專(zhuān)利名稱(chēng)：發(fā)電單元以及用于產(chǎn)生電能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明第一方面涉及一種發(fā)電單元，其包括渦輪機(jī)、由渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)、用于將發(fā)電機(jī)連接至電力網(wǎng)以及渦輪速度控制裝置的電連接裝置。在第二方面，本發(fā)明涉及這種發(fā)電單元的應(yīng)用。在第三方面，本發(fā)明涉及用于產(chǎn)生電能的方法，其中，渦輪機(jī)暴露于流動(dòng)的流體， 渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)并且發(fā)電機(jī)連接至電力網(wǎng)以及渦輪速度控制裝置。
背景技術(shù)：
在多種用于產(chǎn)生電能的方法中，渦輪機(jī)由快速流動(dòng)的流體(例如，傳統(tǒng)的水電站中的水或者蒸汽)驅(qū)動(dòng)。因此發(fā)電機(jī)以基本上恒定的速度被驅(qū)動(dòng)，并且所產(chǎn)生的能量與被提供能量的電力網(wǎng)相匹配。近年來(lái)對(duì)電能持續(xù)增長(zhǎng)的需求導(dǎo)致在商業(yè)上努力使用可替代能源(例如慢速水流以及風(fēng)力)來(lái)產(chǎn)生電能。這些能源的流速通常更低并且是波動(dòng)的。特別是風(fēng)速相當(dāng)多變。因此，由水流或者風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)通常以相當(dāng)?shù)偷霓D(zhuǎn)速(rpm)旋轉(zhuǎn)。此外，渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)變化。這在向電力網(wǎng)供應(yīng)能量時(shí)產(chǎn)生了問(wèn)題，因?yàn)橹挥幸蕴囟ǖ霓D(zhuǎn)速產(chǎn)生的能量才能與電力網(wǎng)匹配，而以其他的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的能量則會(huì)產(chǎn)生失配。這個(gè)問(wèn)題可通過(guò)機(jī)械地中斷渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)或者通過(guò)調(diào)節(jié)渦輪機(jī)葉片以保持基本恒定的轉(zhuǎn)速來(lái)解決。然而，這些用于控制渦輪機(jī)速度的措施很昂貴。并且這些機(jī)械措施常會(huì)失敗。因此，本發(fā)明的目的是以更簡(jiǎn)單和可靠的方式控制渦輪機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的得以實(shí)現(xiàn)在于一種如初始描述的發(fā)電單元，其包括以下具體特征， 發(fā)電機(jī)為具有低負(fù)載角的永磁同步發(fā)電機(jī)，并且電連接裝置包括用于提供DC(直流電)電壓的二極管整流器，其中渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)速由DC-電壓-電平控制。當(dāng)發(fā)電機(jī)通過(guò)如權(quán)利要求所述的DC鏈連接至強(qiáng)電力網(wǎng)時(shí)，該電力網(wǎng)可用來(lái)控制渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)速。在轉(zhuǎn)速趨向于改變的情況下，這意味著電能與機(jī)械能彼此不協(xié)調(diào)，并且將產(chǎn)生朝向新的工作點(diǎn)(operation point)的振動(dòng)以適應(yīng)于新的情況。借助根據(jù)權(quán)利要求的電連接并借助低負(fù)載角，在渦輪機(jī)趨向于增加其轉(zhuǎn)速的情況下，發(fā)電機(jī)將充當(dāng)制動(dòng)器 (brake)，而如果渦輪機(jī)趨向于減少其能量，發(fā)電機(jī)則減少能量輸出(outtake)。這消除了用外部設(shè)備來(lái)保持來(lái)自渦輪機(jī)的機(jī)械能與提供給電力網(wǎng)的電能之間的匹配的必要性。因此， 根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電單元將特別適用于其中渦輪機(jī)暴露于速度變化的驅(qū)動(dòng)流體的應(yīng)用，并且在具有強(qiáng)電力網(wǎng)的情況下，工作點(diǎn)將基本上處于所保持的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)速處。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，電控制裝置包括用于調(diào)節(jié)DC電平的裝置。由于渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)速與DC電平直接相關(guān)，該實(shí)施例允許以簡(jiǎn)單的方式調(diào)節(jié)該速度， 從而消除對(duì)機(jī)械調(diào)節(jié)的任何需求。
根據(jù)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，用于調(diào)節(jié)DC電平的裝置包括具有逆變器控制裝置27 的逆變器和/或具有比率控制裝置的變壓器12。因而，通過(guò)通常存在于電控制裝置中的部件提供了調(diào)節(jié)DC電平的簡(jiǎn)單可靠的方式。根據(jù)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，發(fā)電機(jī)包括用于改變發(fā)電機(jī)中的有效繞組的數(shù)目的裝置。由于電壓由U = 決定，繞組的數(shù)目直接影響電壓電平。因而，改變發(fā)電機(jī)中有
dt
效繞組的數(shù)目提供了對(duì)由DC電平控制的轉(zhuǎn)速的安全而精確的控制。這種布置消除了應(yīng)用用于調(diào)節(jié)渦輪轉(zhuǎn)速的可變比變壓器或者逆變器控制裝置的必要性。因此，電控制裝置變得更為簡(jiǎn)單并且對(duì)干擾不那么敏感。在有些應(yīng)用中，基于發(fā)電機(jī)的控制在這方面可作為控制逆變器或者變壓器的補(bǔ)充。優(yōu)選地，用于改變發(fā)電機(jī)內(nèi)的有效繞組圈數(shù)的裝置包括抽頭變 ^k^· (tap changer)。根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，渦輪機(jī)為風(fēng)力渦輪機(jī)。風(fēng)力渦輪機(jī)是驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)的流體的速度波動(dòng)的很重要的例子。因此，所發(fā)明的用于控制渦輪機(jī)轉(zhuǎn)速的單元特別適用于這種應(yīng)用。根據(jù)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，該風(fēng)力渦輪機(jī)具有豎直軸線(xiàn)。豎直軸線(xiàn)風(fēng)力渦輪機(jī)相對(duì)于水平軸線(xiàn)類(lèi)型具有很多優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于豎直軸線(xiàn)渦輪機(jī)來(lái)說(shuō)，控制渦輪機(jī)轉(zhuǎn)速的需求也相當(dāng)突出。對(duì)于這種類(lèi)型的渦輪機(jī)來(lái)說(shuō)，機(jī)械地控制轉(zhuǎn)速更為復(fù)雜，因此，本發(fā)明對(duì)這種應(yīng)用特別重要。根據(jù)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，渦輪機(jī)被設(shè)置成由海浪或水流提供動(dòng)力。通過(guò)海浪或慢速水流運(yùn)轉(zhuǎn)的渦輪機(jī)相對(duì)緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)并且暴露于水速的變化。因此，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)特別適用于這些應(yīng)用。根據(jù)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，負(fù)載角小于12°。雖然本發(fā)明在諸如直到15°或20°的稍微高的負(fù)載角的情況下也能起到滿(mǎn)意的效果，但是如果將負(fù)載角設(shè)置的低于12°，根據(jù)本發(fā)明的控制變得最優(yōu)化。如果負(fù)載角小于 10°達(dá)到最好的結(jié)果。根據(jù)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，電連接裝置被設(shè)置成提供至少I(mǎi)OkV的電壓。該電壓水平表示該單元連接至強(qiáng)電力網(wǎng)。電力網(wǎng)越強(qiáng)，根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)速控制將更為有效。根據(jù)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，電連接裝置包括接地電容器。該連接將對(duì)當(dāng)發(fā)電機(jī)相應(yīng)于轉(zhuǎn)速改變的趨勢(shì)時(shí)所發(fā)生的振動(dòng)具有抑制效果，從而使得回復(fù)到正常轉(zhuǎn)速的過(guò)渡周期縮短。這使得控制系統(tǒng)更有效率。根據(jù)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，發(fā)電機(jī)的定子繞組包括電纜。根據(jù)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，該電纜包括被絕緣系統(tǒng)圍繞的導(dǎo)電材料的中心芯，該絕緣系統(tǒng)包括內(nèi)半導(dǎo)電層和外半導(dǎo)電層以及固體絕緣材料的中間層。這種類(lèi)型的電纜具有能夠容忍待感應(yīng)出的非常高的電壓的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，電連接裝置包括用于測(cè)量、控制以及/或管理發(fā)電單元的運(yùn)行的監(jiān)控系統(tǒng)。CN 102171921 A
說(shuō)明書(shū)
3/5頁(yè) 這樣的系統(tǒng)提供了使發(fā)電單元的特征適應(yīng)實(shí)際狀況并對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)的可能性，因而優(yōu)化了其操作。根據(jù)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，該監(jiān)控系統(tǒng)包括用于測(cè)量電流、電壓以及/或負(fù)載角的裝置。這些都是與發(fā)電單元的操作相關(guān)的十分重要的參數(shù)，這些值的持續(xù)更新有助于獲得符合普通(prevailing)條件的操作。根據(jù)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，監(jiān)控系統(tǒng)包括使發(fā)電單元的電壓與電力網(wǎng)的電壓同步的裝置。同步化增加了轉(zhuǎn)速控制的精度。根據(jù)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，監(jiān)控系統(tǒng)包括保護(hù)繼電器。由此增加了發(fā)電單元的安全性，并減少了故障狀況損害其部件的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，監(jiān)控系統(tǒng)包括控制有功功率和無(wú)功功率的裝置。有功功率和無(wú)功功率之間的關(guān)系對(duì)于在轉(zhuǎn)化及分配感應(yīng)能量方面獲得高效率很重要。根據(jù)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，監(jiān)控系統(tǒng)包括測(cè)量所輸送的能量的量的裝置。這種裝置允許將直接計(jì)費(fèi)系統(tǒng)(direct billing system)連接至發(fā)電單元。根據(jù)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，監(jiān)控系統(tǒng)包括多種用于特定功能的進(jìn)一步的裝置，例如分別為-用于電制動(dòng)渦輪機(jī)的裝置，-用于電鎖渦輪機(jī)的裝置，以及-用于控制渦輪機(jī)的啟動(dòng)的裝置。因此，獲得了與電的速度控制相關(guān)的進(jìn)一步的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)榕c必須機(jī)械地執(zhí)行這些功能的情況相比較，這些功能能在更有效率并且損耗更少能量的情況下實(shí)現(xiàn)。根據(jù)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，監(jiān)控系統(tǒng)包括微處理器，該微處理器具有用于接受代表來(lái)自監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的輸入信號(hào)的裝置、用于處理所接收到的信號(hào)的裝置以及用于將代表操作指令的輸出信號(hào)提供給監(jiān)控系統(tǒng)的裝置。監(jiān)控系統(tǒng)的這樣的計(jì)算機(jī)化將進(jìn)一步增加其可靠性、精確性以及效率。根據(jù)多個(gè)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，電連接裝置包括多種優(yōu)選類(lèi)型的部件，例如分別為-星形-三角形-變壓器-可控功率半導(dǎo)體元件，例如IGBT:s、GTO :s以及/或晶閘管(tyristor)，以及-6脈沖或12脈沖逆變器。上面提到的部件類(lèi)型特別適合用于根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電單元，因此有助于優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的方面，發(fā)電裝置(power plant，發(fā)電廠(chǎng)，發(fā)電系統(tǒng))包括多個(gè)根據(jù)本發(fā)明(特別是根據(jù)本發(fā)明的任意優(yōu)選實(shí)施例)的發(fā)電單元，該發(fā)電單元連接至相同的DC電平。這樣的裝置獲得了像前面所述的本發(fā)明的發(fā)電單元一樣的相應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)將發(fā)電單元連接到同樣的DC電平，獲得了該裝置均勻而穩(wěn)定的運(yùn)行。
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通過(guò)使用本發(fā)明的用于產(chǎn)生電能并將該能量供應(yīng)給電力網(wǎng)的發(fā)電單元進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的。最后，本發(fā)明的目的得以實(shí)現(xiàn)還在于如初始所描述的方法，該方法包括以下具體措施給發(fā)電機(jī)提供永磁體，像同步發(fā)電機(jī)一樣操作發(fā)電機(jī)并使其處于低負(fù)載角，提供二極管整流器以供應(yīng)DC電壓并因此將渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)速控制成在短時(shí)間內(nèi)基本上恒定的。根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選的實(shí)施例，其通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明、特別是根據(jù)本發(fā)明的任意優(yōu)選實(shí)施例的發(fā)電單元實(shí)施。本發(fā)明的應(yīng)用及本發(fā)明的方法具有類(lèi)似于本發(fā)明及其優(yōu)選實(shí)施例的發(fā)電單元的優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)在上面已經(jīng)描述過(guò)。下面將通過(guò)結(jié)合附圖對(duì)根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電單元的實(shí)例的詳細(xì)描述來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。


圖1為本發(fā)明的發(fā)電單元的第一實(shí)例的示意圖；圖2為與圖1的相對(duì)應(yīng)但示出了第二實(shí)例的圖示；圖3為示出根據(jù)圖1或圖2中的實(shí)例的發(fā)電單元的控制的結(jié)構(gòu)圖；圖4為示出根據(jù)本發(fā)明的裝置的結(jié)構(gòu)圖；以及圖5為穿過(guò)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例的發(fā)電機(jī)的定子繞組中的電纜的剖面圖。
具體實(shí)施例方式圖1示意性示出了連接至電力網(wǎng)2的風(fēng)力發(fā)電組件1。該風(fēng)力發(fā)電組件1具有豎直軸線(xiàn)風(fēng)力渦輪機(jī)4，其通過(guò)豎直軸如連接至發(fā)電機(jī)6的轉(zhuǎn)子5。該渦輪機(jī)具有多個(gè)豎直葉片7，每個(gè)葉片7通過(guò)一對(duì)臂連接至軸。通常，葉片的數(shù)目為3個(gè)。渦輪機(jī)暴露于速度為 ν的風(fēng)力。發(fā)電機(jī)6為同步發(fā)電機(jī)，并且其轉(zhuǎn)子5設(shè)置有永磁體。來(lái)自發(fā)電機(jī)的電壓被提供給二極管整流器9以獲得DC。該DC鏈通過(guò)電容器10接地。之后，逆變器通過(guò)諸如具有IOkV 的輸出電壓的變壓器12將電壓提供給電力網(wǎng)。如果風(fēng)速ν發(fā)生變化，其會(huì)引起渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)速的相應(yīng)變化。通過(guò)所示出的發(fā)電機(jī) 6至電力網(wǎng)2的連接并通過(guò)約為10°的負(fù)載角，該轉(zhuǎn)速的變化被發(fā)電機(jī)6電力地抵消。如果風(fēng)速增加，發(fā)電機(jī)6將在渦輪機(jī)軸4上提供制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。如果風(fēng)俗減小，發(fā)電機(jī)將在渦輪機(jī)軸上提供加速轉(zhuǎn)矩，其結(jié)果是，短暫的過(guò)渡周期之后，轉(zhuǎn)速將保持其正常值。變壓器12為三角形-星形-類(lèi)型(delta-wye-type)并具有比率控制。逆變器11 設(shè)置有逆變器控制裝置27。通過(guò)變壓器12的比率控制或者通過(guò)逆變器控制裝置27，能夠設(shè)置固定的DC電平。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電單元的替代實(shí)例。在該實(shí)例中，發(fā)電機(jī)6設(shè)置有抽頭變換器13，從而能夠選擇定子繞組中的有效圈數(shù)。通過(guò)選擇繞組圈數(shù)的合適數(shù)目， 可將DC電平預(yù)設(shè)為所需的電平。因而，在該實(shí)例中，變壓器12可為固定變壓器(fixed transformer) 0圖3以結(jié)構(gòu)圖示出了圖1或圖2的實(shí)例并且示出了用于測(cè)量、控制以及管理如圖1或圖2所示的發(fā)電單元的運(yùn)行的監(jiān)控系統(tǒng)14。監(jiān)控系統(tǒng)14設(shè)置有用于測(cè)量電流、電壓以及負(fù)載角的測(cè)量裝置15，用于使發(fā)電單元的電壓與電力網(wǎng)2的電壓同步的同步裝置16，保護(hù)繼電器17，用于控制有功功率和無(wú)功功率的裝置18，用于測(cè)量所輸送的能量的裝置19，用于電制動(dòng)渦輪機(jī)的裝置20，用于電鎖定渦輪機(jī)的裝置21以及用于控制渦輪機(jī)的啟動(dòng)的裝置22。監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置有微處理器23。該微處理器23具有用于接受來(lái)自監(jiān)控系統(tǒng)14的輸入信號(hào)的裝置對(duì)。這些信號(hào)代表監(jiān)控系統(tǒng)所獲得的數(shù)據(jù)并在處理單元25中被處理。微處理器還具有用于向監(jiān)控系統(tǒng)14提供輸出信號(hào)的裝置沈，操作指令為所處理信息的結(jié)果。圖4為示出具有四個(gè)發(fā)電單元(Ia-Id)的發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)圖。它們都以上述方式連接至普通的DC電平。圖5示出了穿過(guò)高壓電纜的剖面圖，該高壓電纜可能有利于應(yīng)用于本發(fā)明的某些應(yīng)用中的定子繞組。該電纜由具有一個(gè)或多個(gè)銅股(strand)部分31的核心組成。該核心由內(nèi)半導(dǎo)體層32圍繞。在這外面為固體絕緣層33，例如PEX絕緣體。圍繞該絕緣體的是外半導(dǎo)體層34。每一個(gè)半導(dǎo)體層形成等位面。
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權(quán)利要求
1.一種發(fā)電單元，包括渦輪機(jī)(3)、由所述渦輪機(jī)C3)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)(6)、用于將所述發(fā)電機(jī)(6)連接至電力網(wǎng)( 以及渦輪速度控制裝置的電連接裝置(9-12)，其特征在于，所述渦輪速度控制裝置為電控制裝置，并且所述發(fā)電機(jī)(6)為具有低負(fù)載角的永磁同步發(fā)電機(jī)，并且所述電連接裝置(9-12)包括用于供應(yīng)DC電壓的二極管整流器(9)，由此所述渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)速由DC電壓電平控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電單元，其特征在于，所述電控制裝置包括用于調(diào)節(jié)DC電平的裝置(11，12，13)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)電單元，其特征在于，所述用于調(diào)節(jié)DC電平的裝置包括具有逆變器控制裝置(XT)的逆變器和/或具有比率控制裝置的變壓器(12)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)電單元，其特征在于，所述用于調(diào)節(jié)DC電平的裝置包括用于改變所述發(fā)電機(jī)中的有效繞組圈數(shù)的裝置(13)，優(yōu)選為抽頭變換器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的發(fā)電單元，其特征在于，所述渦輪機(jī)C3)為風(fēng)力渦輪機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)電單元，其特征在于，所述風(fēng)力渦輪機(jī)(3)具有豎直軸線(xiàn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的發(fā)電單元，其特征在于，所述渦輪機(jī)被設(shè)置成由海浪或者水流提供動(dòng)力。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的發(fā)電單元，其特征在于，所述負(fù)載角小于12°，優(yōu)選為小于10°。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的發(fā)電單元，其特征在于，所述電連接裝置(9-12) 被設(shè)置成提供至少I(mǎi)OkV的電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的發(fā)電單元，其特征在于，所述電連接裝置(9-12) 包括接地的電容器(10)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的發(fā)電單元，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)的定子繞組包括電纜。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)電單元，其特征在于，所述電纜包括由絕緣系統(tǒng)圍繞的導(dǎo)電材料的中心芯(31)，所述絕緣系統(tǒng)包括內(nèi)半導(dǎo)體層(32)和外半導(dǎo)體層(34)以及固體絕緣材料的中間層(33)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的發(fā)電單元，其特征在于，所述電連接裝置包括用于測(cè)量、控制以及/或管理所述發(fā)電單元的運(yùn)行的監(jiān)控系統(tǒng)(14)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)電單元，其特征在于，所述監(jiān)控系統(tǒng)包括用于測(cè)量電流、 電壓以及/或負(fù)載角的測(cè)量裝置(15)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)電單元，其特征在于，所述監(jiān)控系統(tǒng)包括用于使所述發(fā)電單元的電壓與所述電力網(wǎng)的電壓同步的同步裝置(16)。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)電單元，其特征在于，所述監(jiān)控系統(tǒng)包括保護(hù)繼電器 (17)。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)電單元，其特征在于，所述監(jiān)控系統(tǒng)包括用于控制有功功率和無(wú)功功率的裝置(18)。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)電單元，其特征在于，所述監(jiān)控系統(tǒng)包括用于測(cè)量所輸送能量的量的裝置(19)。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)電單元，其特征在于，所述監(jiān)控系統(tǒng)包括用于電制動(dòng)所述渦輪機(jī)的裝置00)。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)電單元，其特征在于，所述監(jiān)控系統(tǒng)包括用于電鎖定所述渦輪機(jī)的裝置01)。
21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)電單元，其特征在于，所述監(jiān)控系統(tǒng)包括用于控制所述渦輪機(jī)的啟動(dòng)的裝置02)。
22.根據(jù)權(quán)利要求13-21中任一項(xiàng)所述的發(fā)電單元，其特征在于，所述監(jiān)控系統(tǒng)包括微處理器(23)，所述微處理器具有用于接收代表來(lái)自所述監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的輸入信號(hào)的裝置(M)、用于處理所述接收到的信號(hào)的裝置05)以及用于將代表操作指令的輸出信號(hào)提供給所述監(jiān)控系統(tǒng)的裝置06)。
23.根據(jù)權(quán)利要求1-22中任一項(xiàng)所述的發(fā)電單元，其特征在于，所述電控制裝置包括星形-三角形-變壓器(12)。
24.根據(jù)權(quán)利要求1-22中任一項(xiàng)所述的發(fā)電單元，其特征在于，所述電控制裝置包括可控功率半導(dǎo)體元件，例如IGBT:s，GTO: s以及/或晶閘管。
25.根據(jù)權(quán)利要求1-23中任一項(xiàng)所述的發(fā)電單元，其特征在于，所述電控制裝置包括6 脈沖或者12脈沖逆變器(11)。
26.一種發(fā)電裝置，其特征在于，所述發(fā)電裝置包括多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1-25中任一項(xiàng)所述的發(fā)電單元(la-ld)，并且在于，這些發(fā)電單元(Ia-Id)連接至相同的DC電平。
27.根據(jù)權(quán)利要求1-25中任一項(xiàng)所述的發(fā)電單元的應(yīng)用，用于產(chǎn)生電能并將能量提供給電力網(wǎng)。
28.一種用于產(chǎn)生電能的方法，其中，渦輪機(jī)暴露于流動(dòng)的流體，所述渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)并且所述發(fā)電機(jī)連接至電力網(wǎng)，其特征在于，所述方法包括以下步驟給所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子提供永磁體，將所述發(fā)電機(jī)操作為同步發(fā)電機(jī)并使其處于低負(fù)載角，提供二極管整流器以提供DC電壓并由此電控制所述渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)速使其基本上恒定。
29.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，通過(guò)使用根據(jù)權(quán)利要求1-25中任一項(xiàng)所述的發(fā)電單元實(shí)施所述方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)電單元。該單元具有渦輪機(jī)(3)、發(fā)電機(jī)(8)以及將發(fā)電機(jī)(6)連接至電力網(wǎng)(2)的電連接裝置(9-12)。根據(jù)本發(fā)明，發(fā)電機(jī)(8)為永磁同步發(fā)電機(jī)，其具有低負(fù)載角。電連接裝置包括用于提供DC電壓的二極管整流器(9)。本發(fā)明還涉及發(fā)電單元的應(yīng)用以及用于產(chǎn)生電能的方法。
文檔編號(hào)F03D7/06GK102171921SQ200880131394
公開(kāi)日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2008年10月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月3日
發(fā)明者漢斯·伯恩霍夫, 馬茨·萊永 申請(qǐng)人:垂直風(fēng)公司