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风 力 涡轮机转换器

阅读：418发布：2020-05-14

专利汇可以提供风力涡轮机转换器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明题为风力涡轮机转换器。提供一种风力涡轮机系统。在各个实施例中，该系统包括由塔架所支承的机舱。至少一个转子叶片可旋转地与机舱连接以捕获风能。至少一个转子叶片相对于机舱进行旋转以用于生成电力。发电机耦合到机舱以用于将风能转换为电能。变压器 ‑转换器组合件包括转换器和变压器，使得转换器整体连接到变压器。电气和控制模块电耦合到发电机和变压器‑转换器组合件。，下面是风力涡轮机转换器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种风力涡轮机系统，包括：
由塔架所支承的机舱；
至少一个转子叶片，可旋转地与所述机舱连接；
发电机，耦合到所述机舱，并且用于将风能转换为电能；
变压器-转换器组合件，包括：
转换器；
变压器；以及
其中所述转换器整体连接到所述变压器；以及
电气和控制模块，电耦合到所述发电机和所述变压器-转换器组合件；
其中，所述变压器-转换器组合件包括所述变压器中收容的所述转换器，使得所述转换器机械地附连到所述变压器；以及
其中所述机舱配置成捕获风能，使得所述至少一个转子叶片相对于所述机舱进行旋转以用于生成电力。
2.如权利要求1所述的风力涡轮机系统，其中，所述变压器-转换器组合件收容设置在电力流通路中的所有电气组件。
3.如权利要求1所述的风力涡轮机系统，其中，所述变压器包括充油底垫安装变压器。
4.如权利要求1所述的风力涡轮机系统，其中，所述转换器包括AC-DC-AC 频率转换器。
5.如权利要求1所述的风力涡轮机系统，其中，所述发电机包括双馈感应发电机(DFIG)。
6.如权利要求1所述的风力涡轮机系统，其中，所述变压器-转换器组合件附连到风力涡轮机的所述机舱、所述塔架或基座中的至少一个。
7.如权利要求1所述的风力涡轮机系统，其中，所述变压器-转换器组合件定位在风力涡轮机附近。
8.一种用于生成电力的方法，所述方法包括：
由塔架来支承机舱；
将至少一个转子叶片与所述机舱连接以捕获风能，使得所述至少一个转子叶片相对于所述机舱进行旋转以用于生成电力；
将发电机耦合到所述机舱，并且用于将风能转换为电能；
提供变压器-转换器组合件，包括：
转换器；
变压器；以及
其中所述转换器整体连接到所述变压器；以及
将电气和控制模块电耦合到所述发电机和所述变压器-转换器组合件；
其中，所述变压器-转换器组合件包括所述变压器中收容的所述转换器，使得所述转换器机械地附连到所述变压器。
9.如权利要求8所述的方法，还包括在所述变压器-转换器组合件中收容设置在电力流通路中的所有电气组件。
10.如权利要求8所述的方法，其中，所述变压器包括充油底垫安装变压器。
11.如权利要求8所述的方法，其中，所述转换器包括AC-DC-AC频率转换器。
12.如权利要求8所述的方法，其中，所述发电机包括双馈感应发电机(DFIG)。
13.如权利要求8所述的方法，还包括将所述变压器-转换器组合件附连到风力涡轮机的所述机舱、所述塔架或基座中的至少一个。
14.如权利要求8所述的方法，还包括将所述变压器-转换器组合件定位在风力涡轮机附近。

说明书全文

风 力 涡轮机转换器

技术领域

[0001] 本发明一般涉及风力涡轮机。更具体来说，本发明涉及风力涡轮发电机的定位。

背景技术

[0002] 近年来，随着我们的化石能源、例如油和煤的供应降低并且回收它们的价格和工作量增加，备选能源、例如风力涡轮机所产生的风能对于供应电功率的增加需求变得普遍。风力涡轮机是基于再生能量的供电设备的一种类型，其与电功率生成的传统形式竞争。因此，风力涡轮机捕获风能，并且按照成本经济、可靠和安全的方式将它转换成电能，使得它适用于传递数英里以外。

[0003] 在操作中，风力涡轮机可包括多个旋转叶片，其连接到转子轴并且通过风力来旋转。叶片通过风力的旋转使转子轴回旋，以生成旋转力矩或力，其驱动一个或多个发电机将机械能量转换成电能。转子轴和发电机安装在壳体或机舱(其定位在桁架或管状塔架之上)中。机舱中生成的电能经由变压器通过塔架向下分配到公用电网。

[0004] 风能具有若干应用，其范围从互连到公用电网并且向其输送电力的大风力涡轮机场、到可以是或者可以不是电网连接的单独隔离风力涡轮机。因此，风力涡轮机能够用来为单个家庭或建筑物产生电力，或者它们能够连接到电力网以用于更广泛的电力分配。风力涡轮机互连到电力网能够基于安装的大小、对总电力供应的份额的大小(风力渗入度)、电力是用于频率还是无功功率以及与其他电源的集成度来编组为分类。

[0005] 一些风力涡轮机配置包括双馈感应发电机(DFIG)。这类配置还可包括交流(AC)-直流(DC)-AC频率转换器，其用来将所生成电功率的频率转换成与公用电网频率基本上相似的频率。此外，这类转换器与DFIG结合还在公用电网与发电机之间传送电功率，以及从到公用电网连接的连接其中之一向绕线发电机转子传送发电机励磁功率。

[0006] 备选地，一些风力涡轮机配置包括但不限于备选类型的感应发电机、永磁(PM)同步发电机和电励磁同步发电机以及开关磁阻发电机。这些备选配置还可包括功率转换器，其用来转换如上所述的频率，并且在公用电网与发电机之间传送电力。

[0007] 在一些已知的风力涡轮机中，风力涡轮机的机舱包含实现将风能有效地转换为电能的必要机械和功率电子装置，例如发电机和可能的功率转换器。作为风力涡轮机的心脏，机舱在风力涡轮机的整个使用寿命中必须可靠和成本经济地起作用。通常，机舱内部的空间受到限制，并且大量电力电缆或汇流条用来连接单独功率电子组件，这增加成本。因此，转换器有时处于风力涡轮机塔架的下部。

[0008] 图1是示范DFIG风力涡轮机系统100的一部分的透视图。风力涡轮机100包括机舱102，其包含发电机118(图2所示)。机舱102安装在塔架104上(塔架104的一部分在图1中示出)。塔架104可具有促进风力涡轮机100的操作的任何适当高度。风力涡轮机100还包括转子106，其包括附连到转毂110的三个叶片108。备选地，风力涡轮机100包括促进风力涡轮机
100的操作的任何数量的叶片108。在示范实施例中，风力涡轮机100包括变速箱114(图2所示)，其在操作上耦合到转子106和发电机118(图2所示)。

[0009] 图2是可与风力涡轮机100配合使用的示范电气和控制系统200的示意图。转子106包括耦合到毂110的叶片108。转子106还包括可旋转地耦合到毂110的低速轴112。低速轴112耦合到升高变速箱114，升高变速箱114配置成升高低速轴112的旋转速度，并且将那个速度传递给高速轴116。在示范实施例中，变速箱114具有促进风力涡轮机100的操作的任何适当升高比。

[0010] 高速轴116可旋转地耦合到发电机118。在示范实施例中，发电机118能够配置为绕线转子、三相异步DFIG，发电机118包括磁耦合到发电机转子122的发电机定子120。

[0011] 在操作期间，风力转动推进器108，其附连到机舱102内部的变速箱114，耦合到发电机118。风力涡轮机系统100包括AC-DC-AC转换器124(图2所示)，其通过转子母线126控制发电机118。转换器124还通过线路母线130和转换器断路器(CB)132来连接到充油底垫安装变压器（oil-filled pad mounted transformer）128。发电机118通过定子母线134和定子同步开关136来连接到变压器128。充油底垫安装变压器128升高电压，并且将电力馈送到高压(HV)公用电网138。

[0012] 在一些已知风力涡轮机中，转换器124位于风力涡轮机塔架104的下部，以及充油底垫安装变压器128位于塔架104外部，如图1所示。图1中，转换器124和充油底垫安装变压器128是独立和单独的组件。风力涡轮机的最大效率在发电机频率和电压而不是电网频率下取得。这使得需要在系统中包括AC-DC-AC频率转换器。但是，AC-DC-AC频率转换器能够是昂贵、不可靠、复杂的，并且具有高功率损耗。

[0013] 此外，已知风力涡轮机具有多个机械和电气组件，其可具有与其他组件单独的或者不同的操作限制，例如电流、电压、功率和/或温度极限。许多电气和/或机械组件在安装于风力涡轮机之后首次会合。

[0014] 为此，将会理解，期望安装之前对机械和功率电子组件的简易测试，以确保组件之间的最佳兼容性以及风力涡轮机的有效、协调、耐久和无故障操作。此外，有故障部件的简易修复和交换以及风力涡轮机内部的材料成本的降低和风力涡轮机的总效率的增加是合乎需要的。

发明内容

[0015] 在给定上述缺陷的情况下，存在对于特别是针对变压器和功率转换器的改进的组装方法和系统的需要。需要这些改进的组装方法和系统，以取得上述成本、可靠性、空间、材料和维护的有益效果。还存在提供易于消除水、改进冷却和改进隔离的系统和方法的需要。可期望提供系统和方法，其提供较高功率密度和较高可靠性。

[0016] 在某些实施例中，提供一种风力涡轮机系统。在各个实施例中，该系统包括由塔架所支承的机舱。至少一个转子叶片可旋转地与机舱连接以捕获风能。至少一个转子叶片相对于机舱进行旋转以用于生成电力。发电机耦合到机舱以用于将风能转换为电能。变压器-转换器组合件包括转换器和变压器，使得转换器整体连接到变压器。电气和控制模块电耦合到发电机和变压器-转换器组合件。

[0017] 在其他实施例中，提供一种用于生成电力的方法，其包括：由塔架来支承机舱；将至少一个转子叶片与机舱连接以捕获风能，使得至少一个转子叶片相对于机舱进行旋转以用于生成电力；将发电机耦合到机舱，并且用于将风能转换为电能；提供变压器-转换器组合件，包括：转换器；变压器；并且其中转换器整体连接到变压器；以及将电气和控制模块以电子方式耦合到发电机和变压器-转换器组合件。

[0018] 下面参照附图详细描述其他特征和优点以及各个实施例的结构和操作。本发明并不局限于本文所述的具体实施例。实施例仅为了说明而提供。附加实施例将是相干领域的技术人员基于本文包含的理论显而易见的。

[0019] 技术方案1：一种风力涡轮机系统，包括：

[0020] 由塔架所支承的机舱；

[0021] 至少一个转子叶片，可旋转地与所述机舱连接；

[0022] 发电机，耦合到所述机舱，并且用于将风能转换为电能；

[0023] 变压器-转换器组合件，包括：

[0024] 转换器；

[0025] 变压器；以及

[0026] 其中所述转换器整体连接到所述变压器；以及

[0027] 电气和控制模块，电耦合到所述发电机和所述变压器-转换器组合件。

[0028] 技术方案2：如权利要求1所述的风力涡轮机系统，其中，所述变压器-转换器组合件包括所述变压器中收容的所述转换器，使得所述转换器机械地附连到所述变压器；以及[0029] 其中所述机舱配置成捕获风能，使得所述至少一个转子叶片相对于所述机舱进行旋转以用于生成电力。

[0030] 技术方案3：如权利要求1所述的风力涡轮机系统，其中，所述变压器-转换器组合件收容设置在电力流通路中的所有电气组件。

[0031] 技术方案4：如权利要求1所述的风力涡轮机系统，其中，所述变压器包括充油底垫安装变压器。

[0032] 技术方案5：如权利要求1所述的风力涡轮机系统，其中，所述转换器包括AC-DC-AC频率转换器。

[0033] 技术方案6：如权利要求1所述的风力涡轮机系统，其中，所述发电机包括双馈感应发电机(DFIG)。

[0034] 技术方案7：如权利要求1所述的风力涡轮机系统，其中，所述变压器-转换器组合件附连到风力涡轮机的所述机舱、所述塔架或基座中的至少一个。

[0035] 技术方案8：如权利要求1所述的风力涡轮机系统，其中，所述变压器-转换器组合件定位在风力涡轮机附近。

[0036] 技术方案9：一种用于生成电力的方法，所述方法包括：

[0037] 由塔架来支承机舱；

[0038] 将至少一个转子叶片与所述机舱连接以捕获风能，使得所述至少一个转子叶片相对于所述机舱进行旋转以用于生成电力；

[0039] 将发电机耦合到所述机舱，并且用于将风能转换为电能；

[0040] 提供变压器-转换器组合件，包括：

[0041] 转换器；

[0042] 变压器；以及

[0043] 其中所述转换器整体连接到所述变压器；以及

[0044] 将电气和控制模块电耦合到所述发电机和所述变压器-转换器组合件。

[0045] 技术方案10：如权利要求9所述的方法，其中，所述变压器-转换器组合件包括所述变压器中收容的所述转换器，使得所述转换器机械地附连到所述变压器。

[0046] 技术方案11：如权利要求9所述的方法，还包括在所述变压器-转换器组合件中收容设置在电力流通路中的所有电气组件。

[0047] 技术方案12：如权利要求9所述的方法，其中，所述变压器包括充油底垫安装变压器。

[0048] 技术方案13：如权利要求9所述的方法，其中，所述转换器包括AC-DC-AC频率转换器。

[0049] 技术方案14：如权利要求9所述的方法，其中，所述发电机包括双馈感应发电机(DFIG)。

[0050] 技术方案15：如权利要求9所述的方法，还包括将所述变压器-转换器组合件附连到风力涡轮机的所述机舱、所述塔架或基座中的至少一个。

[0051] 技术方案16：如权利要求9所述的方法，还包括将所述变压器-转换器组合件定位在风力涡轮机附近。

附图说明

[0052] 图1是供与图2所示的风力涡轮机配合使用的DFIG风功率系统的示例的示意框图；

[0053] 图2是示范风力涡轮机的一部分的透视图；

[0054] 图3是按照本公开的示范风力涡轮机的一部分的透视图；

[0055] 图4A是按照本公开的第二实施例的另一个示范风力涡轮机的一部分的透视图；

[0056] 图4B是按照本公开的第三实施例的另一个示范风力涡轮机的一部分的透视图；

[0057] 图5是按照本公开的DFIG风功率系统的示例的示意框图；以及

[0058] 图6是按照本公开、实施本发明的示范方法的流程图。

[0059] 本公开可采取各种组件和组件的布置以及各种过程操作和过程操作的布置的形式。本公开在附图中示出，附图中，相似参考标号在各个附图中可通篇表示对应或相似部件。附图仅为了示出优选实施例，而并不是要被理解为限制本公开。给定附图的以下操作性描述，本公开的新方面对本领域的技术人员应当变得显而易见。

具体实施方式

[0060] 以下详细描述实际上只是示范性的，而不是要限制本文所公开的应用和用途。相反，本公开意在涵盖备选、修改和等效方案。例如，作为一个实施例的一部分所示或所述的特征能够在其他实施例使用或者与其配合使用，以便产生又一些实施例。预计本公开包括这类修改和变更。此外，并不是意在通过前面的背景、概述或者以下详细描述中提供的任何理论来限制。虽然本技术的实施例在本文中主要结合DFIG风功率系统来描述，但是概念也可适用于其他类型的风力涡轮机系统，例如全功率转换器风功率系统或者具有转换器的其他类似系统。

[0061] 在本申请中，各个实施例的描述通篇可使用“包括”语言，但是本领域的技术人员将会理解，在一些具体情况中，一实施例备选地能够使用语言“基本上由…组成”或者“由…组成”来描述。

[0062] 为了更好地理解本理论而决不是限制理论的范围，本领域的技术人员将会清楚地知道，单数的使用包括复数，除非另加具体说明。因此，术语“一”、“一个”和“至少一个”在本申请中可互换地使用。

[0063] 如本文所使用的术语“叶片”意在表示任何装置，其在处于相对于周围流体的运动时提供反作用力。如本文所使用的术语“风力涡轮机”意在表示从风能生成转动能或者更具体来说是将风力的动能转换为机械能的任何装置。如本文所使用的术语“风力发电机”意在表示任何风力涡轮机，其从产生于风能的转动能产生电力或者更具体来说是将从风力的动能所转换的机械能转换为电力。

[0064] 如本文所使用的术语“转换器”意在表示可选地包括DC链路的AC-DC-AC功率转换器。此外，术语“转换器”还可表示均可选地具有DC链路的部分的AC-DC功率转换器或者DC-AC功率转换器。如本文所使用的术语“全频率转换器”意在表示转换器，其能够转换0至200 Hz或以上的范围中的频率。

[0065] 如本文所使用的术语“发电机侧转换器”意在表示与发电机的转子或定子链接的并且通常包括AC-DC转换器和可选的DC链路的部分的功率转换器的部分。如本文所使用的术语“线路侧转换器”意在表示与电力供应网链接的并且通常包括DC-AC转换器和可选的DC链路的部分的功率转换器的部分。

[0066] 如本文所使用的术语“塔架内部”意在表示风力涡轮机基座、塔架或机舱内部的任何位置。如本文所使用的术语“塔架外部”意在表示风力涡轮机外部的任何位置。

[0067] 本文所述的实施例包括其中包括充油变压器的风力涡轮机系统，充油变压器收容转换器和电力流通路中的所有电气组件，以形成变压器-转换器组合件。因此，转换器能够机械地附连或者整体连接到充油变压器。变压器转换器组合件能够机械地附连到风力涡轮机或者定位在其附近。因此，在一个实施例中，变压器-转换器组合件可机械地附连到风力涡轮机舱、基座或塔架。在另一个实施例中，变压器-转换器组合件可位于塔架附近。

[0068] 在充油底垫安装变压器之中或之上附连转换器允许系统的集成封装，并且释放空间。通过紧凑和集成设计，可进行材料节省，因为转换器和变压器可包括多个相同工件。

[0069] 在本文的其他实施例中，变压器-转换器组合件可附连在沿着并且围绕机舱的某个位置。因此，实现对变压器-转换器组合件的容易接近。并不局限于具体实施例，变压器-转换器组合件可附连到例如通过焊接、螺纹连接、螺栓连接或者任何其他摩擦/形式拟合(其例如可包括磁或粘合力)机械或物理地附连到机舱。

[0070] 在本文的实施例中，一个或多个独立全频率AC-DC和DC-AC转换器的单独DC链路可直接连接到DC收集器系统。DC收集器系统可将例如陆上或海上风电场的一个以上风力涡轮机的AC-DC发电机侧转换器的单独DC链路串联或并联连接到一个或多个中央全频率DC-AC线路侧转换器。按照类似方式，例如陆上或海上风电场的一个以上风力涡轮机的一个或多个全频率AC-DC-AC转换器可在最终馈入电力供应网之前串联或并联连接。

[0071] 图3-4示出示范风力涡轮机300的一部分的透视图。风力涡轮机300包括机舱302，其包含发电机318(图5所示)。机舱302安装在塔架304上(塔架304的一部分在图3-4中示出)。塔架304可具有促进如本文所述风力涡轮机300的操作的任何适当高度。风力涡轮机300还包括转子306，其包括附连到转毂310的三个叶片308。备选地，风力涡轮机300包括促进如本文所述风力涡轮机300的操作的任何数量的叶片308。

[0072] 还包括的是变压器-转换器组合件340，下面更详细论述。图3中，仅作为举例而不是限制，变压器-转换器组合件340示为定位成接近机舱302。但是，在图4A所示的第二实施例中，变压器-转换器组合件340示为定位在塔架304的基座。图4B是示出塔架304的基座内部的变压器-转换器组合件340的第三实施例的图示。

[0073] 在示范实施例中，风力涡轮机300包括变速箱314(图5所示)，其在操作上耦合到转子306和发电机318(图5所示)。

[0074] 图5是可与风力涡轮机300配合使用的示范电气和控制系统400的示意图。转子306包括耦合到毂310的叶片308。转子306还包括可旋转地耦合到毂310的低速轴312。低速轴312耦合到升高变速箱314，其配置成升高低速轴312的旋转速度，并且将那个速度传递给高速轴316。在示范实施例中，变速箱314具有促进风力涡轮机300的操作的任何适当升高比。
作为另一备选方案，风力涡轮机300包括直接驱动发电机，其可旋转地耦合到转子306，而无需任何中介变速箱。

[0075] 高速轴316可旋转地耦合到发电机318。在示范实施例中，发电机318能够配置为绕线转子、三相DFIG，其包括磁耦合到发电机转子322的发电机定子320。在备选实施例中，发电机转子322包括代替转子绕组的多个永磁体。因此，一般来说，并且不是局限于具体实施例，发电机可以是具有电励磁的任何类型的同步发电机。

[0076] 在操作期间，风力转动推进器308，其附连到机舱302内部的变速箱314，耦合到发电机318。风力涡轮机系统300包括AC-DC-AC转换器324(图5所示)，其通过转子母线326控制发电机318。转换器324还通过线路母线330和转换器CB 332来连接到充油底垫安装变压器328。发电机318通过定子母线334和定子同步开关336来连接到变压器328。充油底垫安装变压器328升高电压，并且将电力馈送到HV公用电网338。

[0077] 图5中，风力涡轮机系统500配置成使得充油变压器328收容转换器324和电力流通路中的所有电气组件，以形成变压器-转换器组合件340。即，变压器-转换器组合件340配置成包括组装在一起的一组组件，以制作成品。因此，转换器324能够机械地附连或者整体连接到充油变压器328。变压器转换器组合件340能够机械地附连到风力涡轮机或者定位在其附近。因此，在一个实施例中，如图3所示，变压器-转换器组合件340可机械地附连到风力涡轮机舱、基座或塔架。在另一个实施例中，如图4A所示，变压器-转换器组合件340可位于塔架附近。

[0078] 在充油底垫安装变压器328之中或之上附连转换器324允许系统的集成封装，并且释放空间。通过紧凑和集成设计，可进行材料节省，因为转换器和变压器可包括多个相同工件。

[0079] 在本文的其他实施例中，变压器-转换器组合件340可附连在沿着并且围绕机舱的某个位置，如图3所示。因此，实现对变压器-转换器组合件340的容易接近。并不局限于具体实施例，变压器-转换器组合件340可附连到例如通过焊接、螺纹连接、螺栓连接或者任何其他摩擦/形式拟合(其例如可包括磁或粘合力)机械或物理地附连到机舱。

[0080] 电气和控制系统400可包括涡轮机控制器(未示出)。在各个实施例中，涡轮机控制器能够包括至少一个处理器和存储器、至少一个处理器输入通道、至少一个处理器输出通道，并且可包括至少一个计算机。如本文所使用的术语“计算机”并不局限于本领域称作计算机的那些集成电路，而是广义表示处理器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路以及其他可编程电路，并且这些术语在本文中交替使用。

[0081] 在示范实施例中，存储器可包括但不限于计算机可读介质，例如随机存取存储器(RAM)。备选地，也可使用诸如软盘、致密光盘只读存储器(CD-ROM)、磁光盘(MOD)和/或数字多功能光盘(DVD)之类的一个或多个存储装置。另外，在示范实施例中，附加输入通道非限制性地可以是与操作员接口关联的计算机外设，例如鼠标和键盘。此外，在示范实施例中，附加输出通道可包括但不限于操作员接口监视器。

[0082] 提供处理器，以便使涡轮机控制器处理从多个电气和电子装置(其包括但不限于电压和电流换能器)所传送的信息。RAM和/或存储装置存储并且传递将要由处理器所运行的信息和指令。RAM和/或存储装置还能够用来在由处理器对指令的运行期间存储并且向处理器提供暂时变量、静态(即，非变化)信息和指令或者其他中间信息。被运行的指令包括但不限于常驻转换和/或比较器算法。指令序列的执行并不局限于硬件电路和软件指令的任何特定组合。

[0083] 涡轮机控制器(未示出)还可配置成从电压和电流传感器接收多个电压和电流测量信号。此外，涡轮机控制器可配置成监测和控制与风力涡轮机500关联的操作变量的至少一部分。

[0084] 在操作期间，风力影响叶片308，并且叶片308将风能变换为机械旋转力矩，其可旋转地经由毂310来驱动低速轴312。低速轴312驱动变速箱314，其随后升高低速轴312的低旋转速度，以便以增加的旋转速度来驱动高速轴316。高速轴316可旋转地驱动发电机转子322。旋转磁场由发电机转子322引起，以及电压在发电机定子320(其磁耦合到发电机转子
322)中引起。在这个示范实施例中，发电机318将旋转机械能量转换成发电机定子320中的正弦三相AC电能信号。关联电力经由定子母线334和定子同步开关336传送给变压器328。变压器328升高电力的电压幅度，以及经变换的电力进一步传送到电网338。

[0085] 图3和图4示出按照本文所述实施例、包括变压器328中收容的转换器324以及电力流通路中的所有电气组件的变压器-转换器组合件340的不同位置。在各个实施例中，变压器328可以是充油底垫安装变压器。在一些典型风力涡轮机中，如图1和图2所示，转换器124和充油底垫安装变压器128是独立和单独的组件，其定位在风力涡轮机系统中的不同位置。转换器124位于风力涡轮机塔架的下部，以及充油底垫安装变压器128位于塔架外部。

[0086] 图3中，包括变压器中收容的转换器的变压器-转换器组合件340可机械地附连到风力涡轮机舱、基座或塔架。在各个实施例中，变压器-转换器340可附连在沿着并且围绕机舱的某个位置。并不局限于具体实施例，变压器-转换器组合件340可附连到例如通过焊接、螺纹连接、螺栓连接或者任何其他摩擦/形式拟合(其例如可包括磁或粘合力)机械或物理地附连到风力涡轮机的部分。

[0087] 图4A示出将变压器-转换器组合件340定位在风力涡轮机300的塔架附近。变压器-转换器组合件340可定位在表面342之上或之下。在这种情况下，表面342可表示陆上地平面。但是，在其他实施例中，表面342可以是例如海上环境中的水域。

[0088] 另外，并不局限于本文所述的具体实施例，单个变压器-转换器组合件可连接到一个或多个风力涡轮机的多个变压器-转换器组合件。这种布局使多个风力涡轮机能够互连，以便形成例如具有更大冗余度以及空间和材料要求的进一步降低的陆上或海上风电场。

[0089] 图6是用于将转换器附连到风力涡轮机的变压器的示范方法600的流程图。在框610，提供转换器和变压器。在框620，转换器机械地附连到变压器，使得变压器收容转换器和电力流通路中的所有电气组件，以形成变压器-转换器组合件。通常，这时可测试转换器与变压器之间的电能流。最后，在框630，变压器-转换器组合件安装成使得它附连到风力涡轮机的机舱、基座或塔架，或者备选地定位在风力涡轮机附近。

[0090] 上述系统和方法促进变压器和转换器的更紧凑组装，并且还实现在安装之前测试这两个组件并且将两个组件相互协调。更具体来说，在变压器中安装转换器释放风力涡轮机中的空间。另外，材料成本通过缩短的冷却系统连接、减少的电缆和常规发电机连接来降低。最后，由于减少的电缆布线和连接，在故障或正常磨损使用的情况下，易于交换变压器-转换器组合件。

[0091] 以上详细描述了包括其中收容转换器的变压器的风力涡轮机系统的系统和方法的示范实施例。系统和方法并不局限于本文所述的具体实施例，而是可单独且独立于本文所述的其他组件和/或步骤来使用系统的组件和/或方法的步骤。例如，在垂直风力涡轮机的机舱上附连变压器-转换器组合件，并且因此并不局限于仅采用如本文所述风力涡轮机系统的实施。示范实施例而是能够结合例如其他转子叶片应用中的许多其他发电机或转换器应用来实现和利用。

[0092] 虽然本发明的各个实施例的具体特征可在部分附图中示出而在其他附图中未示出，但是这只是为了方便起见。按照本发明的原理，可与任何其他附图的任何特征结合引用和/或要求保护附图的任何特征。

[0093] 本书面描述使用包括最佳模式的示例来公开本发明，并且还使本领域的技术人员能够实施本发明，包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何结合方法。虽然前面已经公开各个具体实施例，但是本领域的技术人员会知道，权利要求书的精神和范围允许同样有效的修改。特别是上述实施例的非互斥特征可相互组合。本发明的专利范围由权利要求书来定义，并且可包括本领域的技术人员想到的其他示例。如果这类其他示例具有与权利要求的文字语言完全相同的结构单元，或者如果它们包括具有与权利要求的文字语言的非实质差异的等效结构单元，则预计它们落入权利要求的范围之内。

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风力涡轮机转换器