CN101083403A - 应急倾角驱动器电源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应急倾角驱动器电源,该应急倾角驱动器电源包括用于产生电力的辅助发电机(400;500),其中该辅助发电机(400;500)是永久励磁多极发电机,适于当被以风力转子速度驱动时产生用于风轮机(100)的倾角驱动器(145)的充足的电力,并且其中辅助发电机(400;500)连接到风轮机(100)的至少一个倾角驱动器电机(145)。

Description

应急倾角驱动器电源
技术领域
本发明涉及一种用于风轮机的应急倾角驱动器电源。
背景技术
典型地,现代风轮机具有带可调节的倾角的转子叶片。转子叶片可借助于布置在转子毂中的倾角驱动器绕其纵轴转动。典型地,倾角驱动器被电地或液压地致动。通过调节转子叶片的倾角,可以控制风轮机的发电,并且可实现转子的空气动力学的制动。尤其是,转子叶片当移动到顺桨(feather)位置时产生制动转矩。由此,转子叶片保证转子不进一步加速,因而,转子叶片形成用于风轮机的空气动力学制动。
转子叶片的空气动力学制动效果还用于在紧急情况下制动转子,例如,当驱动系统出现故障时或当风轮机处于失控状态时。因此,非常重要的是,即使当风轮机例如由于闪电而被损坏或处于失控状态时,应急系统绝对可靠地工作。尤其是,甚至在停电情况下也要求倾角驱动器工作。
目前,毂中的蓄电池用于存储在紧急情况下供给到倾角驱动器的电力。因而,即使当用于倾角驱动器的正常电源不起作用时,转子叶片也能在紧急情况期间转出风外。然而,用作蓄电池的蓄电器(accumulators)非常重,并且需要用于正常工作的稳定的温度条件。而且,它们的寿命有限,并且它们需要经常维护。另外,需要用于蓄电池的再充电的复杂的充电电路。
发明内容
考虑到上述情况,提供一种应急倾角驱动器电源。该应急倾角驱动器电源包括用于产生电力的辅助发电机,其中该辅助发电机是永久励磁多极发电机,适于当被以风力转子速度驱动时产生用于风轮机的倾角驱动器的充足的电力。而且辅助发电机连接到风轮机的至少一个倾角驱动器电机。
因而,提供作为用于紧急情况的能量存储器的蓄电池就显得不必要了。取而代之的是,辅助发电机利用风力转子的转动能量调节转子叶片的倾角用于空气动力学制动。永久励磁发电机不依赖于外部电源,以便使其即使在风轮机系统完全断电的情况下也能适当地工作。而且,辅助发电机可以是简单和可靠设计的,以便使其与电池能量存储器相比削减维护强度。最终,这种应急倾角驱动器电源比基于电池的电源更可靠,这对于应变系统是极其重要的问题。
从独立权利要求、说明书和附图,将清楚本发明的其他方向、优点和特征。
根据本发明的第一方面,提供一种倾角驱动器电力后备。该倾角驱动器电力后备包括具有永磁体的后备多极发电机。该后备发电机设计成在低转子速度下产生用于倾角驱动器的充足的电力。而且,该后备发电机连接到风轮机的倾角驱动器。
因而,提供作为用于紧急情况的能量存储器的蓄电池就显得不必要了。取而代之的是,后备发电机供给从由风力转子捕获的风能产生的电力。因而,为了将转子叶片从风中转出而给倾角驱动器供给能量。由于永久励磁后备发电机不依靠外部电源,所以即使在完全断电的情况下也保证了其操作。而且,后备发电机所需的维护与蓄电池能量存储器相比显著减少。最终,倾角驱动器后备比蓄电池后备更可靠地工作。
根据本发明的另一个方面,提供一种具有风力转子的风轮机,该风力转子具有至少一个转子叶片。可通过倾角驱动器调节该至少一个转子叶片的倾角。而且,风力转子连接到用于驱动主发电机的低速转子轴。风轮机还包括可由转子轴驱动的主发电机和连接到倾角驱动器的永久励磁多极辅助发电机。
因而,即使当没有外部电力可用时,例如,在电网完全故障的情况下,风轮机也适于将其转子叶片倾入到顺桨(feathered)位置。而且,与蓄电池后备系统相比,显著降低了维护强度,即,时间和成本。这提高了用于例如近海(off-shore)位置的偏远地带的这种风轮机的可用性。最终,后备发电机系统比蓄电池后备系统更可靠(robust),从而使采用这种辅助发电机的风轮机更适于例如近海条件的苛刻的环境条件。
根据本发明的另一方面,提供了一种用于在紧急情况下给风轮机的至少一个倾角驱动器提供电力的方法。该方法包括以下步骤:在风轮机中设置永久励磁多极后备发电机,以在从12到50rpm的范围内的低速操作后备发电机,以产生电力,并且在紧急情况下,将如此产生的电力供给到倾角驱动器以将转子叶片倾入到顺桨位置。
附图说明
在说明书的以下部分中较具体地阐述对本领域的技术人员的本发明的完全和使能性公开,包括其最佳方式,以及对附图的参照,在附图中:
图1是风轮机的示意图;
图2是根据本发明的实施例的应急电源的方块图;
图3是根据本发明的另一个实施例的应急电源的方块图;
图4是根据本发明的又一个实施例的应急电源的方块图;
图5是根据本发明的又一个实施例的应急电源的方块图;
图6是根据本发明的又一个实施例的应急电源的方块图;
图7是根据本发明的又一个实施例的应急电源的方块图;
图8是根据本发明的又一个实施例的应急电源的方块图;
图9是根据本发明的又一个实施例的应急电源的方块图;
图10是根据本发明的又一个实施例的应急电源的方块图;
图11是根据本发明的又一个实施例的应急电源的方块图;
图12是根据本发明的实施例用于在紧急情况下供给电力的方法的流程图;
图13是根据本发明的另一个实施例用于在紧急情况下供给电力的方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的各种实施例,本发明的一个或多个示例示于图中。每个示例都是通过本发明的说明的方式提供的,并且不意在作为本发明的限制。例如,说明或描述为一个实施例的一部分的特征可用在其他实施例上或与其他实施例结合使用,以产生另一个实施例。本发明意在包括这种修改和变型。
图1是风轮机的示意图。风轮机100包括塔100,在该塔的顶端处安装有机舱120。机舱容纳传动系,主发电机连接到该传动系。在机舱120的横向端部上安装有承载三个转子叶片140的毂130。可通过典型地容纳在毂130内的倾角驱动器调节转子叶片140。
图2是根据本发明的实施例的应急电源的方块图。其中,风轮机的转子叶片140从风捕获能量并将其转换成转动能量。因此,当风速超过一最小风速时,风轮机的风力转子,即毂130和转子叶片140,开始转动。典型地,由于风力转子的大的质量和直径,风力转子的转速较低,例如,在从12到50rpm的范围内。尤其是,对于较大的风轮机,转子转速典型地变得较小,虽然转子叶片的顶端速度甚至会增大。从风捕获的转动能量经由轴200传递到主发电机300。轴200由于其连接到毂130而是低速轴,并且因此,也在12到50rpm的速度范围内转动。而且,风轮机包括用于调节转子叶片140的倾角的倾角驱动系统145。典型地,倾角驱动系统145布置在转子毂130内,但替代方案在本领域中也是已知的,并且本发明也可采用那些替代方案。在正常操作期间,倾角驱动器145由主发电机300经由供给线路(未示出)供电。典型地,低速轴200形成为空心轴,并且供给线路容纳在空心轴内。
而且,设有辅助发电机400。辅助发电机400是永久励磁多极发电机,该发电机适于经由供给线路450给倾角驱动器145供给充足的电力。辅助发电机400包括形成发电机的定子的永磁体410。典型地,永磁体410固定到机舱120内的涡轮机的主框架上。辅助发电机还包括安装到低速轴200上的绕组420。当低速轴200由风力转子驱动时,绕组420以轴200的转速相对于固定的永磁体410转动。永磁体410的磁场在绕组420中感应出电流,该电流可用于给倾角驱动器145提供能量。为了给倾角驱动器145供给充足的电力,辅助发电机400适合于轴200的低转速,例如12到50rpm。为此目的,辅助发电机400是具有12到60个极的多极发电机,以便即使在低速下也能产生充足的电力。
根据本发明的一个实施例,绕组420是三相绕组,并且永磁体410由于轴的转动而在三相绕组420中感应出交流(AC)电场。该AC电压具有线性电压/速度特性,并且经由空心轴200中的供给线路450提供到风轮机的毂部分。在此,AC电压可经由连接器(未示出)供给到二极管电桥(diode-bridge)。二极管电桥将AC电压转换成直流(DC)电压,该直流电压继而被供给到倾角驱动器145的DC电机。
由于辅助发电机400的线性速度/电压相关性,DC电机145的角速度取决于风力转子速度。因而,如果风力转子超速,则叶片140将较快地顺桨(feathered)。或者,辅助发电机400也可形成为DC发电机,从而不需要用于AC/DC转换的二极管电桥。
根据本发明的另一个实施例,辅助发电机是无刷三相同步发电机。这种发电机紧凑并且几乎没有磨损。而且,当怠速(无负载操作)时,它几乎不从低速轴200消耗转动能量。可选择地,倾角驱动电机可以是无刷三相异步电机。该电机是简单和紧凑设计的,并且几乎没有磨损,并且仅需要很小的维护。
图3是根据本发明的另一个实施例的应急电源的方块图。基本构造类似于图2所示的实施例,但辅助发电机500形成为环式发电机500。辅助环式发电机500的绕组520安装到低速轴200上,而永磁体510相对于轴200固定。辅助环式发电机500的绕组520经由供给线路550连接到倾角驱动器145。因此以上关于图2所做的说明适用于图3所示的实施例,尤其是关于发电机类型和倾角电机类型的特定实现。
图4是根据本发明的又一实施例的应急电源的方块图。基本构造类似于图2所示的实施例,但图4所示的传动系还包括变速箱600。低速轴200变速箱600的驱动端侧,并且高速轴220从变速箱600的输出侧延伸。高速轴220连接到主发电机300,例如双馈送(double-feed)异步发电机。而且,示出低速轴200支承在主轴承210上。辅助发电机400的绕组420在变速箱600与主轴承210之间的位置处安装到低速轴上,并且经由供给线路450连接到倾角驱动器145。因此关于图2所作的说明适用于图4所示的实施例,尤其是关于发电机类型和倾角电机类型的特定实现。
图5是根据本发明的又一实施例的应急电源的方块图。基本构造类似于图4所示的实施例,但辅助发电机500形成为环式发电机500。辅助环式发电机500的绕组520安装到低速轴200上,而永磁体510相对于轴200固定。辅助环式发电机500的绕组520经由供给线路550连接到倾角驱动器145。环式发电机500安装在变速箱600与主轴承210之间。而且,因此关于图2所作的说明适用于图5所示的实施例,尤其是关于发电机类型和倾角电机类型的特定实现。
图6是根据本发明的又一实施例的应急电源的方块图。基本构造类似于图4所示的实施例。然而,在图6所示的实施例中,低速轴200延伸通过变速箱600,并且具有安装在其输出侧端部上的滑环变压器700。典型地,滑环变压器700经由变压器(未示出)联接到电网。替代地或额外地,滑环变压器700可连接到主发电机300(图6中的虚线)。滑环变压器700适于将电力供给到毂130内的装置。为此目的,供给线路(未示出)从滑环变压器700通过空心轴200延伸到毂。在该实施例中,辅助发电机400在变速箱600的输出端处在变速箱与滑环变压器之间安装到低速轴200上。而且,因此关于图2所作的说明适用于图6所示的实施例,尤其是关于发电机类型和倾角电机类型的特定实现。
图7是根据本发明的另一实施例的应急电源的方块图。基本构造类似于图6所示的实施例,但辅助发电机500形成为环式发电机500。环式发电机500安装在变速箱600与滑环变压器700之间。而且,因此关于图2所作的说明适用于图7所示的实施例,尤其是关于发电机类型和倾角电机类型的特定实现。
图8是根据本发明的又一实施例的风轮机的方块图。其中转子叶片140安装到毂130上。可通过倾角驱动器145调节转子叶片140的倾角。转子毂130连接到支承在轴承210上的驱动轴200。驱动轴200驱动风轮机的主发电机300,以便产生用于公共电网的电力。设有后备发电机500,以在紧急情况下,例如当主发电机300不能提供充足的电力以操作倾角驱动器145时,给倾角驱动器145供给电力。后备发电机500形成为永久励磁的多极环式发电机,其中后备发电机500的永磁体510布置在面对毂130的机舱120的端部侧上。发电机绕组520设置在毂130处并且面对布置在机舱120处的永磁体510。当转子毂130相对于机舱120转动时,永磁体510在绕组520中感应出电压。后备发电机500设计成在例如12到50rpm的低转速下产生充足的电力,以便使倾角驱动器145可被操作。在该情境中,因此应理解,关于图2所作的说明适用于图8所示的实施例,尤其是关于发电机类型和倾角电机类型的特定实现。
图9是根据本发明的又一实施例的风轮机的方块图。基本构造类似于图8所示的实施例,但倾角驱动器后备系统包括另一个后备发电机400。另一个后备发电机400在发电机300与主轴承210之间安装到低速轴200上。应理解,该特定实施例反映了更普通的安全概念,该安全概念包括提供至少两个后备发电机。由于这种冗余,提高了倾角驱动器电力后备系统的可靠性,并且即使后备发电机中的一个被损坏,转子叶片140也能从风中转出。在该情境中,应理解,可进一步提高后备系统的可靠性,因为若干后备发电机分别是不同的发电机设计。此外,后备发电机可放置在不同位置处。例如,第一后备发电机可以是安装在毂与机舱之间的环式发电机,并且第二后备发电机可以在变速箱与滑环变压器之间安装在低速轴上。在这方面,可采用关于图2所述的发电机和倾角电机的不同实现。
图10是根据本发明的又一实施例的应急电源的方块图。基本构造类似于图4所示的实施例,但应急电源还包括例如连接器的开关装置800。在正常操作期间,连接器800处于打开状态,以便使辅助发电机400怠速运行。因而,仅由辅助发电机400从低速轴200提取非常小量的转动能量。在正常操作期间,从主发电机300供给用于倾角驱动器145的电力。然而,在紧急情况下,连接器800闭合并且倾角驱动器145连接为辅助发电机400的负载。由于轴200的转动,辅助发电机400产生供给到倾角驱动器145的电力。如上所述,连接器800可连接到一转换器(未示出),该转换器用于将来自发电机400的电力转换成适用于倾角驱动器145的电力。
图11是根据本发明的又一实施例的风轮机的方块图。基本构造类似于图9所示的实施例,但此应急电源还包括例如连接器的第一开关装置810和第二开关装置820。在正常操作期间,第一和第二连接器810、820处于打开状态,以便使后备发电机400、500怠速运行。因而,仅由后备发电机400、500从系统提取非常小量的转动能量。在正常操作期间,从主发电机300供给用于倾角驱动器145的电力。然而,在紧急情况下,连接器810、820中的一个或两个闭合并且倾角驱动器145连接为后备发电机400、500中的一个或两个的负载。后备发电机400、500将系统的转动能量转换成供给到倾角驱动器145的电力。作为另一个可选特征,安装在变速箱600与主轴承之间的第二后备发电机400连接到机舱驱动器900。机舱驱动器900可相对于风轮机塔110转动机舱120。因而,机舱120可从风中转出。
应理解,以上参照图2至11所述的实施例包括许多特征,这些特征关于彼此是非排他的,并且可组合或包括在任何其它实施例中。例如,本发明的运行可独立于变速箱。虽然被描述为应变系统,但应理解,辅助发电机可用于在正常操作期间给倾角驱动器供给能量。
图12是根据本发明的实施例用于在紧急情况下供给电力的方法的流程图。在第一个步骤中,提供永久励磁多极发电机作为倾角驱动器电力后备系统(步骤S1201)。例如,可通过改进现有风轮机提供后备发电机,以便使目前安装的蓄电池后备可被除去。接下来,用在12到50rpm的范围内的低速驱动后备发电机(步骤S1202)。由于后备发电机适于甚至在低速下提供充足的电力,因而所产生的电力供给到倾角驱动器以调节转子叶片的倾角(步骤S1203)。
图13是根据本发明的另一个实施例在紧急情况下供给电力的方法的流程图。尤其是,提供后备发电机(S1301)和以低速驱动后备发电机(S1302)的开始步骤与步骤S1201和S1202相同。然而,如果在步骤S1303中例如通过风轮机控制器检测到紧急情况,则闭合连接器,并且在后备发电机与倾角驱动器之间建立电连接(步骤S1304)。最后,电力从后备发电机供给到倾角驱动器(步骤S1305),并且转子叶片从风中转出,因而空气动力学地制动风轮机。
书面的说明使用包括最佳方式的示例说明了本发明,并且还使本领域的技术人员能够利用本发明。虽然按照各种特定实施例说明了本发明,但本领域的技术人员将认识到,可用权利要求书的精神和范围内的变型实施本发明。尤其是,上述实施例的相互不排斥的特征可相互结合。本发明的可专利范围由权利要求书限定,并且可包括本领域的技术人员可想到的其它示例。如果这种其它示例具有不背离权利要求书的文字语言的结构元件,或者如果它们包括具有与权利要求书的文字语言具有非本质区别的等效结构元件,则这种其它示例意在落入权利要求书的范围内。
附图标记说明
100风轮机
110塔
120机舱
130毂
140转子叶片
145倾角驱动器
200低速转子轴
210主轴承
220高速轴
300主发电机
400辅助发电机
410永磁体
420绕组
450到倾角驱动器的供给线路
480到机舱驱动器的供给线路
500辅助环式发电机
510永磁体
520绕组
550到倾角驱动器的供给线路
600变速箱
700滑环变压器
800开关/连接器
810第一开关/连接器
820第二开关/连接器
900机舱驱动器

Claims (10)

1.一种应急倾角驱动器电源,包括用于产生电力的辅助发电机(400;500),
其中所述辅助发电机(400;500)是永久励磁多极发电机,适于当被以风力转子速度驱动时产生用于风轮机(100)的倾角驱动器(145)的充足的电力,并且
其中所述辅助发电机(400;500)连接到所述风轮机(100)的至少一个倾角驱动器(145)。
2.根据权利要求1所述的应急倾角驱动器电源,其特征在于,所述辅助发电机(400;500)设计用于12到50rpm,并且/或者所述辅助发电机(400;500)具有12到60个极(410,420;510,520)。
3.根据权利要求1或2所述的应急倾角驱动器电源,其特征在于,所述辅助发电机是环式发电机(500),并且所述环式发电机(500)的转子绕组(520)安装到所述风轮机(100)的毂(130)上,并且所述环式发电机(500)的定子磁体(510)安装到所述风轮机(100)的机舱(120)上。
4.根据权利要求1或2所述的应急倾角驱动器电源,其特征在于,所述辅助发电机(400;500)安装到所述风轮机(100)的低速转子轴(200)上。
5.根据上述权利要求中的任意一项所述的应急倾角驱动器电源,其特征在于,所述辅助发电机(400;500)是无刷三相同步发电机,并且所述至少一个倾角驱动器电机(145)是无刷三相异步电机。
6.根据权利要求1至4中的任意一项所述的应急倾角驱动器电源,其特征在于,所述辅助发电机(400;500)是DC发电机,并且所述至少一个倾角驱动器电机(145)是DC电机。
7.根据上述权利要求中的任意一项所述的应急倾角驱动器电源,其特征在于,所述应急倾角驱动器电源包括至少一个其它永久励磁多极辅助发电机(400;500),所述辅助发电机适于当被以风力转子速度驱动时产生用于所述风轮机(100)的倾角驱动器(145)的充足的电力,并且连接到所述风轮机(100)的至少一个倾角驱动器电机(145)。
8.一种风轮机(100),包括:
用于将电力供给到公共电网的主发电机(300),以及
根据上述权利要求中的任意一项所述的应急倾角驱动器电源(400,450;500,550)。
9.根据权利要求8所述的风轮机,其特征在于,所述风轮机还包括变速箱(600),其中所述辅助发电机(400;500)在所述变速箱(600)与轴(220)的主轴承(210)之间或在所述变速箱(600)与安装在所述轴(220)上的滑环变压器(700)之间安装到低速转子轴(200)上。
10.一种用于在紧急情况下将电力供给到风轮机的至少一个倾角驱动器的方法,包括以下步骤:
在风轮机中设置永久励磁多极辅助发电机,
以在从12到50rpm的范围内的低速驱动所述辅助发电机,以产生电力,以及
在紧急情况下,将所述电力供给到所述至少一个倾角驱动器,以将至少一个转子叶片从风中转出。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102297082A (zh) * 2010-06-23 2011-12-28 通用电气公司 超速保护系统和方法
CN102322392A (zh) * 2011-09-06 2012-01-18 江苏金风风电设备制造有限公司 风力发电机组的变桨系统
CN103891083A (zh) * 2011-06-17 2014-06-25 阿雷瓦风力公司 用于避免风力发电设备中的杂散电流的装置和方法
CN106194583A (zh) * 2016-07-22 2016-12-07 三重型能源装备有限公司 一种变桨供电装置及风力发电机组
CN110700996A (zh) * 2019-11-06 2020-01-17 重庆华昭电气设备有限公司 一种具有自发电功能的风电变桨控制系统及其控制方法

Families Citing this family (60)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITBZ20010043A1 (it) * 2001-09-13 2003-03-13 High Technology Invest Bv Generatore elettrico azionato da energia eolica.
DE60310143T3 (de) * 2003-08-07 2019-10-24 Vestas Wind Systems A/S Verfahren zur steuerung einer windturbine während einer fehlfunktion im elektrisches netz, steuerungssystem, windkraftanlage und dessen familie
DE102004024563B4 (de) * 2004-05-18 2008-01-10 Nordex Energy Gmbh Verfahren zur Erzeugung von Notstrom für eine Windenergieanlage mit einem Hilfsgenerator
US7391128B2 (en) * 2004-12-30 2008-06-24 Rozlev Corp., Llc Wind generator system using attractive magnetic forces to reduce the load on the bearings
AT500843B8 (de) * 2005-03-18 2007-02-15 Hehenberger Gerald Dipl Ing Verfahren und vorrichtung zum abbremsen des rotors einer windkraftanlage
DK2044326T3 (en) * 2006-07-06 2018-12-03 Acciona Windpower Sa Systems, methods and devices for a wind turbine controller
US20080048456A1 (en) * 2006-08-23 2008-02-28 Northern Power Systems, Inc. Modular microturbine system
ES2327695B1 (es) * 2006-10-11 2010-09-06 GAMESA INNOVATION & TECHNOLOGY, S.L. Sistema de giro de una pala de aerogenerador.
TWI316585B (en) * 2006-12-18 2009-11-01 Ind Tech Res Inst Power-generating device with self-contained electric apparatus
ES2330491B1 (es) * 2007-05-25 2010-09-14 GAMESA INNOVATION & TECHNOLOGY, S.L. Sistema de climatizacion para aerogeneradores.
EP2009279B1 (en) * 2007-06-28 2015-09-16 Siemens Aktiengesellschaft Method for controlling of at least one element of a first component of a wind turbine, control device and use of the control device
CN101796295B (zh) * 2007-07-12 2012-11-28 Mls电子系统有限责任公司 用于风轮机倾角控制系统的网损穿越的方法和设备
ES2553578T3 (es) * 2007-07-14 2015-12-10 Vestas Wind Systems A/S Control de rotor durante un procedimiento de parada de una turbina eólica
US20110171275A1 (en) * 2007-08-20 2011-07-14 Team Academy Of Pharmaceutical Science Gastroretentive drug delivery system, preparation method and use thereof
US7612462B2 (en) * 2007-10-08 2009-11-03 Viterna Larry A Floating wind turbine system
US7952232B2 (en) * 2008-03-13 2011-05-31 General Electric Company Wind turbine energy storage and frequency control
US7944067B2 (en) * 2008-04-01 2011-05-17 General Electric Company System and method for reducing rotor loads in a wind turbine upon detection of blade-pitch failure and loss of counter-torque
ES2345645B1 (es) * 2008-06-09 2011-07-13 GAMESA INNOVATION & TECHNOLOGY, S.L. Instalacion de energia eolica y procedimiento de modificacion del paso de pala en una instalacion de energia eolica.
DE102009020503B4 (de) * 2008-06-17 2013-03-14 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Maschine zur Umwandlung von Strömungsenergie
US20100014974A1 (en) * 2008-07-17 2010-01-21 Mccorkendale Timothy E Apparatus and method for cooling a wind turbine hub
US7985047B2 (en) * 2008-07-24 2011-07-26 General Electric Company Expandable line support for wind turbine
SE533903C2 (sv) 2009-01-07 2011-03-01 Morphic Technologies Ab Vindturbinenhet innefattande en nödbroms med två samverkande gängade delar
EP2362093B1 (en) * 2009-01-22 2012-10-17 Vestas Wind Systems A/S Control of rotor during a stop process of a wind turbine
DE102009017027A1 (de) * 2009-04-14 2010-12-23 Siemens Aktiengesellschaft Windenergieanlage und Energieübertragungseinrichtung für eine Windenergieanlage
DE102009017028B4 (de) * 2009-04-14 2014-08-21 Siemens Aktiengesellschaft Windenergieanlage und Antriebseinrichtung zur Verstellung eines Rotorblatts
DE102009018361B4 (de) * 2009-04-23 2013-03-14 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Anordnung zur Pitchwinkel-Verstellung mindestens eines Rotorblatts und Maschine, insbesondere Windkraftanlage
KR20120115202A (ko) * 2009-06-30 2012-10-17 터너 헌트 어레이를 포함하는 유체 동력 장치용 동력 제어 프로토콜
US20110091321A1 (en) * 2009-10-13 2011-04-21 Baker Myles L Systems and methods for monitoring wind turbine operation
US8303251B2 (en) * 2009-10-29 2012-11-06 General Electric Company Systems and methods for assembling a pitch assembly for use in a wind turbine
US8041225B2 (en) * 2009-12-21 2011-10-18 General Electric Company Contactless infrared data transmission for wind turbines
US20110133456A1 (en) * 2009-12-31 2011-06-09 Bagepalli Bharat S Wind turbine brake power generation
US10137542B2 (en) 2010-01-14 2018-11-27 Senvion Gmbh Wind turbine rotor blade components and machine for making same
EP2752577B1 (en) 2010-01-14 2020-04-01 Senvion GmbH Wind turbine rotor blade components and methods of making same
US20120125700A1 (en) * 2010-11-22 2012-05-24 Bailey Sr Rudolph Volroy Electric and other vehicles with wind turbine charging devices
CN102022260B (zh) * 2010-11-24 2012-08-01 南京飓能电控自动化设备制造有限公司 基于超级电容的冗余电变桨系统
EP2697895B1 (en) 2011-04-13 2019-09-04 Boulder Wind Power, Inc. Flux focusing arrangement for permanent magnets, methods of fabricating such arrangements, and machines including such arrangements
US8491262B2 (en) 2011-10-27 2013-07-23 General Electric Company Method for shut down of a wind turbine having rotor blades with fail-safe air brakes
EP2594788B1 (en) 2011-11-17 2016-11-16 ALSTOM Renewable Technologies Wind turbine
EP2594787A1 (en) 2011-11-17 2013-05-22 Alstom Wind, S.L.U. Wind turbine
EP2806159A4 (en) * 2012-01-18 2016-06-08 Hitachi Ltd SYSTEM FOR GENERATING WIND ENERGY
US9903342B2 (en) 2012-07-02 2018-02-27 Vestas Wind Systems A/S Electrical supply into wind turbine hub
US8716913B2 (en) 2012-08-07 2014-05-06 Boulder Wind Power, Inc. Devices and methods for magnetic pole and back iron retention in electromagnetic machines
KR101411475B1 (ko) * 2012-09-07 2014-06-24 삼성중공업 주식회사 풍력 발전기 및 풍력 발전기의 블레이드 피치각 조절 방법
KR101411478B1 (ko) * 2012-09-12 2014-06-24 삼성중공업 주식회사 풍력 발전기
EP2713046B1 (de) * 2012-09-26 2018-08-01 Siemens Aktiengesellschaft Windkraftanlage
EP2781736A1 (en) * 2013-03-19 2014-09-24 Alstom Renovables España, S.L. Wind turbine and method
US9267491B2 (en) 2013-07-02 2016-02-23 General Electric Company Wind turbine rotor blade having a spoiler
US9614457B2 (en) 2013-10-18 2017-04-04 Abb Schweiz Ag Modular thyristor-based rectifier circuits
US9334749B2 (en) 2013-10-18 2016-05-10 Abb Technology Ag Auxiliary power system for turbine-based energy generation system
US9577557B2 (en) 2013-10-18 2017-02-21 Abb Schweiz Ag Turbine-generator system with DC output
US9531246B2 (en) * 2013-12-23 2016-12-27 Grover Curtis Harris Bi-rotational generator
US9899886B2 (en) 2014-04-29 2018-02-20 Boulder Wind Power, Inc. Devices and methods for magnetic flux return optimization in electromagnetic machines
US10215156B2 (en) 2015-05-04 2019-02-26 General Electric Company Autonomous yaw control for a wind turbine
GB201517525D0 (en) * 2015-10-05 2015-11-18 Coman Christopher J A Apparatus and method of generating energy from renewable energy sources
WO2017190747A1 (en) * 2016-05-04 2017-11-09 Vestas Wind Systems A/S In hub power generation and storage for anti-icing wind turbine blades
CN114128036B (zh) * 2019-05-28 2023-06-09 莫戈公司 分级频率响应非接触式滑环探针
CN112761895A (zh) * 2019-11-06 2021-05-07 北京国电思达科技有限公司 用于风电机组的变桨系统的超级电容的自检分析方法
EP3940226A1 (de) * 2020-07-03 2022-01-19 Siemens Gamesa Renewable Energy Service GmbH Windenergieanlage und verfahren zum betreiben einer windenergieanlage
JP2022064593A (ja) * 2020-10-14 2022-04-26 キヤノン株式会社 無線伝送システム、制御方法、およびプログラム
JP2022080160A (ja) * 2020-11-17 2022-05-27 キヤノン株式会社 無線伝送システム、制御方法、およびプログラム

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4525633A (en) * 1982-09-28 1985-06-25 Grumman Aerospace Corporation Wind turbine maximum power tracking device
US4703189A (en) * 1985-11-18 1987-10-27 United Technologies Corporation Torque control for a variable speed wind turbine
US4695736A (en) * 1985-11-18 1987-09-22 United Technologies Corporation Variable speed wind turbine
US4700081A (en) * 1986-04-28 1987-10-13 United Technologies Corporation Speed avoidance logic for a variable speed wind turbine
US5083039B1 (en) * 1991-02-01 1999-11-16 Zond Energy Systems Inc Variable speed wind turbine
DE19644705A1 (de) * 1996-10-28 1998-04-30 Preussag Ag Vorrichtung zur Verstellung von Rotorblättern
DE10009472C2 (de) * 2000-02-28 2002-06-13 Norbert Hennchen Vorrichtung zum Verstellen der Anstellwinkel der auf einer Nabe einer Rotorwelle verdrehbar angeordneten Rotorblätter einer Windkraftanlage
DE10011929B4 (de) * 2000-03-11 2004-07-01 Wobben, Aloys, Dipl.-Ing. Synchrongenerator
FR2810374B1 (fr) * 2000-06-19 2004-09-03 Jeumont Ind Dispositif de production de courant electrique a partir d'energie eolienne
DE20020232U1 (de) * 2000-11-29 2002-01-17 Siemens Ag Windkraftanlage mit Hilfsenergieeinrichtung zur Verstellung von Rotorblättern in einem Fehlerfall
US6531788B2 (en) * 2001-02-22 2003-03-11 John H. Robson Submersible electrical power generating plant
DE10124268B4 (de) * 2001-05-18 2006-02-09 Wobben, Aloys, Dipl.-Ing. Generatorkühlung
DE10141098A1 (de) * 2001-08-22 2003-03-06 Gen Electric Windkraftanlage
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
US6921985B2 (en) * 2003-01-24 2005-07-26 General Electric Company Low voltage ride through for wind turbine generators

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102297082A (zh) * 2010-06-23 2011-12-28 通用电气公司 超速保护系统和方法
CN103891083A (zh) * 2011-06-17 2014-06-25 阿雷瓦风力公司 用于避免风力发电设备中的杂散电流的装置和方法
US9112384B2 (en) 2011-06-17 2015-08-18 Areva Wind Gmbh Arrangement and method for avoiding stray currents in wind power plants
CN103891083B (zh) * 2011-06-17 2015-09-23 阿雷瓦风力公司 用于避免风力发电设备中的杂散电流的装置和方法
CN102322392A (zh) * 2011-09-06 2012-01-18 江苏金风风电设备制造有限公司 风力发电机组的变桨系统
CN106194583A (zh) * 2016-07-22 2016-12-07 三重型能源装备有限公司 一种变桨供电装置及风力发电机组
CN110700996A (zh) * 2019-11-06 2020-01-17 重庆华昭电气设备有限公司 一种具有自发电功能的风电变桨控制系统及其控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP1865198A2 (en) 2007-12-12
DK1865198T3 (en) 2014-02-17
CN101083403B (zh) 2012-07-18
EP1865198B1 (en) 2013-12-25
US7218012B1 (en) 2007-05-15
EP1865198A3 (en) 2012-11-07
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