不能修補損害，或可能一轉子葉片折斷。確切而言，一般磨損首先增加或一疲勞現象更快發生，換言之，當非所要高負載過度頻繁發生，過長時間發生及/或過大時，使用壽命會縮短。在一高陣風頻率之情況中，若無轉速及/或電力之相對較大減小之此量測，則一風速將非常頻繁地對轉換器至少暫時產生一非所要高負載效應。由於對應頻率，此將長期導致轉換器或其個別零件之使用壽命減少。
類似考量適用於陣風發生特別強(即，陣風超過風速之1分鐘平均量測值達顯著大於5m/s)時。接著，例如，可能不存在一高陣風頻率，但代以存在特別強之陣風。接著，暫時過載(即，高於所要值之負載)不會非常頻繁，而是會對應地變強。因此，此亦會長期導致風力發電轉換器之使用壽命減少。就此而言，一平均陣風超過風速之1 分鐘平均值所達之值可用作為陣風性之位準或強度之一基準。若風速超過其1分鐘平均值所達之5m/s之最小值用於正規化(即，被設定為1)，則舉一具體實例而言，一陣風平均超過風速達10m/s將使陣風性為5m/s之一超過值之情況中之陣風性的兩倍。
自然地，亦可考量兩個值，即，陣風之頻率及陣風性(即，平均陣風之強度)。因此，若存在一高陣風頻率及一高陣風性，則應在甚至更低風速處減小轉速及/或電力。
此外，此適用於所有實施例，風速之第一極限值係風速之一值，先前已在該值處關斷轉換器，具體而言，就前述文件EP 0 847 496 B1而言。特定言之，在額定操作期間，使此第一極限值成為非所要高負載將發生於其處之一值。較佳地，風速之第一極限值係約23m/s至約28m/s，特定言之，約25m/s。
較佳地，依使得若風速進一步增大(即，超過第一極限值)，則隨著風速進一步增大而不斷減小轉速及/或電力，直至風速已達到一第二極限值之一方式操作風力發電轉換器。此第二極限值較佳地顯著高於第一極限值，例如，比第一極限值高至少8m/s或較佳地15m/s。在此範圍內，即，在25m/s之範圍內，就蒲福(Beaufort)風級而言，4m/s對應於約1級風力。因此，第二極限值將比第一極限值高至少1級或較佳地至少2級風力。
較佳地，最小轉速係額定轉速之至多20%，特定言之，至多10%。較佳地，最小轉速係額定轉速之至少5%，特定言之，至少10%。因此，最小轉速顯著低於額定轉速，但若停止轉換器，則最小轉速比額定轉速大很多。
較佳地，最小電力係額定電力之至多20%，較佳地，風力發電轉換器之額定電力之至多10%。此外，提出：可將最小電力減小至額定電力之0%或至少2%，特定言之，至少5%。因此，最小電力具有顯著 低於額定電力之一值，同時仍足以操作風力發電轉換器之操作裝置。
此外，吾人亦已發現，一大風不僅可表示風力發電轉換器之一機械負載，且在此等情形中，一網路中斷之可能性較大。具體而言，不僅需要一既有網路饋送電能，且需要自此網路獲取電能以在一風力發電轉換器自身無法產生電流時供電給該風力發電轉換器之操作裝置。本發明或其之一些實施例亦解決此問題，此係因為：即使一網路在一大風期間中斷，但仍可對風力發電轉換器之操作裝置供應電流。特定言之，即使一網路在一大風期間中斷，但可操作包含對應驅動之方位角控制且可使風力發電轉換器隨風轉動。依此方式，可最小化負載。
較佳地，操作風力發電轉換器所依之最小轉速(其甚至高於第二極限風速)具有約4rpm至約8rpm之一值，特定言之，6rpm。特定言之，在無齒輪風力發電轉換器之情況中，此一轉速可足以避免轉換器降級，即，尤其足以避免歸因於不必要靜止時間之損害。
為此，較佳地，可完全不產生電力且僅依一低轉速操作轉換器。有利地，僅產生可操作轉換器之電力，即，使得可供電給操作裝置。
操作裝置之操作可與一方位角調整、節距(即，轉子葉片之設定)以及控制器之供電有關。視情況而定，操作裝置之操作亦可與除冰有關，即，產生足夠電力來尤其操作加熱裝置對轉子葉片除冰。
本發明亦提供一種操作複數個風力發電轉換器之方法。在此情況中，依使得獲得用於操作一風力發電轉換器之上述實施例之至少一者之一方式分別操作複數個風力發電轉換器，特定言之，一風力發電場之複數個風力發電轉換器。
較佳地，在此情況中，風力發電轉換器之至少兩者依使得一風力發電轉換器將電力傳輸至另一風力發電轉換器之一方式彼此耦合， 該另一風力發電轉換器使用該電力來操作其操作裝置。
可依此方式達成之效應(尤其在一大風時)係：風力發電轉換器使其轉速及/或電力減小至一最小轉速或最小電力，且針對一風力發電轉換器自身暫時無法產生足夠電力來操作其操作裝置之情況，可由另一風力發電轉換器對該風力發電轉換器供應此所需電力。
較佳地，在高於風速之第一極限值之操作期間，一風力發電轉換器仍可對另一風力發電轉換器供應使此另一風力發電轉換器可供電給其操作裝置之足夠電力。特定言之，此在高於風速之一第二極限值之操作期間(即，在使用最小轉速或最小電力之操作期間)亦為有利的。特定言之，可傳輸足夠電力以使此另一風力發電轉換器能夠實施一方位角調整。特定言之，方位角調整確保：風力發電轉換器可隨風轉動，且當轉子葉片完全或幾乎轉動至順槳位置中時，可藉此使一負載保持最小。接著，此將亦可用於自身無法提供足夠電力用於其自身方位角調整(無論何種原因)之一風力發電轉換器。當另一轉換器，特定言之，一相鄰轉換器及/或配置於相同風力發電場中之一轉換器可提供額外電力時，此方位角調整仍將是可行的。
為此，較佳地，複數個風力發電轉換器配置於一風力發電場中且由一中央風力發電場控制器控制以協調產生過剩電力之轉換器與無法產生足夠電力之轉換器之間的電力分配。
此外，本發明提供一種風力發電轉換器，其根據描述一個別風力發電轉換器之操作之上述實施例之至少一者而操作。較佳地，此一風力發電轉換器係無齒輪的，使得一氣動轉子直接驅動發電機之一電動轉子。
較佳地，發電機係一同步發電機，且特定言之，較佳地為具有外部激發之發電機，即，轉子上之一同步發電機，其之一直流電受控制且其產生一磁場，且該磁場之強度可由該直流電之位準控制。此 外，亦可控制或調整扭矩。特定言之，依使得即使風速非常高(其包含大風、強風或甚至颶風)，但繼續依一低轉速及電力操作此一風力發電轉換器之一方式有利地操作該風力發電轉換器。隨著電力及轉速對應降低，亦存在一對應低扭矩且因此可使用一較小機械負載來操作轉換器。在此情況中，依使得特定言之，此一無齒輪概念之精確引導軸承可保持至少略微移動之一方式繼續操作轉換器。特定言之，在無齒輪風力發電轉換器之情況中，一或若干相同軸承通常同時引導氣動轉子及電動轉子。在此情況中，引導電動轉子需要特定準確度，具體而言，為了維持發電機之電動轉子與定子之間的對應氣隙。
此外，本發明提供一種風力發電場，其具有如上文所描述般根據至少一實施例而操作之個別風力發電轉換器，且較佳地，在此情況中，亦提供此一風力發電場之至少兩個風力發電轉換器之間的一相互作用。依此方式，風力發電轉換器之操作亦可為特別可靠且有時冗餘的，且特定言之，可達成將風力發電場之風力發電轉換器之各者定向於最佳方位角位置中。
下文將藉助於圖來依舉例方式解釋本發明。
圖1展示具有一塔102及一機艙104之一風力發電轉換器100。具有三個轉子葉片108及一旋轉器110之一轉子106配置於機艙104上。在操作期間，轉子106藉由風力而被設定成在旋轉移動且藉此驅動機艙104中之一發電機。
圖2展示具有(例如)可相同或不同之三個風力發電轉換器100之一風力發電場112。因此，三個風力發電轉換器100原則上表示一風力發電場112之任何數目個風力發電轉換器。風力發電轉換器100經由一風力發電場電網114而提供其電力，即，特定言之，所產生之電流。在此情況中，將個別風力發電轉換器100之各自產生電流或電力匯總在一起，且通常提供一變壓器116，其逐步升高風力發電場中之電壓且 接著在一輸入點118(其一般亦指稱PCC)處將電壓饋送至供電網路120中。圖2僅為一風力發電場112之一簡圖，其(例如)未展示一控制器，即使本來存在一控制器。另外，例如，可(例如)藉由在各風力發電轉換器100之輸出端處亦存在一變壓器(僅作為另一例示性實施例)而使風力發電場電網114依不同方式構形。
圖3展示依據風速Vw而變化之轉速n及電力P之分佈曲線。相應地，轉速n自初始風速Vw0開始增大。轉速n一直增大至額定風速VwN。電力P在具有一小值之起始風速VPzu處開始。例如，在此風速VPzu處，發電機之轉子之激發經啟動使得電力現產生於一第一時間內，即，依此低速。接著，電力P進一步一直增大額定風速VwN。自VPzu至VwN之此範圍亦指稱部分負載範圍。為簡單起見，此處線性地表示電力P及轉速n之分佈曲線且該等分佈曲線通常嚴格單調遞增，但非線性地，而是呈一彎曲分佈曲線。
在額定風速VwN處，兩個值現達到其額定值，即，轉速n達到其額定轉速nN且電力P達到其額定電力PN。再者，額定轉速nN及額定電力PN兩者通常為風力發電轉換器之系統性質，風力發電轉換器依據該等系統性質而構形，且特定言之，發電機依據該等系統性質而構形。此尤其適用於一無齒輪風力發電轉換器，其中氣動轉子之轉速n相同於發電機之電動轉子之轉速n。
當風速進一步增大時，電力P及轉速n保持於其額定值處。為此，特定言之，修改轉子葉片相對於風力之仰角。具體而言，隨著風力增大，使轉子葉片逆風轉動，即，在一順槳位置之方向上轉動。此一直被實施至第一極限風速VWG1。特定言之，此第一極限值VWG1位於根據蒲福風級之9級風力處或位於根據蒲福風級之9級風力之極限處且因此處於自大風至烈風之轉變處。
接著，在此第一極限風速處，使轉速n以及電力P一直減小至第 二極限風速VWG2。接著，在該處，轉速n及電力P達到其最小值，即，最小電力Pmin及最小轉速nmin。
圖3中近似線性地表示電力P及轉速n自第一極限風速VWG1減小至第二極限風速VWG2。一線性減小係一較佳實施例，但可依另一方式對電力P及/或轉速n實施減小，例如一拋物線或複合拋物線或一正弦函數，例如在自90°至270°之正範圍內移位之一正弦函數之一區段(僅作為一有利實例)。
第一極限風速VWG1及第二極限風速VWG2在此處同義地用於盛行風速之第一極限值及盛行風速之第二極限值。接著，在第二極限風速處，電力P及轉速n分別達到其最小值Pmin及nmin，接著，即使風速Vw繼續增大，仍使電力P及轉速n保持於其最小值Pmin及nmin處。在該處用符號∞象徵性地指示以繪示：原則上，即使風速無限增大，但此等兩個最小值維持不變。自然地，風速不會達到「值」∞且此僅用於繪示。
在圖3之示意圖中，將電力P及轉速n兩者分別正規化為其額定值。根據圖示，最小轉速nmin係額定轉速nN之約25%，且最小電力Pmin係額定電力PN之約0%，即，在此實施例中，電力P被減小至零或幾乎被減小至零，但可設想一較高值。此等值僅為繪示值，且額定轉速之25%係一非常高的值，較佳地，其應更低。然而，實際上，最小電力Pmin相對於其額定電力Pn之減小大幅多於最小轉速nmin相對於其額定轉速nN之減小，此係因為：若不如此，則在此非常高風速範圍內(即，高於第二極限風速)仍會存在一最大扭矩。然而，較佳地，扭矩亦經減小使得電力隨著轉速減小而對應地更進一步減小。原因在於根據公式 P=n×m 之電力P、轉速n及扭矩m之間的關係。
圖4非常示意性地繪示依據時間t而變化之風速Vw之分佈曲線。更激烈變動曲線意欲表示實際風速，特定言之，瞬時風速Vwi，而非常 均勻曲線表示1分鐘平均值Vw1。示意性實例描繪約13分鐘且瞬時風速Vwi在所表示之時段內具有三個陣風B1至B3。因此，在13分鐘內存在三個陣風之一陣風頻率，即，約每4分鐘1個陣風。此將為陣風之一相對較低頻率。
陣風之大概位準達到比1分鐘平均值Vw1高約7m/s至約15m/s。在此情況中，陣風高度將比1分鐘平均值平均高約10m/s且因此為一陣風之最小高度(即，比1分鐘平均值高5m/s)的兩倍。因此，此處，陣風性可由值2指示。2之此陣風性將為一平均值且進一步大致對應於一習知天氣情形，其中一陣風比最小風速高約2級風力。
根據一實施例，依據陣風之陣風頻率及/或陣風性或強度而減小第一極限風速VWG1。此在圖3中由轉速之虛線分支nB及電力P之虛線分支PB表示。因此，該處概述一陣風相依移位。圖示中未修改極限風速VWG1以及VWG2，但一方面使電力P或PB減小且另一方面使轉速n或nB減小之風速值因此已被移位至更低風速值。此等修改值在橫座標上被標示為及。
若一起考量圖3及圖4兩者，則非常低之陣風頻率不會或僅會在一較小程度上導致陣風相依電力PB及陣風相依轉速nB之指示移位。根據圖4之陣風之陣風性或強度具有一適中值且因此將根據對應實施例而導致電力PB或轉速nB之一移位。
100‧‧‧風力發電轉換器
102‧‧‧塔
104‧‧‧機艙
106‧‧‧轉子
108‧‧‧轉子葉片
110‧‧‧旋轉器
112‧‧‧風力發電場
114‧‧‧風力發電場電網
116‧‧‧變壓器
118‧‧‧輸入點
120‧‧‧供電網路
B1至B3‧‧‧陣風
n‧‧‧轉速
nB‧‧‧轉速
nmin‧‧‧最小轉速
nN‧‧‧額定轉速
P‧‧‧電力
PB‧‧‧電力
Pmin‧‧‧最小電力
PN‧‧‧額定電力
t‧‧‧時間
VPzu‧‧‧起始風速
VW‧‧‧風速
VW0‧‧‧初始風速
VWG1‧‧‧第一極限風速
VWG2‧‧‧第二極限風速
Vwi‧‧‧瞬時風速
VWN‧‧‧額定風速
‧‧‧經修改之第一極限風速
‧‧‧經修改之第二極限風速
圖1示意性地展示一風力發電轉換器。
圖2示意性地展示一風力發電場。
圖3示意性地展示電力及風速之轉速之相依性之一圖式。
圖4繪示表示為一時間函數之陣風之一風速分佈曲線之一示意圖。
n‧‧‧轉速
nB‧‧‧轉速
nmin‧‧‧最小轉速
nN‧‧‧額定轉速
P‧‧‧電力
PB‧‧‧電力
Pmin‧‧‧最小電力
PN‧‧‧額定電力
VPzu‧‧‧起始風速
VW‧‧‧風速
VW0‧‧‧初始風速
VWG1‧‧‧第一極限風速
VWG2‧‧‧第二極限風速
VWN‧‧‧額定風速
‧‧‧經修改之第一極限風速
‧‧‧經修改之第二極限風速

Claims (11)

  1. 一種操作一風力發電轉換器(100)之方法，其中當盛行風速(VW)超過一預定第一極限值(VWG1)時，減小該風力發電轉換器(100)之轉速(n)及電力(P)；隨著一風速(VW)增大而進一步減小轉速(n)及電力(P)，直至轉速(n)達到一預定最小轉速(nmin)及/或電力(P)達到一預定最小電力(Pmin)；若風速(VW)更進一步增大，則該風力發電轉換器(100)維持該最小轉速(nmin)或該最小電力(Pmin)。
  2. 如請求項1之方法，其中若風速(VW)更進一步增大，則對於仍如此高之任何風速(VW)，該風力發電轉換器(100)維持該最小轉速(nmin)或該最小電力(Pmin)，且不被關斷。
  3. 如請求項1或2之方法，其中當達到該預定最小轉速(nmin)時，或當達到該預定最小電力(Pmin)時，轉子葉片使其葉片角經調整使得自風力獲取之電力(P)保持恆定。
  4. 如請求項1或2之方法，其中該預定第一極限值(VWG1)取決於盛行風之一陣風性及/或一陣風頻率，及/或若在盛行風速(VW)已達到該預定第一極限值(VWG1)之前風之一陣風性及/或陣風頻率較高，則減小轉速(n)及電力(P)。
  5. 如請求項1或2之方法，其中該最小電力(Pmin)至少足夠高以足以對該風力發電轉換器(100)之操作裝置供應電流，使得該風力發電轉換器(100)可被操作，特定言之，該最小電力(Pmin)係需要供電給該風力發電轉換器(100)之操作裝置之電力的至少兩倍，使得該風力發電轉換器(100)及相同大小之至少另一風力發電轉換器(100)可被因此操作。
  6. 一種操作至少兩個風力發電轉換器(100)，特定言之，在一風力發電場(112)中分組之至少兩個風力發電轉換器(100)之方法，其中藉由如前述請求項中一項之方法而操作各風力發電轉換器(100)。
  7. 如請求項6之方法，其中若風速(VW)高於該第一極限值(VWG1)，則該等風力發電轉換器(100)之至少一者產生使得其仍可將電力(P)傳輸至該等風力發電轉換器(100)之另一者的大量電力(P)，使得此另一風力發電轉換器(100)可使用此傳輸電力(P)來操作其操作裝置。
  8. 一種風力發電轉換器(100)，其經製備以藉由如請求項1至5中之一項之方法而操作。
  9. 如請求項8之風力發電轉換器(100)，其中該風力發電轉換器(100)係無齒輪的，具有尤其具有外部激發之一同步發電機，經構形為水平軸風力發電轉換器，及/或具有可調整其仰角之轉子葉片(108)。
  10. 一種風力發電場(112)，其具有如請求項8之至少兩個風力發電轉 換器(100)及/或經製備以藉由如請求項6及7中之一項之方法而操作。
  11. 如請求項10之風力發電場，其中在一大風之情況中，各功能風力發電轉換器(100)產生使得另一風力發電轉換器(100)可分別與該各功能風力發電轉換器(100)一起操作之大量電力。
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