CN107646073A - 风力涡轮机备用电源监控 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于测试风力涡轮机中的轴的备用电源的状况的方法，其中所述备用电源具有相关联的电压，所述方法包括：将风力涡轮机中的轴与电网电源电隔离；使所述备用电源以第一预定电流放电，持续第一时间段；测量所述电压的第一值；使用所述备用电源操作所述轴，直到所述电压达到预定的第二值；使所述备用电源以第二预定电流放电，持续第二时间段；测量所述电压的第三值；以及至少基于所述第一值和所述第三值来计算参数，其中所述参数是所述备用电源的所述状况的特性。

Description

风力涡轮机备用电源监控

技术领域

本发明涉及风力涡轮机的操作，更具体地讲涉及监控用于风力涡轮机的备用电源单元。

背景技术

风力涡轮机通常包括多个轴，每个轴由转子叶片限定，并且包括用于控制转子叶片的桨距的装置。在紧急情况下，可以改变转子叶片的桨距，使得叶片被置于顺桨位置。在顺桨位置，转子叶片“从风中被取出”，意味着它们被取向成使得它们作用于通过空气阻力来延迟转子的旋转，从而快速且安全地将风力涡轮机置于空闲状态。例如，如果风速变得过高、如果发生电力损失或者如果检测到故障，风力涡轮机可以进入安全的空闲模式，以降低涡轮机损坏和造成人身伤害的风险。

用于控制风力涡轮机(包括控制叶片桨距的系统)中系统的电力通常经由至电网的连接件来提供。希望的是，即使在风力涡轮机上存在电网电力的损失，仍然可以控制叶片的桨距以便将叶片置于顺桨位置。为了实现这一点，已知在风力涡轮机中提供备用电源，例如电池或高容量电容器(也称为超级电容器)。当电力损失时，备用电源提供足够的能量来将叶片倾斜成顺桨位置。以这种方式，即使电网电源出现故障，涡轮机也可以进入空闲模式。

期望监控备用电源的状况，以检验备份在紧急情况下仍然能够提供足够的能量来将转子叶片置于顺桨位置。这种状况监控旨在确定备用电源是否仍然有效地工作，以及是否发生故障，并且可以向用户提供备用电源是否需要维修或更换的指示。为了测试备用电源的状况，已知要进行压力测试，其中备用电源在与紧急情况相重复的情况下放电。

已知的备用电源状况监控技术所存在的缺点在于，它们通常需要风力涡轮机处于空闲状况(即，在进行压力测试之前，使用电网电源将叶片置于顺桨位置)。在空闲状态下，风力涡轮机无法产生动力，因此期望在进行压力测试之前，等到风速非常低的时段，从而发电也将非常低。

此外，已知的应力测试通常会使备用电源在较短时间尺度上，例如在1至10秒之间完全地或者在很大程度上(即，该程度使得能量的量由备用电源输送，其足以使用桨距驱动马达将相关联的转子叶片置于顺桨位置)放电。在较短时间间隔内进行重复的备用电源高放电(以及备用电源再充电所需的相关联的高充电)可以加速备用电源的老化。例如，超级电容器的容量及其能够输送的电压和电流将随时间而自然降低，然而以高速率重复进行高放电通常会提升容量中发生的这种降低的速率。因此，监控备用电源状况的行为本身可以导致该状况以某一加速度发生降级。

发明内容

为了解决上面提到的至少一些问题，本文提供了由所附权利要求书所定义的桨距驱动单元、风力涡轮机和用于测试风力涡轮机中的轴的备用电源的状况的方法。

根据本发明的第一实施方案，提供了一种用于测试风力涡轮机中的轴的备用电源的状况的方法，其中备用电源具有相关联的电压，该方法包括：将风力涡轮机中的轴与电网电源电隔离；使备用电源以第一预定电流放电，持续第一时间段；测量电压的第一值；使用备用电源操作轴，直到电压达到预定的第二值；使备用电源以第二预定电流放电，持续第二时间段；测量电压的第三值；以及至少基于第一值和第三值来计算参数，其中该参数是备用电源的状况的特性。

优选地，第一电流和第二电流对应于在紧急情况下由备用电源提供的电流，其中备用电源为桨距驱动马达供电，以便将相关联的转子叶片倾斜到顺桨位置。例如，在420V的备用电源电压下，这种高电流可以具有20A-30A(DC)范围内的均方根(RMS)值。

在上述方法中，第一放电电流和第二放电电流可以通过由桨距驱动马达引出适当的电流来获得(例如通过使桨距驱动马达来回反复地以较小量改变转子叶片的桨距)。作为另外一种选择，第一放电电流和第二放电电流可以通过由包括在风力涡轮机的轴中的电力电子器件(例如斩波电阻器)所致动的电阻负载引出适当的电流来获得。作为另一替代形式，也可以使用桨距驱动的输出电桥来引出电流，其中操作电桥将电流输入到桨距驱动马达(优选地将电流输入到定子电磁体)，使得在马达中不产生转矩-即引出电流不会导致马达移动转子叶片，而只是引起马达内的电阻损耗。

通过提供两个短时段的高电流放电，上述方法模拟了在紧急情况期间置于备用电源上的应力，在紧急情况下，当来自电网电源的电力不可用时，需要提供足够的能量以将相关联的转子叶片置于顺桨位置。因此，该方法确定备用电源是否能够在不损坏的情况下在这种压力下运行。

通过在测试程序开始和结束时执行高放电，备用电源在两个不同的电压范围内受到应力-因此有利地确定了备用电源是否能够在不损坏的情况下在不同电压范围内运行，此外在一定范围的电压下提供足够的电流用于紧急地使叶片处于顺桨。

由于高放电只在两段很短的时间内进行，并且备用电源未完全放电，所以备用电源在测试过程中老化程度较低。这使得备用电源相对于常规测试技术而言总体寿命延长。此外，上述方法还允许风力涡轮机针对大部分测试程序进行正常发电，从而增加风力涡轮机相对于需要将风力涡轮机置于空闲模式或者仅允许对在测试程序中未测试的轴进行桨距控制的测试方案而言可产生的电量。实际上，本方法可在对发电产生最小限度的不利影响的情况下通常随意地实现。

根据本发明的第二实施方案，提供了一种用于风力涡轮机的桨距驱动单元，其包括：桨距驱动马达；备用电源；至电网的连接件；和控制逻辑部件。该控制逻辑部件被配置为：a)监控备用电源上的电压；b)监控通过备用电源的电流；c)至少将备用电源和桨距驱动马达与至电网的连接件电隔离；d)使桨距驱动马达根据正常发电程序进行操作，其中桨距驱动马达从备用电源中引出第一可变电流；e)在第一时间段内使备用电源以第二可变电流放电，其中第二可变电流由控制逻辑部件选择，使得第一可变电流和第二可变电流在第一时间段期间加和为基本上恒定的电流值；f)基于所监控的电压和电流计算备用电源的特性；以及g)将特性与预定阈值进行比较。

通过确保第一可变电流和第二可变电流在第一时间段内加和为基本上恒定的电流，第二实施方案有利地允许单个高电流放电周期提供足够的信息来表征备用电源的状况，同时允许在桨距驱动马达上实施正常的发电程序。这具有可减少备用电源在测试期间经受高放电应力的时间量的益处，从而降低老化带来的不期望影响，并改善备用电源的寿命，同时增加风力涡轮机可发电的时间量。

在一些示例中，第二可变电流由电力电子器件所致动的电阻负载引出，其中电力电子器件动态地控制该负载的致动，使得该负载可以引出期望的可变电流。例如，第二可变电流可以由斩波电阻器引出。在其他示例中，第二可变电流由直流桨距驱动马达处的电磁体定子引出。例如，操作电桥或其他合适的电子器件可以使第二可变电流以这样的相位流过定子：其使得由于第二可变电流而在桨距驱动马达中不产生转矩。

优选地，如果所计算的特性例如电容或内阻(也称为等效串联电阻)不满足预定标准，则认为备用电源需要维护或更换。在这种情况下，优选地风力涡轮机的所有转子叶片都被置于顺桨位置，并重新建立与电网电源的连接。优选地，如果计算出的特性满足预定标准，则：a)测试程序结束，重新建立与电网电源的连接，备用电源使用来自电网电源的电力再充电，并且执行正常发电程序；或b)针对不同的备用电源电压范围，重复放电、测量、计算和比较步骤(例如，在一段延迟之后重复这些步骤，在该延迟期间，桨距驱动马达的操作使备用电源在比紧急放电电流低得多的电流下进一步放电)，有利地在不同电压范围上表征备用电源。

附图说明

根据下文仅以举例方式并且参考附图提供的具体实施方式，本发明的其他方面、特征和优点将显而易见，其中：

图1示出了用于风力涡轮机的桨距驱动系统中的部件的示意图。

图2A示出了根据本发明第一实施方案的用于测试备用电源的状况的方法。

图2B示出了根据本发明第一实施方案的在测试备用电源的状况期间各种量随时间变化的示例。

图3A示出了显示根据本发明第二实施方案的用于测试备用电源的状况的方法300的流程图。

图3B示出了根据本发明第二实施方案的在测试备用电源的状况期间各种量随时间变化的示例。

图4是根据本发明第二实施方案的示例的桨距驱动单元的示意图。

具体实施方式

示例性风力涡轮机

图1示出了可以根据本发明实施方案来操作的风力涡轮机100的桨距系统的示意图。图1示出了至电网1的连接，其经由开关而电连接到风力涡轮机部件。该开关被配置为在备用电源状况监控期间将风力涡轮机部件与电网电源电隔离。如图1所示，该开关是包括多个触点2a和励磁线圈2b的接触器。有利的是，接触器能够以电子方式操作，并且因此可以远程操作-这允许远程执行状况监控，并且在测试期间无需工程师处在风力涡轮机旁。由于风力涡轮机通常位于相对不可接近的地方(例如，海上设施)，因此避免将工程师送到涡轮机旁的这一需要在成本和工程师人身安全方面都是有利的。虽然接触器或类似电子控制开关是优选的，但是本领域技术人员将理解，可以使用本领域已知的任何合适的开关来执行以下状况监控技术。提供AC/DC转换器3，用以将来自电网1的电力转换为直流电(DC)。然后，经由电源连接件4a将直流电源电流4提供给风力涡轮机中的其他部件。AC/DC转换器3可以包括整流器，并且更优选地包括智能整流器，其具有在转换为直流电期间限制/控制被输出到风力涡轮机中其他部件的电流的能力。在一些示例中，AC/DC转换器3具有将风力涡轮机中的其他部件电隔离的能力，从而提供开关的功能(例如，通过使用智能整流器)。

风力涡轮机的桨距系统包括至少一个桨距驱动马达7a。桨距驱动马达7a可操作地连接到转子叶片，并且被配置为根据提供给桨距驱动马达的控制信号来改变转子叶片的桨距。在正常操作中，改变转子叶片的桨距，从而提供有效的发电，并且控制转子旋转的速度和由风力涡轮机产生的电流。例如，可以基于例如风速来选择特定转子叶片的桨距。优选地，控制信号由与转子叶片相关联的轴控制逻辑部件11提供。在正常操作中，桨距驱动马达7a在改变转子叶片的桨距时，从电源连接件4a引出负载电流5。桨距驱动马达7a连接到相匹配的负载转换器7。该匹配的负载转换器7优选地包括电阻负载(诸如斩波电阻器)和电力电子器件以及输出电桥7b。输出电桥7b优选地被配置为控制由桨距驱动马达7a引出的电流，以及马达旋转的方向。斩波电阻器(也称为制动斩波器)是具有电阻负载的电开关，其被配置为当电压超过某个值时，通过选择性地引出电流流过电阻负载，来制动桨距驱动马达7，从而耗散多余能量。包括负载转换器7和桨距驱动马达(并且优选地也包括输出电桥和电阻负载/电力电子器件)的组件也被称为桨距转换器。

优选地，风力涡轮机包括多个轴，也就是多个转子叶片。优选地，为每个转子叶片提供单独的桨距驱动马达，从而允许独立地控制每个转子叶片的桨距。每个轴设置有控制逻辑部件(例如三轴风力涡轮机中的第一轴控制逻辑部件11、第二轴控制逻辑部件13和第三轴控制逻辑部件14)，其中与轴相关联的控制逻辑部件被配置为控制该轴的相应桨距驱动马达。控制逻辑部件11,13,14可以是处理器，诸如微处理器，或其他适当的处理电路。优选地，每个轴控制逻辑部件可以经由双向总线连接12a,12b与其他轴的控制逻辑部件通信。此外，每个轴控制逻辑部件11,13,14优选地经由控制线15连接，该控制线在被激活时导致所有轴控制逻辑部件11,13,14使它们各自的桨距驱动马达将相关联的转子叶片倾斜到顺桨位置。每个轴设置有电源连接件4a，以在正常操作中供电。在一些示例中，每个轴包括其自身的AC/DC转换器3。

风力涡轮机还包括备用电源8。备用电源8优选地为高容量电容器(诸如超级电容器)。电容器的容量优选地至少部分地基于与其相关联的转子叶片的尺寸来选择-较大的叶片将需要更多能量(并且因此将需要大容量电容器)来改变桨距以将其置于顺桨位置。优选地，备用电源的电容使得足够的能量可以得到存储，以将相关联的转子叶片从处于来自顺桨位置的转子叶片的可能浆距位置范围的极端相对端处的浆距移动到对应于顺桨位置的桨距。例如，优选地为每个叶片提供具有三个转子叶片的产生3MW的风力涡轮机、具有约1F至2F电容的超级电容器。有利地，这种超级电容器能够存储足够的能量，从而在紧急情况下使转子叶片进入顺桨位置。超级电容器还具有寿命相对较长的优点，并且因此需要更低的更换频率-当风力涡轮机位于难以接近的位置时(例如海上风力发电厂，在这种情况下派遣工程师去更换备用电源可能较为昂贵)，这是特别有利的。作为替代形式，可以使用其他备用电源，例如电化学电池。备用电源8也连接到电源连接件4a。在正常操作中，备用电源引出用于对备用电源进行充电的充电电流6，并维持备用电源中存储的电量。在电网电源丢失的紧急情况下，备用电源8通过桨距驱动马达7a放电，从而提供足够的能量来改变相关联的转子叶片的桨距，从而将转子叶片置于顺桨位置。

优选地，为风力涡轮机的每个轴提供单独的备用电源8。例如，在三轴风力涡轮机中，优选地提供三个备用电源，每个备用电源连接到相应的桨距驱动马达。有利的是，这在紧急情况下提供了备份。具体地讲，人们已经发现，在三叶片风力涡轮机中使两个叶片处于顺桨，足以停止转子的旋转并将涡轮机置于空闲模式。因此，即使备用电源8中的一个失效，为剩下两个桨距驱动马达供电的两个备用电源也将足以将风力涡轮机置于空闲模式。

为了便于监控备用电源8的状况，测量与备用电源相关联的电流和电压。使用电流传感器9a来测量在充电期间由备用电源引出的电流，以及在放电时由备用电源提供的电流。在一些示例中，提供了额外的电流传感器9b以验证另一电流传感器9a的测量结果。在电压测量点10a处测量电池上的电压。在一些示例中，提供了额外的电压测量点10b以验证另一电压测量点10a的测量结果。

优选地，上述部分或全部部件可以设置在单个桨距驱动单元(未示出)中。优选地，桨距驱动单元至少包括电源连接件4a、负载转换器7和相关联的桨距驱动马达7a(其中负载转换器7或桨距驱动马达7a优选地包括斩波电阻器(或其他电力电子器件致动的电阻负载)和输出电桥7b)、备用电源8、一个或多个电流传感器9a,9b，以及一个或多个电压测量点10a,10b。优选地，桨距驱动单元还包括轴控制逻辑部件11。在一些示例中，桨距驱动单元还包括AC/DC转换器3，并且任选地包括开关(优选地为包括多个触点2a和励磁线圈2b的接触器)。

本发明的第一实施方案

图2A示出了显示根据本发明的用于测试备用电源的状况的方法200的流程图。图2B示出了在执行图2A的方法200期间，备用电源电压20、备用电源电流21、控制单元输出信号22，以及从备用电源放出的电荷随时间演变的示例。优选地，轴控制逻辑部件11在整个测试方法200中监控备用电源20上的电压和通过备用电源21的电流。

方法200优选地使用上文关于图1所述的桨距驱动单元和/或用于风力涡轮机100的桨距驱动系统来执行。

优选地，当风力涡轮机正在执行正常发电程序(即，每个轴的相应桨距驱动马达7a根据来自相关联的控制逻辑部件11的信号而控制相关联的叶片的桨距，并且桨距驱动马达连接到电网电源1)时，方法200开始。在这种状态下，如果风速足够，则风力涡轮机可发电。图2B示出了在时间t0到时间t1期间，当风力涡轮机执行正常发电程序时，备用电源8中的一个的示例性特性。在t0-t1期间，备用电源8上的电压20和通过备用电源8的电流21基本上是恒定的。应当理解，备用电源8可以引出相对较小的电流，以便保持备用电源处所携带的全部电荷。在t0-t1期间由备用电源8所放出的电荷23基本为零。在时间t0-t1期间，控制逻辑部件11优选地经由双向总线连接12a,12b提供信号22，指示轴是“空闲”的，也就是说可以对其备用电源8进行测试。

在步骤S202中，在时间t1，将待测试的轴与电网电源1电隔离。优选地，这通过开关(诸如接触器2a,2b)来执行，但这也可以通过禁用AC/DC转换器3使得从电源电网流到桨距驱动马达7a和备用电源8的电流受到阻止这一方式来实现。在步骤S204中，优选地也在时间t1，继续执行正被测试的轴的桨距驱动马达7a的正常操作，其中备用电源8提供了桨距驱动马达所需的用以进行正常操作的电流。换句话说，转子叶片的桨距根据提供给桨距驱动马达7a的控制信号以正常方式动态地改变。在步骤S206中(优选地也在时间t1执行)，负载转换器7还被配置为从备用电源8引出电流。有利的是，在相同时间t1执行步骤S202,S204和S206减少了执行备用电源测试所花费的时间。

在步骤S206中，由负载转换器7和/或桨距驱动马达7a从备用电源引出的电流在较短时间段t1-t2期间增加到预定的高电流I(高)。该预定的高电流I(高)是这样的备用电源放电电流：其近似于在需要备用电源8驱动桨距驱动马达7a以将相关联的转子叶片置于顺桨的紧急情况期间，从备用电源8引出的高电流。例如，对于处于良好状况的具有1F-2F电容(取决于涡轮机和叶片设计)的超级电容器来说，合适的预定电流I(高)可以具有在20A-30A范围内的RMS值。将放电电流从基本为零增加到预定的高电流所花费的时间t1-t2优选地类似于在紧急情况下增加来自备用电源的放电电流所花费的时间。例如，对于状况良好的具有1F-2F电容的超级电容器来说，时间t1-t2可为500ms-3000ms。有利的是，通过复制在紧急情况下设置在备用电源上的一个或多个状况，可以提取到关于备用电源在此类情况下的性能的有用指示。此外，使用高放电电流I(高)提供了额外的益处，因为如果备用电源状况差，则高放电可能引起备用电源的故障。因此，测试方法可能会导致不良的备用电源出现故障，轻易识别出电源需要维修或更换-如果发生这种情况，测试程序将结束，被测试的轴将重新连接到电网电源1，并且所有转子叶片将被置于顺桨位置以使风力涡轮机处于空闲状态，直到所考虑的备用电源被维修/更换好为止。

从备用电源8放出高电流I(高)，持续预定的第一时间段t2-t3。预定的第一时间段t2-t3通常较为短暂，例如，人们已经发现以这种方式以大约500ms-3000ms的第一时间段t2-t3对备用电源加压，足以充分量化备用电源8的状况。

在一个示例中，通过经由桨距驱动马达对备用电源进行放电来获得高放电电流。在第一时段t2-t3期间，桨距驱动马达7a优选地被配置成使转子叶片在第一旋转方向上旋转一小段距离(例如2度)，然后使转子叶片在相反旋转方向上旋转相同或相似的距离-然后重复该操作，以在第一放电时段t2-t3期间提供转子叶片的一系列来回旋转，从而在桨距驱动马达7a处引出足够的电流，以便能够使备用电源8以所需电流放电。在该示例中，由桨距驱动马达7a引出的电流与备用电源的放电电流基本相同-电流由轴中的其他部件引出(例如用于控制桨距驱动单元的旋转速度/方向的电路)，然而，与复制由备用电源8在紧急情况下所提供的电流所需的放电电流相比，这是可以忽略的。例如，由备用电源在第一时间段t2-t3中提供的放电电流具有20A-30A量级的RMS值，并且仅由桨距驱动马达以外的部件引出可忽略的量。有利地，通过以这种方式仅进行较短时间量的备用电源8的高电流放电，桨距驱动马达7a相对于其先前所调节位置(即其在t1时的位置)的移动较小，并因此相关联的叶片的桨距与其先前所调节桨距(即在t1时的桨距)的变化也很小-有利的是，这防止了在不同转子叶片的相应桨距之间引入较大不对称性，而不对称性的存在可导致出现不期望的机械应力/应变被置于风力涡轮机的结构和部件上。

在其他示例中，可以通过配置负载转换器7从备用电源引出所需的电流而在第一时间段t2-t3期间实现高放电电流。在一个示例中，负载转换器7被配置为通过包括在负载转换器7中的电力电子器件(例如斩波电阻器)所致动的电阻负载来引出高放电电流。在另一示例中，输出电桥(或其他合适的电路)被配置为通过将励磁电流输入到桨距驱动马达7a中来引出高放电电流，使得在桨距驱动马达7a中不产生转矩-在可与本实施方案相组合的第二实施方案中更详细地讨论了这种合适的装置。在第一时间段t2-t3期间由负载转换器7引出的电流与由备用电源8放出的电流基本上相同-轴中的其他部件仅引出相对于放电电流来说可忽略的电流。

在预定的第一时间段t2-t3结束时，负载转换器7/桨距驱动马达7a/其他合适的装置被配置为停止引出预定的高电流I(高)(参见例如图2B中的时间t3)。

在步骤208处，经由电压测量点10a(和附加的电压测量点10b，如果提供的话)测量备用电源的崩溃电压V1，并将其存储在轴控制逻辑部件11中。崩溃电压的测量优选在电源以预定的高电流I(高)放电结束的同时(例如图2B的时间t3)进行。

随后，在步骤S210中的t4时继续进行桨距驱动马达的正常操作，在此期间桨距驱动马达根据控制信号(例如，来自控制逻辑部件11)引出执行转子叶片的正常浆距调节所需的电流-未引出高电流I(高)。正常操作在第二时间段t4-t5期间继续。桨距驱动马达7a与电网电源1保持隔离，从而从备用电源8引出电流，以便改变相关联的转子叶片的桨距，从而控制由风力涡轮机/转子转速等产生的电流。由桨距驱动马达7a引出的电流取决于所需的转子叶片桨距调整的程度和频率，该调整的程度和频率又依赖于风况。备用电源8根据执行正常操作的桨距驱动马达7a所引出的电流来放电，直到备用电源上的电压在t5时下降到低于预设的电压下限V(极限)为止。达到该极限所需的时间将取决于由桨距驱动马达7a所引出的电流，后者又取决于风况。有利地，备用测试方法的第二时段t4-t5允许风力涡轮机以正常方式发电，从而最小化由备用电源测试引起的对发电的任何中断。

优选地对预设的电压下限V(极限)进行选择，使得备用电源8仍然能够输送足够的电流，以在紧急情况下将相关联的叶片置于顺桨位置。例如，可以基于对相关联的转子叶片进行顺浆放置所需的存储电荷量和备用电源的预设性质来选择电压下限。这种预设性质可以是对应于不良状况下的备用电源的估计电容，有利地确保了备用电源即使不处于良好状况下也包含足够的电荷用于紧急地进行顺桨放置。

当在t5时间达到预设的电压下限V(极限)时，在步骤S212中启动备用电源的进一步高电流放电。如步骤S204那样，浆距驱动马达的正常操作继续进行，并且负载转换器7/浆距驱动马达7a引出高电流。优选地，以与结合步骤S206在上述示例中描述的相同方式从备用电源8引出高电流，其中电流自其在t5时的值增加到t5-t6时段中的I(高)。优选地，如上文关于时间段t1-t2所述，时间段t5-t6较短。同样，这种高放电电流和较短时间段t5-t6有利地模拟了在紧急情况下置于备用电源8上的状况。备用电源8以高电流I(高)放电，持续预定的第三时间段t6-t7。如上文关于步骤S206所述，备用电源8以I(高)放电时的第三时间段t6-t7通常较短，例如500-3000ms，这防止了不同转子叶片的桨距产生不对称性，同时向备用电源8施加足够的应力，以收集关于其状况的有用信息。当在时间t7备用电源8停止以高电流I(高)进行放电时，经由电压测量点10a(和附加的电压测量点10b，如果提供的话)测量备用电源8上的电压V2，并将其存储在轴控制逻辑部件11中。优选地，在备用电源8的高电流放电结束t7的同时测量该电压V2。应当注意，虽然图2B示出了对于第一时间段t2-t3中的初始高电流放电和第三时间段t6-t7中的第二高电流放电而言，由备用电源8所放出的电流相同，但对于初始和第二高电流放电可以引出不同高电流。

在步骤S216中，基于所测量的电压V1,V2计算备用电源8的一个或多个特性。例如，在备用电源8是超级电容器的情况下，备用电源8的电容可以通过如下方式来计算：对测量电压V1,V2的时间(例如图2B中的时间段t3-t7)之中所引出的电流进行积分，以提取由备用电源放出的净电荷ΔQ，并将该值除以测量电压的差值ΔUbatt。备用电源的其他特性可以使用所测得的电压V1,V2推导出。

通常，针对高放电电流随时间变化的情况，必须测量/计算备用电源8的内阻(例如，如果I(高)在时间t2-t3和/或t6-t7期间不保持恒定，例如由于当根据控制信号对转子叶片桨距进行正常调整以确保最佳发电时，由桨距驱动马达所引出的电流发生变化)。在根据备用电源8上的电压和总放电量计算备用电源8的电容(和某些其他性质)时，通常必须考虑内阻。有利的是，通过在t3时测量V1，并在t7时测量V2(即，通过在每个高放电时段结束时测量备用电源8上的电压)并将净电荷ΔQ除以差值ΔUbatt，备用电源8的内阻被有效地补偿而不需要计算-换句话说，通过使用方法200的特定测量结果，在计算备用电源8的电容时，内阻对备用电源8上的电压20带来的任何贡献值，可以近似为相抵消。因此，就复杂性较小而言，方法200具有额外的益处(在对处理资源需求减少方面具有相应的益处)。

在步骤S216中，将备用电源8的一个或多个特性与预定阈值进行比较，以确定备用电源8是否在安全参数内运行。例如，将备用电源8的电容与预定阈值电容进行比较。如果特性满足预定阈值，则确定备用电源处于在公差范围内(并且能够在紧急情况下提供足够能量来将相关联的转子叶片进行顺浆放置)的状况下，并且该方法行进到步骤S220，其中所测试的轴被重新连接到电网电源1，该电网电源提供电流以驱动桨距驱动马达7a，并为备用电源8再充电(参见例如图2B中的时间t8-t10)。如果特性不满足预定阈值，则确定备用电源需要维修或更换，并且方法行进到步骤S222，其中所测试的轴被重新连接到电网电源1，所有转子叶片被置于顺桨位置，从而将风力涡轮机置于空闲状态，直到所考虑的备用电源8得到维修或更换。优选地，被测试的轴的轴控制逻辑部件11使其相关联的转子叶片凭借桨距驱动马达7a移动到顺桨位置，并经由控制线15向另一个轴控制逻辑部件13,14发送控制信号，导致另一个轴控制逻辑部件13,14凭借其各自的桨距驱动马达将其各自的转子叶片置于顺桨位置。

上述方法中使用的参考值是通过使用合适的测试设备以已知方式测试类似备用电源的特性来收集的，其中该类似备用电源与所监控的风力涡轮机中的备用电源型号相同。这可以包括测量类似备用电源的电容，并且确定类似备用电源的性质随着该类似备用电源的老化而改变的方式-该类似备用电源的老化可以通过对类似备用电源反复完全充电和完全放电来刻意加速。通过对类似备用电源进行这种分析，可以确定用作电压极限V(极限)的适当值以及预定阈值。

优选地，如果使用上述方法所计算的备用电源8的电容大于或等于较高电容阈值，则备用电源8的电容被认为是可以接受的。如果备用电源8的电容小于较高电容阈值，但大于或等于较低电容阈值，则优选地产生警告，该警告被优选地传送到风力涡轮机控制设备，指示备用电源8可能即将需要更换或维修。如果备用电源8的电容小于较低电容阈值，则优选地确定备用电源8已发生故障，并且风力涡轮机的所有叶片都被置于顺桨位置，从而将风力涡轮机置于空闲模式。

例如，可以使用电容参考值来定义用于电容的较高阈值和较低阈值，其中该参考值从如上所述的数据表值或类似备用电源的分析结果得出。在一个示例中，较高电容阈值是电容参考值的80％，较低电容阈值是电容参考值的70％，其中电容参考值代表了处于良好状况下的假设备用电源。

有利地，上述方法允许对备用电源状况进行精确表征，同时将备用电源的老化情况最小化。通过提供两个短时段的高放电，该方法复制了在紧急情况下置于备用电源上的应力，因此确定备用电源是否能够在不损坏的情况下在这种压力下运行。通过在测试程序中的不同点时(诸如，在测试程序开始和结束时)执行高放电，备用电源在两个不同的电压范围内受到应力-因此有利地确定了备用电源是否能够在不损坏的情况下在不同电压范围内运行，并且在一定范围的电压下提供足够的电流。由于高放电只在两段很短的时间内进行，并且备用电源未完全放电，所以备用电源在测试过程中老化程度较低，因此备用电源的总体寿命增加。此外，上述方法还允许风力涡轮机针对基本上整个测试程序执行正常发电，从而增加风力涡轮机可产生的电量。实际上，本方法可在对发电产生最小限度的不利影响的情况下随意地实现。

在测试程序t1-t10期间，被测试轴的轴控制逻辑部件11经由双向总线12a,12b向另一轴控制逻辑部件13,14发送信号22，指示轴“繁忙”。在接收到该信号时，另一轴控制逻辑部件13,14确定该另一轴不应该开始测试程序。有利地，这提供了在任何一个时间只测试一个轴这一方式，从而确保可将足够的叶片置于顺桨位置，从而在紧急情况下将风力涡轮机置于空闲模式。

如上所述，本测试方法常常可以随意地进行。该测试方法可被远程启动。例如，远程计算系统可以经由通信线路(未示出)将信号发送到轴控制逻辑部件11，其中该信号使轴控制逻辑部件11启动该轴的备用电源8的测试。有利地，这允许按需进行备用电源测试，而不需要将维护人员送往所考虑的风力涡轮机之处。作为另外一种选择，可以在风力涡轮机处现场自动地初始化测试。例如，可以通过轴控制逻辑部件11,13,14以预定的时间间隔发起测试循环。在该实施方案中，优选地提供冲突优先级列表(优选地由控制逻辑部件11,13,14实现)，其在两个或更多个轴的测试周期开始时间重合的事件中(例如由于在例如每个单独的轴控制逻辑部件11,13,14中提供了单独的独立内部时钟来控制测试的时间间隔)，使一个或多个备用电源的测试开始时间改变，使得开始时间不再重合。

上述实施方案被描述为包括两个高电流放电时段。在可供选择的实施方案中，提供了两个以上高电流放电时段。此外，可以如步骤S206中所述，在测试程序开始时执行一个或多个高放电时段中的每一个，或者如步骤S212所述在测试程序结束时执行一个或多个高放电时段中的每一个，或者在测试程序中的其他时间执行一个或多个高放电时段中的每一个。在这样的实施方案中，优选地如上所述地进行方法200的其余步骤，尽管取决于高放电电流的时段数，电容的计算可能需要额外测量备用电源的内阻，如技术人员将认识到的那样。

本发明的第二实施方案

图3A示出了显示根据本发明第二实施方案的用于测试备用电源状况的方法300的流程图。图3B示出了根据本发明第二实施方案的在测试备用电源状况期间，备用电源8上的电压350以及从备用电源8引出的电流352随时间而改变的示例。

方法300优选地使用上文关于图1所述的桨距驱动单元和/或风力涡轮机100的桨距系统来执行。

概括地说，本实施方案在一定时段内提供了备用电源的基本上恒定的高放电电流，同时允许桨距驱动马达7a执行正常操作，即根据控制信号而改变相关联的转子叶片的桨距，从而确保以在不执行备份测试程序时所执行的相同方式来实现最佳发电。应当注意，该第二实施方案可以作为上述第一实施方案的一部分来实施。具体地讲，下文详述用于提供一段时间恒定高放电电流的方法，可用于替代上文关于图2A所述的高放电电流时段(参见步骤S206和S212)。

在一个示例中，当风力涡轮机正在执行正常发电程序(即，每个轴的相应桨距驱动马达7a根据来自相关联的控制逻辑部件11的信号而控制相关联的叶片的桨距，并且桨距驱动马达连接到电网电源1)时，方法300开始(例如在时间t330)。在这种状态下，如果风速足够，则风力涡轮机可发电。在执行正常发电程序的同时，备用电源8上的电压和流过备用电源8的电流基本上是恒定的。应当理解，备用电源8可以引出相对较小的电流，以便保持备用电源处所携带的全部电荷。在执行正常发电程序时，由备用电源8放出的电荷基本为零。在执行正常发电程序的同时，控制逻辑部件11优选地经由双向总线连接12a,12b提供信号，指示轴是“空闲”的，也就是说可以对其备用电源8进行测试。作为另外一种选择，当待测试的轴已经与电网电源1电隔离时，方法300开始-例如当在图2的方法200的上下文中实施时，方法300可以在需要高放电电流之时或之前不久(例如时间t1和/或t7)开始。

如果待测试的轴未被电隔离，则方法300始于步骤S302。在步骤S302中，将待测试的轴与电网电源1电隔离。优选地，这通过开关(诸如接触器2a,2b)来执行，但这也可以通过禁用AC/DC转换器3使得从电源电网流到桨距驱动马达7a和备用电源8的电流受到阻止这一方式来实现。

虽然优选的是将轴完全与电网电源电隔离，但是本领域技术人员将理解，仅是将备用电源8和桨距驱动马达7a/负载转换器7与电网电源电隔离可以是足够的。

在步骤S302之后，浆距驱动马达7a被配置为在步骤S304继续进行正常操作。这种正常操作包括桨距马达接收到指令(例如来自控制逻辑部件11)，以与正常发电程序期间相同的方式继续动态地控制相关联的转子叶片的桨距。由于桨距驱动器7a不再与电网电源1电连接，桨距驱动马达7a从备用电源8引出电流，以进行正常操作。步骤S302和步骤S304优选地同时进行，使得桨距驱动马达7a的正常操作在电网电源断开时基本上是连续的，从而延长了风力涡轮机发电的时间量。任选地(取决于要量化备用电源的哪些属性)，备用电源8上的电压350和由该备用电源放出的电流352也得到监控，并且在以下的各个步骤中继续受到监控。对电压和电流的监控优选地由控制逻辑部件11执行，例如凭借一个或多个电流传感器9a,9b和一个或多个电压测量点10a,10b进行。

然后，该方法行进到步骤S306，其中备用电源8以高电流放电，同时桨距驱动马达7a的正常操作继续进行(参见例如图3B中的时间t334至t338)。在步骤S306中，由负载转换器7和/或桨距驱动马达7a从备用电源引出的电流在较短时间段期间增加到基本上恒定的预定高电流。该基本上恒定的预定高电流是这样的备用电源放电电流：其近似于在需要备用电源8驱动桨距驱动马达7a以将相关联的转子叶片置于顺桨的紧急情况期间，从备用电源8引出的高电流。例如，对于处于良好状况的具有1F-2F电容(取决于涡轮机和叶片设计)的超级电容来说，适当的基本上恒定的预定电流可以在20A-30A的范围内(例如，基本上恒定的预定电流可以具有在20A-30A范围内的RMS值)。将放电电流从基本为零增加到基本上恒定的预定高电流所花费的时间，优选地类似于在紧急情况下增加来自备用电源的放电电流所花费的时间。例如，对于状况良好的具有1F-2F电容的超级电容器来说，该较短时间段可为500ms-3000ms。有利的是，通过复制在紧急情况下设置在备用电源上的一个或多个条件，可以提取到关于备用电源在此类情况下的性能的有用指示。此外，使用高放电电流提供了额外的益处，因为如果备用电源状况差，则高放电可能引起备用电源的故障。因此，测试方法可能会导致不良的备用电源出现故障，轻易识别出电源需要维修或更换-如果发生这种情况，测试程序将结束，被测试的轴将重新连接到电网电源1，并且所有转子叶片将被置于顺桨位置以使风力涡轮机处于空闲状态，直到所考虑的备用电源被维修/更换好为止。

为了使高放电电流在电流放电期间的时间内基本上恒定，控制逻辑部件11、负载转换器7和/或桨距驱动马达7a被配置为考虑桨距驱动马达执行正常操作所需要的电流，并相应地调整将由其他部件所引出的电流。优选地，控制逻辑部件11被配置为计算、预测或测量(通过本领域已知的合适的电流测量装置)桨距驱动马达执行正常操作所需的瞬时电流，即在执行高电流放电的同时，桨距驱动马达在每个给定的时间点控制相关联的转子叶片的桨距所需的电流。如本领域技术人员将理解的那样，用于执行正常操作的桨距驱动马达所需的电流将取决于多种因素，包括例如风速和转子叶片位置、尺寸等。然后，控制逻辑部件11对桨距驱动马达7a/负载变换器7进行配置，使得备用电源向桨距驱动马达提供执行正常操作所需的电流。控制逻辑部件优选地还计算下述二者之间的瞬时差值：桨距驱动马达7a正常操作所需的电流再加上桨距驱动单元所需的任何其他电流(例如由控制逻辑部件11引出的电流)，与基本上恒定的预定高放电电流的期望值之间的瞬时差值。控制逻辑部件11而后优选地对桨距驱动马达7a/负载转换器7进行配置，使得备用电源将与所计算的差值相对应的电流以不影响桨距驱动马达正常操作的方式提供给桨距驱动马达7a/负载变换器7。通过这种方式，有利的是，在发生高放电的时间期间，从备用电源引出的总电流基本上是恒定的，同时桨距驱动马达的正常操作可以继续进行，因此使得在风力涡轮机在应力测试期间发电量几乎不减少或者不减少。

为了以不影响桨距驱动马达正常操作的方式在桨距驱动马达7a/负载变换器7上提供对应于所计算的差值的电流，可以提供如下所述的若干不同的电流引出装置。

在一个示例中，对应于所计算的差值的电流可以由桨距驱动马达7a的电磁体定子部件引出(例如通过配置控制逻辑部件11，将电流施加在桨距驱动马达7a/负载转换器7的输出电桥上，使得电流流过定子)。在这种情况下，电流实际上是励磁电流，也就是说，不会使桨距驱动马达7a产生转矩。与该电流相关联的能量通过定子部件中的电阻损耗而散失。以适当的相位施加该电流，使得定子中电流的变化不会影响桨距驱动马达的操作，即桨距驱动马达的转子部件根据其正常操作而旋转，从而以正常方式控制风力涡轮机的相关转子叶片的桨距。有利的是，该示例避免了对转子叶片的浆距角进行额外改变的需要。

在电流引出装置的次优选的第二示例中，对应于所计算的差值的电流可以由桨距驱动马达7a的转子部件引出，其中负载转换器7/桨距驱动马达7a被配置为将电流为作为优选恒定频率的交流电流来施加，使得转子部件以恒定频率发生摆动。这又意味着转子叶片的桨距根据桨距驱动马达的正常操作而发生变化，并具有额外的振荡-换句话说，在高电流放电期间的任何给定时间，转子叶片的桨距发生摆动，该摆动以这样的桨距为中心：该桨距对应于在浆距驱动马达7a的正常操作期间的桨距。因此，桨距驱动马达7a优选地被配置成使转子叶片在第一旋转方向上旋转一小段距离(例如2度)，然后使转子叶片在相反旋转方向上旋转相同或相似的距离，在与处于正常操作中的浆距角相对应的浆距角附近摆动，并重复该操作，从而在桨距驱动马达7a处引出足够的电流，以便能够使后备电源8以所需电流放电。

在电流引出装置的更优选的第三示例中，对应于所计算的差值的电流可以由存在于负载转换器7/桨距驱动马达7a处的电力电子器件(例如斩波电阻器)所致动的电阻负载来引出，其中该电力电子器件被配置为改变电阻负载的电阻，使得期望的电流得以被引出。在这种情况下，与该电流相关联的能量通过斩波电阻器(或其他电阻负载)中的电阻损耗而散失。有利的是，该示例避免了对转子叶片的浆距角进行额外改变的需要。结合图4进一步讨论了更优选的第三示例。图4是桨距驱动单元400的示意图，其优选地形成如上文关于图1所述的桨距系统100的一部分。图1和图4中的相同附图标记对应于相似的特征结构。图4示出了具有去耦二极管401的桨距驱动单元400、连接到相配的负载转换器7的桨距驱动马达7a、具有电容C和内阻R的备用电源8(例如超级电容器)、电流传感器9a、控制逻辑部件11和斩波电阻器402(也称为制动斩波器)。在该优选示例中，在电流传感器9a处测量备用电源8的电流输出，该传感器经由第一通信线路403将信号发送到控制逻辑部件11。控制逻辑部件11从信号中确定从备用电源8引出的电流，并且沿着第二通信线路404向斩波电阻器402发送控制信号，其中该控制信号将斩波电阻器402配置为从备用电源8引出特定电流，使得备用电源8所输出的总电流是期望的基本上恒定的放电电流。

斩波电阻器402实际上用作马达7a的分路。例如可以进行脉宽调制，使得斩波电阻器被快速接通和断开，从而使流过马达7a的电流被流过斩波电阻器402的电流补充，使得两个电流的平均总和是基本上恒定的。为了用于能够引出基本上恒定的高放电电流的目的，斩波电阻器402必须具有足够低的电阻(和其他合适的性质)，以应对没有电流被桨距驱动马达7a引出的情况，在这种情况下，基本上所有的高放电电流(例如20A-30A)均由斩波电阻器402引出。有利的是，以这种方式使用斩波电阻器402降低了成本，这是因为单个部件(斩波电阻器402)被用于在备用电源测试期间确保基本上恒定的电流放电的目的，以及在其他时间在桨距驱动马达处的制动目的。因此，这个示例比涉及为每个任务提供不同部件的方式实现起来更便宜。

斩波电阻器402是控制从备用电源8引出的电流的优选方式。本领域技术人员将理解，如果没有可用的斩波电阻器402或者斩波电阻器不适合，则可以使用任何其他消耗能量的方式来使备用电源的放电保持恒定，包括仅为此目的而特定地提供负载。作为另外的示例，电流也可以通过向叶片施加微动作而耗散，如先前结合实施方案1所述。

现在返回到图3A和3B，在预定的第一时间段中，从备用电源8放出基本上恒定的高电流(参见例如图3B中的时间t334-t338)。预定的第一时间段通常较为短暂，例如，人们已经发现以大约2000ms的第一时间段对备用电源加压，足以充分量化备用电源8的状况。优选地，第一时间段在1500ms和3000ms之间。在一个示例中，第一时间段大于1500ms。在该预定时间段完成之后，控制逻辑部件11被配置为结束高电流放电(参见例如时间t338)，随后备用电源8为桨距驱动马达7a的正常操作提供电流。

在步骤S316中，基于测试程序中所采用的备用电源8的电压350和电流352的测量结果，来计算备用电源8的一个或多个特性。该测量优选地由控制逻辑部件11执行，例如凭借一个或多个电流传感器9a,9b和一个或多个电压测量点10a,10b进行。下文更详细地讨论了这些计算。将特性与预定阈值进行比较，以确定备用电源8是否在安全参数内运行。例如，将备用电源8的电容与预定阈值电容进行比较。

如果特性满足预定阈值，则确定备用电源处于在公差范围内(并且能够在紧急情况下提供足够能量来将相关联的转子叶片进行顺浆放置)的状况下，并且该方法行进到步骤S320，其中所测试的轴被重新连接到电网电源1，该电网电源提供电流以驱动桨距驱动马达7a，并为备用电源8再充电。作为另外一种选择，如果希望在较低电压下测试备用电源的特性，则轴可以保持隔离，并且备用电源可以通过以下方式进一步逐渐放电：执行桨距驱动马达的正常操作达预定时间段，或者直到备用电源8上的电压350达到预定极限(优选地对应于备用电源8仍然能够提供足够能量以将相关联的转子叶片置于顺桨位置的电压)，然后重复步骤S304-S316。

如果特性不满足预定阈值，则确定备用电源需要维修或更换，并且方法行进到步骤S322，其中所测试的轴被重新连接到电网电源1，所有转子叶片被置于顺桨位置，从而将风力涡轮机置于空闲状态，直到所考虑的备用电源8得到维修或更换。优选地，被测试的轴的轴控制逻辑部件11使其相关联的转子叶片凭借桨距驱动马达7a移动到顺桨位置，并经由控制线15向另一个轴控制逻辑部件13,14发送控制信号，导致另一个轴控制逻辑部件13,14凭借其各自的桨距驱动马达将其各自的转子叶片置于顺桨位置。

上述方法中使用的参考值是通过使用合适的测试设备以已知方式测试类似备用电源的特性来收集的，其中该类似备用电源与所监控的风力涡轮机中的备用电源型号相同。这可以包括测量类似备用电源的电容和/或内阻，并且确定类似备用电源的性质随着该类似备用电源的老化而改变的方式-该类似备用电源的老化可以通过对类似备用电源反复完全充电和完全放电来刻意加速。通过对类似备用电源进行这种分析，可以确定用作电压极限的适当值以及预定阈值。作为另外一种选择，可以从备用电源的制造商所提供的数据表值获取参考值。

有利地，方法300允许计算电容和内阻。为此，对以下项进行测量：

·在高电流放电时段即将开始之前的备用电源8上的电压U(起始)(例如在时间t334测量的电压350，或者更优选地在一段时间(诸如t332-t334)内所采用的平均电压)；

·在高电流放电时段结束时备用电源8上的电压U(结束)(例如在时间t338测量的电压350，或者更优选地在一段时间(诸如t336-t338)内所采用的平均电压)；

·在高电流放电时段结束之后、并且在允许电压中任何瞬态效应消失的适当延迟之后的备用电源8上的电压U(延迟)(例如在时间t3340测量的电压350，或者更优选地在一段时间(诸如t340-t3342)内所采用的平均电压)；

·在高电流放电期间从备用电源8放出的电流I(放电)(例如在时间t334测量的电流352，或者更优选地在一段时间(诸如t334-t336)内所采用的平均电流)；以及

·在高电流放电时段结束时由备用电源8放出的电流I(结束)(例如在时间t338测量的电流352，或者更优选地在一段时间(诸如t336-t338)内所采用的平均电流)。

有利的是，就确定备用电源8状况这一目的而言，通过使用平均值，备用电源8的电容和内阻的计算值提供了与参考值的更有效比较。优选地，对超过大约500ms-1000ms的U(开始)、U(延迟)和I(放电)的值取平均数。优选地，对超过大约10ms-50ms的U(结束)和I(结束)的值取平均数。如上所述，t(放电)优选地大于1500ms，更优选在1500ms-3000ms之间，例如2000ms。备用电源的电容C和备用电源的内阻R(也称为等效串联电阻或ESR)可以使用以下公式来计算：

以及

其中U(干扰)是由干扰电阻引起的电压损耗-由于各种电子部件的电阻和在承载高放电电流方面所涉及的桨距驱动单元中的连接件(例如高放电电流所流过的任何开关、电缆等等)-并且t(放电)是备用电源进行高电流放电的预定第一时间段(例如时间t334-t336)。

有利的是，由于在高电流放电时段t(放电)期间高放电电流保持基本上恒定的事实，可以使用上述公式。这又意味着备用电源的电容和内阻可以从单个高电流放电时段来确定，而不需要多个高放电时段。这进一步降低了在应力测试期间由高电流放电对备用电源8引起的老化影响，这是因为备用电源不需要经受多个高电流周期就可确定其特性。

优选地，如果使用上述公式所计算的备用电源8的电容C大于或等于较高电容阈值，则备用电源8的电容C被认为是可以接受的。如果备用电源8的电容C小于较高电容阈值，但大于或等于较低电容阈值，则优选地产生警告，该警告被优选地传送到风力涡轮机控制设备，指示备用电源8可能即将需要更换或维修。如果备用电源8的电容C小于较低电容阈值，则优选地确定备用电源8已发生故障，并且风力涡轮机的所有叶片都被置于顺桨位置，从而将风力涡轮机置于空闲模式。

优选地，如果使用上述公式所计算的备用电源8的内阻R小于或等于较低内阻阈值，则备用电源8的内阻R被认为是可接受的。如果备用电源8的内阻R高于较低内阻阈值但小于或等于较高内阻阈值，则优选地产生警告，该警告被优选地被发送到风力涡轮机控制设备，指示该备用电源8可能即将需要更换或维修。如果备用电源8的内阻R高于较高内阻阈值，则优选地确定备用电源8已发生故障，并且风力涡轮机的所有叶片都被置于顺桨位置，从而将风力涡轮机置于空闲模式。

例如，可以使用电容参考值来定义用于电容的较高阈值和较低阈值，并且类似地，可以使用内阻参考值来定义用于内阻的较高阈值和较低阈值，其中该参考值从如上所述的数据表值或类似备用电源的分析结果得出。在一个示例中，较高电容阈值是电容参考值的80％，较低电容阈值是电容参考值的70％，其中电容参考值代表了处于良好状况下的假设备用电源。在相同或不同的示例中，较高内阻阈值是内阻参考值的220％，并且较低内阻阈值是内阻参考值的200％，其中内阻参考值代表了处于良好状况下的假设备用电源。

在单个测试周期中，如上所述作为另外一种选择，也可以使用方法300提供一个以上的高放电电流时段。有利地，这允许备用电源在不同的备用电源电压范围内受到应力-因此有利地确定了备用电源是否能够在不损坏的情况下在不同电压的范围内运行，并且在一定范围的电压下提供足够的电流。

有利地，上述方法300允许对备用电源状况进行精确表征，同时将备用电源的老化情况最小化。通过提供一个或多个短时段的高放电，该方法复制了在紧急情况下置于备用电源上的应力，因此确定备用电源是否能够在不损坏的情况下在这种压力下运行。由于高放电只在很短的时间内进行，并且备用电源未完全放电，所以备用电源在测试过程中老化程度较低，因此备用电源的总体寿命增加。此外，上述方法还允许风力涡轮机针对基本上整个测试程序执行正常发电，从而增加风力涡轮机可产生的电量。实际上，本方法可在对发电产生最小限度的不利影响的情况下随意地实现。

在测试程序t1-t10期间，被测试轴的轴控制逻辑部件11经由双向总线12a,12b向另一轴控制逻辑部件13,14发送信号22，指示轴“繁忙”。在接收到该信号时，另一轴控制逻辑部件13,14确定该另一轴不应该开始测试程序。有利地，这提供了在任何一个时间只测试一个轴这一方式，从而确保可将足够的叶片置于顺桨位置，从而在紧急情况下将风力涡轮机置于空闲模式。

如上所述，本测试方法常常可以随意地进行。该测试方法可被远程启动。例如，远程计算系统可以经由通信线路(未示出)将信号发送到轴控制逻辑部件11，其中该信号使轴控制逻辑部件11启动该轴的备用电源8的测试。有利地，这允许按需进行备用电源测试，而不需要将维护人员送往所考虑的风力涡轮机之处。作为另外一种选择，可以在风力涡轮机处现场自动地初始化测试。例如，可以通过轴控制逻辑部件11,13,14以预定的时间间隔发起测试循环。在该实施方案中，优选地提供冲突优先级列表(优选地由控制逻辑部件11,13,14实现)，其在两个或更多个轴的测试周期开始时间重合的事件中(例如由于在例如每个单独的轴控制逻辑部件11,13,14中提供了单独的独立内部时钟来控制测试的时间间隔)，使一个或多个备用电源的测试开始时间改变，使得开始时间不再重合。

用于执行第一实施方案或第二实施方案的方法的指令，可以作为可执行指令而存储在计算机可读介质上，以供桨距驱动单元/风力涡轮机100的控制逻辑部件11处的软件和/或硬件执行。

上述讨论提供了本发明的示例性实施方案。在所附权利要求书中描述了本发明的其他方面。本领域技术人员将理解，在不脱离权利要求书范围的情况下，可以对上述公开内容进行各种修改。

Claims (26)

1.一种用于风力涡轮机的桨距驱动单元，包括：

桨距驱动马达；

备用电源；

至电网的连接件；和

控制逻辑部件，其中所述控制逻辑部件被配置为：

a)监控所述备用电源上的电压；

b)监控通过所述备用电源的电流；

c)至少将所述备用电源和所述桨距驱动马达与至所述电网的所述连接件电隔离；

d)使所述桨距驱动马达根据正常发电程序进行操作，其中所述桨距驱动马达从所述备用电源中引出第一可变电流；

e)在第一时间段内使所述备用电源以第二可变电流放电，其中所述第二可变电流由所述控制逻辑部件选择，使得所述第一可变电流和所述第二可变电流在所述第一时间段期间加和为基本上恒定的电流值；

f)基于所监控的电压和电流计算所述备用电源的特性；

g)将所述特性与预定阈值进行比较。

2.根据权利要求1所述的桨距驱动单元，还包括电阻负载，以及被配置为致动所述电阻负载的电力电子器件；

其中所述控制逻辑部件被进一步配置为使所述电力电子器件致动所述电阻负载，使得所述电阻负载在所述第一时间段内从所述备用电源引出所述第二可变电流。

3.根据权利要求1所述的桨距驱动单元，其中：

所述桨距驱动马达包括定子部件；并且

所述控制逻辑部件被进一步配置为使所述定子部件在所述第一时间段内从所述备用电源引出所述第二可变电流。

4.根据权利要求3所述的桨距驱动，其中所述控制逻辑部件被进一步配置为控制流过所述定子的所述第二可变电流的相位，使得所述第二可变电流导致在所述桨距驱动马达中基本上不产生转矩。

5.根据前述权利要求中任一项所述的桨距驱动单元，其中所述第一可变电流和所述第二可变电流之和对应于由所述备用电源所放出的应急电流，其中所述应急电流被提供用于在紧急情况下将与所述桨距驱动单元相关联的转子叶片置于顺桨位置。

6.根据前述权利要求中任一项所述的桨距驱动单元，其中所述控制逻辑部件被进一步配置为基于步骤g)的比较：

使所述桨距驱动马达基于所述比较将与所述桨距驱动单元相关联的转子叶片置于顺桨位置；或者

将所述备用电源和所述桨距驱动马达电连接到至所述电网的所述连接件；或者

重复步骤e)-g)。

7.一种风力涡轮机，包括根据权利要求1-6中任一项所述的桨距驱动单元。

8.一种操作用于风力涡轮机的桨距驱动单元的方法：

a)监控所述桨距驱动单元中的备用电源上的电压；

b)监控通过所述备用电源的电流；

c)至少将所述桨距驱动单元中的所述备用电源和桨距驱动马达与至电网的连接件电隔离；

d)使所述桨距驱动马达根据正常发电程序进行操作，其中所述桨距驱动马达从所述备用电源中引出第一可变电流；

e)在第一时间段内使所述备用电源以第二可变电流放电，其中所述第二可变电流由所述控制逻辑部件选择，使得所述第一可变电流和所述第二可变电流在所述第一时间段期间加和为基本上恒定的电流值；

f)基于所监控的电压和电流计算所述备用电源的特性；

g)将所述特性与预定阈值进行比较。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括：

经由电力电子器件致动所述桨距驱动单元中的电阻负载，使得所述电阻负载在所述第一时间段内从所述备用电源引出所述第二可变电流。

10.根据权利要求8所述的桨距驱动单元，还包括使所述桨距驱动马达中的定子部件在所述第一时间段内从所述备用电源引出所述第二可变电流。

11.根据权利要求10所述的桨距驱动，还包括控制流过所述定子的所述第二可变电流的相位，使得所述第二可变电流导致在所述桨距驱动马达中基本上不产生转矩。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一可变电流和所述第二可变电流之和对应于由所述备用电源所放出的应急电流，其中所述应急电流被提供用于在紧急情况下将与所述桨距驱动单元相关联的转子叶片置于顺桨位置。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括基于步骤g)的比较：

使所述桨距驱动马达将与所述桨距驱动单元相关联的转子叶片置于顺桨位置；或者

将所述备用电源和所述桨距驱动马达电连接到至所述电网的所述连接件；或者

重复步骤e)-g)。

14.一种用于测试风力涡轮机中的轴的备用电源的状况的方法，其中所述备用电源具有相关联的电压，所述方法包括：

将所述风力涡轮机的所述轴与电网电源电隔离；

当所述轴在以下时间段期间电隔离时：

当在第一时间段期间电隔离时，使所述备用电源以第一预定电流放电并且随后测量所述电压的第一值；

当在第二时间段期间电隔离时，指示所述桨距驱动马达进行正常发电操作，其中所述桨距驱动马达从所述备用电源获取电力，直到所述电压达到预定的第二值；

至少基于所述第一值来计算参数，其中所述参数是所述备用电源的所述状况的特性。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一时段在所述第二时段之前或之后出现。

16.根据权利要求14所述的方法，其中所述方法还包括：

当所述轴在以下时间段期间电隔离时：

当在第三时间段期间电隔离时，使所述备用电源以第二预定电流放电并且随后测量所述电压的第三值，其中所述第三时段在所述第二时段之后，并且所述第二时段在所述第一时段之后；

至少基于所述第一值和所述第三值来计算所述参数。

17.根据权利要求14-16中任一项所述的方法，其中当在紧急情况下将所述轴的转子叶片置于顺桨位置时，所述第一预定电流对应于由所述备用电源提供的电流。

18.根据权利要求14-17中任一项所述的方法，其中使所述备用电源以第一预定电流放电包括由桨距转换器基本上引出所述第一预定电流。

19.根据权利要求16所述的方法，其中：

在所述第一时间段期间由所述桨距驱动马达基本上引出所述第一预定电流包括：

a)使所述桨距驱动马达在第一方向上旋转所述轴的转子叶片，并且随后使所述桨距驱动马达在相反方向上旋转所述轴的转子叶片；以及

b)重复步骤a)，直到所述第一时间段结束。

20.根据权利要求14或权利要求15所述的方法，其中：

使所述备用电源以第一预定电流放电包括：通过由电力电子器件致动的电阻负载来基本上引出所述第一预定电流。

21.根据权利要求14-20中任一项所述的方法，其中所述第一预定电流和所述第二预定电流具有在20安培至30安培范围内的均方根值。

22.根据权利要求14-21中任一项所述的方法，其中满足以下中的至少一者：

所述第一时间段在500-3000毫秒的范围内；并且

所述第二时间段在1-10秒的范围内。

23.根据权利要求14-22中任一项所述的方法，其中所述预定的第二值对应于这样的备用电源电压：在所述备用电源电压下，所述备用电源能够输送足够的能量以将所述轴的转子叶片置于顺桨位置。

24.一种桨距控制单元，包括：

至电网电源的连接件；

桨距驱动马达，所述桨距驱动马达被配置为改变相关联的转子叶片的桨距；

备用电源，所述备用电源被配置为在紧急情况下向所述桨距驱动马达提供电力；

电压测量设备，所述电压测量设备被配置为测量所述备用电源的电压；和

控制逻辑部件，其中所述控制逻辑部件被配置为：

至少将所述桨距驱动马达和所述备用电源与至所述电网电源的所述连接件电隔离；

当所述桨距驱动马达和所述备用电源在以下时间段期间电隔离时：

当在第一时间段期间电隔离时，使所述备用电源以第一预定电流放电并且随后使用所述电压测量设备测量所述电压的第一值；

当在第二时间段期间电隔离时，指示所述桨距驱动马达进行正常发电操作，其中所述桨距驱动马达从所述备用电源获取电力，直到所述电压达到预定的第二值；

使用所述处理电路至少基于所述第一值来计算参数，其中所述参数是所述备用电源的所述状况的特性。

25.根据权利要求24所述的桨距驱动单元，其中所述控制逻辑部件被进一步配置为执行根据权利要求14-23中任一项所述的方法。

26.一种风力涡轮机，包括根据权利要求24或25所述的桨距驱动单元。