风能设备和用于控制风能设备的方法与流程

本发明涉及一种风能设备以及一种用于控制风能设备的方法。

背景技术：

1、风能设备典型地具有塔和在塔上的吊舱。在吊舱中，设有发电机作为热源以及设有呈功率电子单元的形式的其他热源。尤其在转换通过发电机产生的电压时，功率电子单元在其运行中产生热损耗。根据风能设备和发电机的设计方案，吊舱中的热源必须进行主动的或被动的冷却。作为主动冷却，考虑主动空气冷却或主动液体冷却。

技术实现思路

1、本发明的目的是提出一种风能设备和一种用于控制风能设备的方法，所述方法可以实现风能设备的改进的冷却。

2、所述目的通过根据本发明的风能设备以及通过根据本发明的用于控制风能设备的方法来实现。

3、因此，提出一种风能设备，所述风能设备具有塔和带有吊舱壳体的吊舱。吊舱放置在塔上。还提出冷却活门，所述冷却活门设计用于封闭风能设备的待冷却的区域中的或待冷却的区域处的开口。至少一个与温度相关的无源执行器设计用于与温度相关地操纵和打开冷却活门，以便可以借助于开口实现待冷却的区域中的热平衡。与温度相关的无源执行器可以在没有外部电能的情况下根据温度改变其形状和/或其长度。

4、提出风能设备的具有开口的(待冷却的)区域，所述开口可以通过冷却活门封闭。替选于此，开口可以设置在风能设备的具有不同的放热的两个区域之间。冷却活门可以通过与温度相关的无源执行器打开。开口可以设置在风能设备的外壁或外侧处。

5、因此，提出具有塔和待冷却的区域的风能设备。待冷却的区域可以是风能设备的吊舱、塔、毂和/或另外的结构。在吊舱中可以存在多个热源，如例如发电机和功率电子单元。

6、根据本发明的一个方面，吊舱具有吊舱壳体，所述吊舱壳体带有至少一个可封闭的开口或待打开的冷却活门。所述开口用作冷却开口。通过打开开口，可以导出吊舱壳体中的热。在达到极限温度时，开口或冷却活门通过与温度相关的无源执行器操纵。借此，在吊舱壳体内产生的热可以通过开口至少部分地逸出。因此，可以实现吊舱壳体内的发电机和功率电子单元的冷却的可被动执行的可行性。通过执行器是与温度相关的和无源的方式，当风能设备没有连接到能量供给网上和/或通过风能设备的运行状态从能量供给网中不能获取能量或不能获取足够的能量以用于主动冷却时，所述执行器也可以打开冷却活门或开口。这尤其可以在电网故障时是这种情况，使得风能设备不能将功率输出到其所连接的能量供给网中。还可能引起，由于与发电机耦联的空气动力学转子的惯性，风能设备产生能量。所述能量例如可以借助于斩波器转换成热。

7、提出一种用于控制风能设备的方法。风能设备具有待冷却的区域(例如吊舱、塔、毂和/或带有至少一个热源的另外的结构)。热源可以是吊舱内的发电机或功率电子单元。仅当在电网中存在故障(故障运行模式)使得风能设备不能将能量输出到能量供给网中时，所述热源或另一热源、尤其斩波器才被激活。吊舱具有带有至少一个开口的吊舱壳体，所述开口可以通过冷却活门封闭。为了打开冷却活门，设有与温度相关的无源执行器。当在吊舱内或在吊舱内的特定的部位处达到特定的极限温度时，引起无源执行器的激活，使得打开冷却活门。

8、与温度相关的无源执行器可以具有带有第一材料部段和第二材料部段的双材料元件，所述第一材料部段和第二材料部段具有不同的热膨胀系数。双材料部段可以具有带有不同的热膨胀系数的两种塑料、其他材料或材料混合物。替选于此，执行器可以设计为以油填充的缸，其中在温度升高时，缸中的油膨胀，这引起缸的尺寸改变，即引起长度改变，由此可以打开冷却活门。替选于此，执行器可以设计为以在热影响下膨胀的材料(例如，油)填充的缸。这引起缸的长度膨胀。

9、替选于此，与温度相关的无源执行器可以设计为熔化缸。在缸中设有在极限温度时熔化并且然后膨胀的材料，这引起熔化缸的几何尺寸、即长度的改变，使得可以打开冷却活门。

10、设计为双金属执行器的执行器具有带有不同的热膨胀系数的两个焊接的金属部段。油缸执行器具有以油填充的缸，其中油在温度升高时膨胀。熔化缸执行器具有例如以蜡填充的缸，其中蜡在温度升高时以及在熔化时膨胀。

11、因此，与温度相关的无源执行器可以实现吊舱壳体中的热源的冷却的可靠的和可短期使用的可行性，而为此无需外部的能量输送。

12、与温度相关的无源执行器可以设置用于打开或闭合吊舱壳体中的冷却活门。冷却活门与温度相关地改变。吊舱内的温度升高尤其可以在风能设备的故障情况下进行。尤其当风能设备不能将能量输送给所连接的能量供给网然而进一步产生能量时，所述能量必须被消耗。这例如通过使用斩波器、即通过将电能转换成热来实现。因为斩波器设置在吊舱壳体中，所以这引起吊舱壳体内的温度的升高。为了限界温度或再次降低温度，使用与温度相关的无源执行器，其方式为所述执行器打开冷却活门，使得热可以通过吊舱壳体中的开口逸出。与温度相关的无源执行器必须能够与外部输送的电能无关地运行，因为在上述故障情况下，风能设备不能从能量供给网中获得用于控制对应的部件的能量。因此，执行器设计为与温度相关的无源执行器。借此可以实现，当不存在用于控制其他部件的电能时，执行器也可以确保其运行。

13、与温度相关的无源执行器也可以安装在已经存在的吊舱壳体中。所述执行器可以用于打开现有的冷却活门。替选于此，在吊舱壳体中必须同样设有带有冷却活门的开口。

14、如果在吊舱壳体中设有在运行中产生热的斩波器，则吊舱壳体中的用于打开冷却活门的与温度相关的无源执行器尤其是有利的。

15、风能设备的待冷却的区域具有带有冷却活门的开口，所述冷却活门可以通过与温度相关的无源执行器打开。

16、本发明的其他设计方案是下文的主题。

技术特征：

1.一种风能设备(100)，所述风能设备具有：

2.根据权利要求1所述的风能设备(100)，

3.根据权利要求1或2所述的风能设备(100)，其中

4.根据权利要求1至3所述的风能设备(100)，其中

5.根据权利要求1至4中任一项所述的风能设备(100)，其中

6.根据权利要求1至5中任一项所述的风能设备(100)，其中

7.根据权利要求1至6中任一项所述的风能设备(100)，所述风能设备还具有：

8.一种用于控制风能设备(100)的方法，其中所述风能设备具有塔(102)、吊舱(200)和带有开口(211)的区域和用于封闭所述开口的至少一个冷却活门(220)，其中在所述冷却活门(220)处设有与温度相关的无源执行器(500)，所述方法具有如下步骤：

9.根据权利要求8所述的方法，其中

技术总结本发明提出一种风能设备(100)，其具有塔(102)和带有吊舱壳体(210)的吊舱(200)。吊舱(200)放置在塔(102)上。还提出冷却活门(220)，所述冷却活门设计用于封闭风能设备的待冷却的区域(200)中的或待冷却的区域处的开口(211)。至少一个与温度相关的无源执行器(500)设计用于与温度相关地操纵和打开冷却活门(220)，以便可以借助于开口(211)实现待冷却的区域(200)中的热平衡。与温度相关的无源执行器(500)可以在没有外部电能的情况下根据温度改变其形状和/或其长度。此外，本发明涉及一种用于控制风能设备的方法。技术研发人员：马蒂亚斯·阿诺尔德,斯特芬·布泽曼,胡萨姆·达布勒受保护的技术使用者：乌本产权有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13