用于风能设施的移动控制单元的制作方法

本发明涉及一种用于风能设施的移动控制单元、一种移动控制单元的应用以及一种用于控制风能设施的方法。

背景技术：

在安装风能设施时，所述风能设施连接到供电网络上，使得所述风能设施能够从供电网络中汲取能量，以便例如执行对转子叶片的桨距角或方位角的调整。然而，只要所述风能设施尚未连接到所述能量供应网络上，那么就不能相应地控制所述风能设施，因为缺少相应的能量供应。为了仍然能够控制所述风能设施，在安装所述风能设施时能够使用移动供电模块。

在基于优先权的德国专利申请中，德国专利商标局检索到下述文献：us9353730b2、us8882441b2、us2011/0260533a1、us2015/0115609a1和wo2015/188830a1。

技术实现要素：

本发明的目的是，提供一种用于风能设施的移动控制单元，所述移动控制单元易于操作并且能够多样性地使用。

所述目的通过根据权利要求1所述的移动控制单元的应用、用于控制根据权利要求6所述的风能设施的方法以及通过用于根据权利要求6所述的风能设施的移动控制单元来实现。

因此，在风能设施尚未连接到能量供应网络上期间或者在维护风能设施期间提供一种用于风能设施的移动控制单元的应用。所述移动控制单元具有带有主控制单元的供电模块以及用于控制风能设施的组件的至少一个控制模块。至少一个控制模块与供电模块耦合并且由供电模块供应电压以及控制指令。

尤其在所述风能设施不处于正常运行中并且不能产生能量以及不能从能量供应网络汲取能量时(例如，在安装、拆卸时或在维护时)，才使用移动控制单元。

根据本发明的一方面，所述移动控制单元具有用于控制至少一个控制模块的操作单元，所述控制模块用于控制风能设施的组件。由此，即使风能设施尚未连接到能量供应网络上(或者当风能设施没有通过能量供应网络来供应能量时或者当执行风能设施的维护时)，服务工作人员也能够操作风能设施的相应的组件，例如变桨马达、方位马达或转子制动器。

根据本发明的另一方面，在供电模块和至少一个控制模块之间设有联接线，借助于所述联接线能够传输用于控制模块的电压以及控制指令。

本发明同样涉及一种用于控制没有连接到能量供应网络上的风能设施的方法。移动控制单元定位在风能设施的吊舱中。至少一个控制模块连接到供电模块上以及风能设施的要控制的组件上。所述风能设施的组件借助于供电模块的操作部件来控制。当风能设施连接到能量供应网络上或者当维护结束时，拆卸所述移动控制单元。

根据本发明的一个方面，用于风能设施的移动控制单元具有供电模块、操作部件、用于能量供应的端子以及用于控制风能设施的组件的至少一个控制模块。所述控制模块例如能够为用于控制转子叶片的桨距角的变桨模块、用于控制方位角的方位模块或制动模块。所述供电模块尤其在风能设施的安装、维护和拆卸时使用，也就是说，当风能设施没有连接到能量供应网络上或者没有与其耦联时使用。所述供电模块能够用作为供电装置和主控制单元。

根据本发明的一个方面，所述供电模块能够具有控制柜和框架，使得所述供电模块例如能够借助于负载绞车被提升到风能设施的吊舱中。于是在该处能够将所需的模块连接到所述供电模块上，以便控制变桨马达、方位马达和/或转子制动器。

可选地，轮胎或辊子能够固定在供电模块的框架上，以便改进模块的可移动性。

在供电模块上能够设有cee-16a插座。此外，能够为相应的模块的联接线设有端子。

根据本发明的一个方面，能够设有无线电遥控器，以便能够控制所述供电模块。为此，所述供电模块能够具有无线电接收器。借助于遥控器或者借助于紧急操作单元，能够执行转子叶片的桨距角的控制、方位角的控制和/或转子制动器的控制。

根据本发明提出一种用于风能设施的移动控制单元，所述移动控制单元具有多个组件。所述移动控制单元具有供电模块，所述供电模块具有主控制单元以及用于控制风能设施的组件的至少一个控制模块，所述控制模块与供电模块耦合。所述主控制单元用于借助于连接到供电模块上的控制模块来控制所述风能设施的组件。

在将风能设施连接到所述能量供应网络上之后，能够移除具有供电模块和控制模块的移动控制单元。

本发明的另外的设计方案是从属权利要求的主题。

附图说明

下面参考附图详细阐述本发明的优点和实施例。

图1示出根据本发明的风能设施的示意图；和

图2示出移动控制单元以及风能设施的部件的示意图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的风能设施的示意图。所述风能设施100具有塔102和在塔102上的吊舱104。在吊舱104上设有空气动力学转子106，所述空气动力学转子具有三个转子叶片108和整流罩110。空气动力学转子106在风能设施运行时通过风被置于转动运动中，进而也使发电机的转子或旋转件转动，所述转子或旋转件直接或间接地与空气动力学转子106耦合。发电机设置在吊舱104中并且产生电能。所述转子叶片108的桨距角能够通过在相应的转子叶片108的转子叶片根部108b上的变桨马达150改变。

转子叶片108的桨距角能够借助于桨距马达150来调节。所述风能设施的转子106或吊舱104的方位角能够借助于方位马达140来调节。此外，所述风能设施能够具有转子制动器130，所述转子制动器用于锁定转子。

根据本发明的风能设施典型地具有分散式控制装置，意即，风能设施的相应的组件，如用于调节转子叶片的变桨马达、用于调节方位角的方位马达等，通过相应的控制模块分散控制。替选地，中央控制装置也是可行的。

图2示出移动控制单元以及风能设施的部件的示意图。所述移动控制单元200具有供电模块210以及至少一个另外的控制模块，例如变桨模块220、方位模块230和/或转子制动模块240。此外，所述移动控制单元能够具有操作单元209和可选地具有遥控器250。供电模块210具有用于变桨模块220、方位模块230和/或转子制动模块240的联接线201-203的端子201a-203a。变桨模块220具有用于联接线201的端子220a和用于变桨线缆221的端子220b，借助于所述变桨线缆，变桨模块220能够与至少一个变桨马达150耦联。方位模块230具有用于联接线202的第一端子230a和用于方位线缆231的第二端子230b，借助于所述方位线缆，方位模块230能够与方位马达140耦联。所述转子制动模块240具有用于联接线203的第一端子240a和用于制动线缆241的第二端子240b，借助所述制动线缆，所述转子制动模块240能够与转子制动器130耦联。

供电模块210具有输入端子205a，供应线205能够连接到该输入端子205a上。在此，供电装置160能够经由供应线205连接到供电模块210的端子205a上，进而向供电模块210供应能量。可选地，能够设有紧急操作单元209，所述紧急操作单元能够经由联接线204与供电模块耦联。所述供电模块能够可选地具有接收单元206，以用于从遥控器250接收指令。

可选地，供电模块210能够具有框架和轮或辊子。例如，所述供电模块能够借助于绞盘运送到风能设施的吊舱中。尤其当风能设施没有连接到能量供应网络上或没有与其电耦合进而不能从能量供应网络中汲取能量时，才使用移动控制单元。这例如在安装、维修、维护或拆卸所述风能设施时是这种情况。因此，仅当风能设施没有连接到能量供应网络时才使用移动控制单元。一旦所述风能设施连接到能量供应网络上，就能够将移动控制单元再次从吊舱中移除。

变桨模块220用于控制风能设施的转子叶片108的桨距角。为此，变桨模块220尤其能够控制叶片连接支承件。所述变桨模块220例如能够具有控制柜，所述控制柜具有用于联接线201的端子220a和端子220b，所述联接线201连接到所述供电模块220上，在所述端子220b处连接有用于变桨马达150的变桨线缆221。所述变桨模块220用于将来自供电模块210的电压转换为对于变桨马达150所需的电压。

因此，变桨马达150借助于变桨模块220的控制，例如能够借助于遥控器250或替选地借助于紧急操作单元209来进行。

因此，未对变桨模块220进行控制或操作，而是经由供电模块210进行操作。

方位模块230具有用于经由联接线202连接到供电模块210上的第一端子230a以及用于连接方位线缆231的另一端子230b。所述方位模块230例如经由马达和其制动器上的保险丝分配来自供电模块210的电压。

转子制动模块240具有用于连接所述联接线203的第一端子240a以及用于连接所述制动线缆241的第二端子240b。在转子制动模块240中，来自供电模块的电压通过构件切换到制动器的组件上，使得所述制动器执行恰好需要的功能(松开或锁定)。

与在变桨模块220中一样，不通过操作者直接控制方位模块230或转子制动模块240。相反，通过供电模块210的控制例如借助于遥控器250或紧急操作单元209进行。

根据本发明，所述供电模块210是移动控制单元200的主控制单元。根据本发明，连接到供电模块210上的控制模块220-240借助于遥控器250或替选于此借助于紧急操作单元209来控制。

根据本发明的一个方面，当例如尚未连接所述风能设施的控制柜或控制单元(其设计用于正常使用)时或者当它们有缺陷并且应进行维护时，才使用根据本发明的移动控制单元。

可移动的和模块化的控制单元设有根据本发明的移动控制单元。根据需求，能够将所需的控制模块(变桨模块、方位模块、转子制动模块)连接到供电模块上。

根据本发明的一个方面，自动识别出连接到所述供电模块210上的控制模块220-240。因此提供一种即插即用系统。

根据本发明，所述控制模块进而连接到所述控制模块上的马达经由供电模块或遥控器或紧急操作单元209来控制。在控制模块本身上控制所述控制模块不再可行。供电模块210的控制能够经由可选的usb端子或经由可选的无线接收单元来更新或改变。

通过根据本发明的可移动的和模块化的控制单元，能够显著减少需要用于控制多个风能设施的控制模块的数量。

根据本发明的移动控制单元为用于风能设施的构建、维护和拆卸的运行机构。例如，变桨马达或方位马达能够借助于移动控制单元移动和/或能够松开或锁定转子制动器。根据本发明的移动控制单元为模块化系统，如果所述风能设施没有连接到供电网络上，那么所述模块化系统能够用于大量风能设施。

根据本发明的一个方面，所述移动控制单元的供电模块能够具有安全技术单元，所述安全技术单元例如用于紧急停机。供电模块还能够用作为电流分配器，以便为控制模块供应能量。

根据本发明的一个方面，能够将参数组存储在每个控制模块中，借助于所述参数组能够控制变桨马达、方位马达或转子制动器。所述参数能够针对不同的风能设施而变化。

借助于无线电遥控器能够控制所述移动控制单元。这是有利的，因为借此例如能够对变桨马达、方位马达或转子制动器进行远程控制。根据本发明，能够通过更新不同的风能设施的控制模块中的参数组来使用所述移动控制单元，意即，所述移动控制单元能够通用地使用。可选地，所述供电模块能够自动识别出新使用的控制单元或与供电模块连接的控制单元。根据本发明的移动控制单元是有利的，因为借此不再必须携带多种不同的控制模块。此外，必须库存的零件更少。

根据本发明的一个方面，变桨马达150能够构造为直流马达。变桨模块220于是用于控制直流变桨马达。尤其，直流马达的控制应进行为，使得在马达热状态下也能够保持马达的最大扭矩。

变桨模块220能够为直流马达的场绕组以及电枢绕组提供电压。所述电压是10至500伏之间的直流电压。此外，所述变桨模块220能够将制动电压作为直流电压(10至550伏)提供给直流马达。

直流马达150能够可选地将温度信号和转速信号输出给变桨模块220。为此，直流马达能够具有温度传感器和转动传感器。变桨模块220为直流马达的场绕组提供场电压，并且以恒定电流供给场电压，意即场电压被调节为，使得在场绕组中能够提供恒定的电流。然而，如果直流马达的绕组的温度升高，那么这也导致绕组的电阻升高。较高的电阻又引起较低的电流流动，进而引起场绕组的磁场减弱。这又引起：马达的扭矩降低。变桨模块220能够为场绕组中的电流提供期望值并且能够相应地调节场电压，以便场绕组具有最优的磁场强度。

通过变桨模块220也能够检测在电枢绕组上的电枢电压。所述变桨模块220能够控制直流马达的转速，其方式为：减小或提高所述电枢电压。此外，能够通过变桨模块220来调整马达的转动方向。所述变桨模块220能够检测场绕组和电枢绕组中的电压以及在此流动的电流，并对其进行处理以用于可视化。能够监控和调节制动电压、场电压和电枢电压。例如，在电源中断的情况下能够减少或关断供电装置。

附加于此，能够激活马达制动器。因为通过变桨模块220监控场电压和电枢电压，所以能够检测直流马达中的缺陷。

变桨模块220为直流马达的制动器提供极限电压，所述极限电压能够独立于场电压和电枢电压被控制或调节。在发生线路中断的情况下，能够激活制动器。变桨模块220例如能够是七个可分开操控的igbt，以便能够单独地调节场电压、制动电压和电枢电压。

通过相应地控制马达150，能够使所述马达的转动方向反转。

通过可选地检测马达温度，能够防止马达过载或过热。

通过可选地检测马达的转速，能够避免超速。

借助根据本发明的变桨模块200，能够实现对直流变桨马达150的与转速相关的控制。尤其，能够控制直流马达，使得恒定的电流在场绕组中流动。