用于风力涡轮机的可控电力备用系统的制作方法

1.本发明涉及包括电力备用系统的风力涡轮机，该电力备用系统用于在电网故障期间向风力涡轮机的内部供电网络供电。具体而言，本发明涉及一种提供与风力涡轮机的内部供电网络的标称电压范围匹配的可控总备用电压的电力备用系统。


背景技术：

2.风力发电厂也称为风电场，通常包括多个风力涡轮机，这些风力涡轮机的发电输出被联网，以向国家或地区公用电网供电。现代风力涡轮机包括复杂的电气系统，该电气系统包括众多需要其自身专用电源的控制单元、开关设备、冷却系统、照明系统、致动器和液压系统。这种电源通常是经由变电站从公用电网馈送的。这样的电源可以被称为“内部供电网络”，其作用是管理中压电源并将其分配给风力涡轮机和风力发电厂内的电力消耗单元形式的辅助设备，以确保发电的高度可用性。
3.在所谓的“电网丢失”的事件中，风力涡轮机失去与公用电网的连接，风力涡轮机的电气系统也失去其电力供应。为了减轻此类电力损失而导致的问题，已知为风力发电厂装备一种形式的辅助电源。这可能采取基于电池的系统的形式，或者可以基于柴油发电机。例如，wo 2018/224110 a1描述了一种系统，其中，使用可充电电池作为电力备用系统。
4.电力备用系统可以确保风力发电厂的风力涡轮机的一些至关重要的电气系统即使在公用电网丢失期间也保持工作。已知如下所述来操作风力涡轮机：在电网丢失期间从桥接发电机和公用电网的主转换器的dc链路为可充电电池充电。不过，这种布置需要在电网丢失期间操作主转换器，这将不可避免地诱发开关损耗形式的不期望损耗。
5.此外，风力涡轮机的常规内部供电网络通常被配置成在多个电压电平下工作，这样确实增大了这种内部供电网络的复杂性以及安装成本，以及关联的电力备用系统的成本。


技术实现要素：

6.本发明实施例的目的在于提供一种风力涡轮机电力备用系统，其能够在不期望的电网故障，例如电网丢失或低电压穿越(lvrt)的情况下，向风力涡轮机提供可控并且基本上即时的电力备用。
7.上述目的是通过如下方式实现的：在第一方面中，提供一种风力涡轮机，该风力涡轮机包括用于向该风力涡轮机的多个电力消耗单元分配电力的内部供电网络，该风力涡轮机还包括连接到该内部供电网络的电力备用系统，用于在电网故障期间向该内部供电网络供电，其中，该电力备用系统包括可控电力存储模块，该电力存储模块提供落入该风力涡轮机的该内部供电网络的标称电压范围内的总备用电压。
8.在本上下文中，电网故障可以是电网丢失，其中，失去了与公用电网的连接，或者可以是lvrt，其中，尽管电网电压显著下降，但仍然保持了与公用电网的连接。
9.下文将要更详细论述，以下优点与本发明的电力备用系统以及包括该电力备用系
统的风力涡轮机相关联：
10.1)电力备用系统直接连接到的风力涡轮机的内部供电网络仅包括一dc总线，该dc总线被配置成工作于相对高电压电平，这样减小了电压下降、电动机驱动以及电动机和电缆尺寸。
11.2)该单根dc总线被配置成向整个风力涡轮机的各个电力消耗单元分配电力。就实施方式而言，风力涡轮机的单根dc总线非常简单，从而降低了风力涡轮机内的硬件/软件安装的复杂性以及减低了安装成本。
12.3)本发明的电力备用系统允许处理显著更高的功率水平(标称功率和峰值功率)，因为未结合dc/dc/ac升压器。
13.4)通过将单根总线作为dc总线操作，并且应用可变频率驱动ac电动机，消除了对ac-dc-ac逆变器的需求。在不安装这样的ac-dc-ac逆变器的情况下，显著减小了逆变损失，结果，增加了电力备用系统的效率和备用时间。
14.该电力存储模块可以包括第一串串联连接的可控电力存储单元。该电力存储模块还可以包括第二串串联连接的电力存储单元，其类似第一串串联连接的存储单元，提供落入风力涡轮机的内部供电网络的标称电压范围内的总备用电压。该电力存储模块还可以包括附加串的串联连接的可控电力存储单元。应用多串串联连接的可控电力存储单元是有利的，因为，通过冗余增大了电力备用系统的可靠性，其中，在发生故障的情况下，一串串联连接的可控电力存储单元可以从另一串串联连接的可控电力存储单元接管。
15.为了提供冗余电力备用系统，可以并联连接第一串和第二串串联连接的可控电力存储单元。
16.每个可控电力存储单元可以包括多个串联连接的电力单元、多个可控开关和用于控制该多个可控开关，从而控制每个电力存储单元的端电压的单元控制器。该多个串联连接的电力单元可以与诸如四个mosfet的四个可控开关结合形成h电桥。
17.可以通过控制这些电力存储单元的每个的端电压，通过绕过有故障的可控电力存储单元或通过连接可控电力存储单元来控制可控电力存储模块。每个可控电力存储单元的端电压可以控制在
–
60v dc到 60v dc的范围内，例如在
–
50v dc到 50v dc的范围内。而且，有故障的可控电力存储单元可以通过短路该有故障的可控电力存储单元而被绕过，同一串之内的另一个健康可控电力存储单元可以接管其功能。
18.这些电力单元可以选自由以下项构成的组：铅酸电池、锂离子电池、镍金属氢化物电池和燃料电池。给定电力存储单元的多个电力单元可以是具有相同端电压的相同电力单元。此外，该多个电力单元可以是可再充电电力单元。
19.该电力备用系统还可以包括用于每串串联连接的可控电力存储单元的串控制器，该串控制器适于在电网故障期间，即在电网丢失或lvrt期间，将该串电力存储单元连接到内部供电网络。该串控制器还可以适于在重建电网连接时和/或在该串串联连接的电力存储单元已经充满电时，从该内部供电网络断开该串电力存储单元。
20.用于每串串联连接的可控电力存储单元的串控制器还可以适于单独地控制这些电力存储单元，例如，如果需要，绕过故障的可控电力存储单元。该串控制器还可以适于根据预定规则控制这些可控电力存储单元，所述规则例如是平衡该串的可控电力存储单元的工作小时数，以及控制该串的可控电力存储单元的电荷水平。平衡这些可控电力存储单元
的工作小时数是有利的，因为，它可以减轻磨损，由此增加可控电力存储单元的寿命。工作小时数取决于各种参数，包括电压/电荷水平、充电系统输出电压、电池类型、电池充电占空比等。
21.给定串的可控电力存储单元的电压/电荷水平可以在相同水平附近，这意味着串控制器平衡了该串之内各个可控电力存储单元的充电/放电。于是，如果认为一个或多个可控电力存储单元的端电压过低，则通过脉宽调制(pwm)立即对所述一个或多个电力存储单元充电，以在相对较短时间内，例如在100-200ms内使其相应端电压升至期望电压电平。在多个串之间也可能希望平衡电压/电荷水平。
22.如果可控电力存储单元相应的工作小时数/电荷水平在预定范围内，例如在1-10％范围内变化，可以认为这些可控电力存储单元的工作小时数是平衡的。要指出的是，该预定范围可以与这个具体范围不同。类似地，如果一串内的可控电力存储单元相应电压/电荷水平变化低于5％，则可以认为这些可控电力存储单元的电压/电荷水平是平衡的。这个5％的电压变化极限也可以应用于多个串之间的电压/电荷水平变化。
23.如前所述，串控制器还可以适于在该串的一可控电力存储单元因故发生故障的情况下停用该可控电力存储单元，并且可以激活同一串的备用可控电力存储单元。就停用而言，在诸如电池监测系统(bms)的监测系统检测到一可控电力存储单元的异常特性的情况下，一般可以认为该可控电力存储单元是故障的。例如，如果由于一可控电力存储单元因增大的内阻而使其容量耗尽或受损，或者如果该可控电力存储单元已经暴露于高温，可以认为该可控电力存储单元是故障的。此外，泄漏的电力单元以及短路的电力单元也可能导致一可控电力存储单元被认为发生故障。bms可以至少监测可控电力存储单元的端电压和温度。就激活同一串的备用可控电力存储单元而言，可以提供适当的激活过程，以便确保该备用可控电力存储单元在电连接到同一串的其他可控电力存储单元之前是完全可操作的。该激活过程可以涉及测量该备用可控电力存储单元的端电压，如果需要则调节该端电压。
24.如前所述，电力备用系统可以直接连接到的风力涡轮机的内部供电网络仅包括dc总线，该dc总线被配置成工作于相对高电压电平。更具体而言，风力涡轮机的内部供电网络的标称电压范围可以在400-1000v dc的范围内，例如在400-600v dc的范围内，例如在400-450v dc和/或450-560v dc的范围内，由此，可以减小电压下降、电动机驱动以及电动机和电缆尺寸。
25.由于本发明的电力备用系统包括提供落入风力涡轮机的内部供电网络的标称电压范围内的总备用电压的电力存储模块，该电力备用系统可以适于在电网故障期间，即在电网丢失或lvrt期间，直接向风力涡轮机的内部供电网络供电。“直接”表示不修改由给定串的串联连接的可控电力存储单元提供的电压电平，使得内部供电网络的电压电平由电力存储模块的电压电平给出。于是，在电力存储模块和内部供电网络之间的连接中既不需要插入无源电压调节装置，也不需要插入可控电压调节装置，例如升压器。
26.根据第一方面的风力涡轮机还可以包括用于检测电网故障，即检测电网丢失或lvrt的传感器装置。该传感器装置可以是电压、电流和/或功率传感器，适于在公共耦合点(pcc)或测量点(pom)处检测这些电参数中的一种或多种。当pcc或pom处检测的电参数低于给定阈值水平时，激活本发明的电力备用系统。
27.该风力涡轮机还可以包括用于在正常操作条件期间，即不是在空转条件期间向所
述风力涡轮机的所述电力消耗单元提供电力和/或为所述电力备用系统充电的电源模块。于是，该电源模块可以在风力涡轮机连接到电网的正常操作条件期间向风力涡轮机的电力消耗单元供电，并且任选地，如果需要，对电力备用系统充电。如果电力备用系统已经充满电，就可以将其从内部供电网络断开连接，使得该电源模块仅对风力涡轮机的电力消耗单元供电。
28.该风力涡轮机还可以包括适于在电网故障期间，即电网丢失或lvrt期间从风力涡轮机的内部供电网络断开选定的电力消耗单元以节约能量/电力的风力涡轮机控制器。这样选定的电力消耗单元可以涉及关键控制机构，例如控制系统、横摆、润滑和俯仰。
29.在第二方面中，本发明涉及一种用于风力涡轮机的电力备用系统，该风力涡轮机包括用于向该风力涡轮机的多个电力消耗单元分配电力的内部供电网络，该电力备用系统适于在电网故障期间向所述内部供电网络供电，其中，该电力备用系统包括可控电力存储模块，该电力存储模块提供落入该风力涡轮机的该内部供电网络的标称电压范围内的总备用电压。
30.如已经结合本发明的第一方面所述，风力涡轮机的内部供电网络的标称电压范围可以在400-1000v dc的范围内。电力备用系统的电力存储模块因此可以提供在该电压范围内的总备用电压。
31.电力备用系统的电力存储模块可以包括第一串串联连接的可控电力存储单元。此外，可以提供第二串串联连接的可控电力存储单元。第一串和第二串串联连接的可控电力存储单元可以并联连接，从而形成冗余系统。
32.如结合第一方面所述，每个可控电力存储单元可以包括多个串联连接的电力单元、多个可控开关和用于控制所述多个可控开关，从而控制每个电力存储单元的端电压的单元控制器。多个串联连接的电力单元可以与诸如四个mosfet的四个可控开关结合形成h电桥。每个可控电力存储单元的端电压可以控制在
–
60v dc到 60v dc的范围内，例如在
–
50v dc到 50v dc的范围内。
33.该电力备用系统还可以包括用于每串串联连接的可控电力存储单元的串控制器，该串控制器适于在电网故障期间，即在电网丢失或lvrt期间，将该串电力存储单元与内部供电网络连接/断开。该串控制器还可以适于根据预定规则单独地控制串的电力存储单元，例如，控制可控电力存储单元，该规则例如是平衡该串的可控电力存储单元的工作小时数，以及控制该串的可控电力存储单元的电压/电荷水平。此外，该串控制器还可以适于在一串的一电力存储单元发生故障的情况下停用该可控电力存储单元，并且激活该串的备用可控电力存储单元。
34.在第三方面中，本发明涉及一种用于操作风力涡轮机的电力备用系统的方法，其中，该电力备用系统包括可控电力存储模块，该可控电力存储模块包括一串串联连接的可控电力存储单元，其中，该一串串联连接的可控电力存储单元提供落入该风力涡轮机的内部供电网络的标称电压范围内的总备用电压，该方法包括单独地控制串的可控电力存储单元的步骤。
35.该方法还可以包括在电力存储单元故障的情况下停用该可控电力存储单元的步骤。可以通过绕过或短路有故障的电力存储单元建立停用。为了维持初始备用电力容量，该方法还可以包括激活该串的备用可控电力存储单元以便替换停用的该可控电力存储单元
的步骤。
36.如结合第一和第二方面所述，每个可控电力存储单元可以包括多个串联连接的电力单元、多个可控开关和用于控制所述多个可控开关，从而控制每个电力存储单元的端电压的单元控制器。多个串联连接的电力单元可以与诸如四个mosfet的四个可控开关结合形成h电桥。每个可控电力存储单元的端电压可以被控制在
–
60v dc到 60v dc的范围内，例如在
–
50v dc到 50v dc的范围内。这些电力单元可以选自由以下项构成的组：铅酸电池、锂离子电池、镍金属氢化物电池和燃料电池。
37.可控电力存储单元的h电桥设计相对于过压状况也是有利的，因为h电桥设计可以用于防止或至少减轻过压状况——例如，在风力涡轮机转子负载迫使永磁体横摆电动机进入旋转的状况下。永磁体横摆电动机生成随横摆电动机的旋转速度以线性方式增加的电压。可以通过对可控电力存储单元的电力单元充电来减少该生成的电力，从而降低电压。这种充电还有助于横摆电动机抵消或减小横摆旋转，从而限制反馈到系统中的电压。通过吸收电力单元中所生成的过电压，可以省去专用的主动卸载荷载。
38.此外，因为过电压本来可能损坏电力备用系统，可以通过激活额外的可控电力存储单元，将串的总电压升高到与过电压匹配的水平，从而抵消电网感应的过电压。
39.可以由串控制器单独地控制给定串的可控电力存储单元。第三方面的方法可以通过某种方式控制该串的可控电力存储单元，以便平衡该串的可控电力存储单元的工作小时数和/或控制该串的可控电力存储单元的电压/电荷水平。平衡可控电力存储单元的工作小时数是有利的，因为，它可以减轻磨损，由此增加可控电力存储单元的寿命。
40.通常，可以通过本发明范围内的任何可能方式组合并耦合本发明的各方面。本发明的这些和其他方面、特征和/或优点将参考下文所述的实施例而显而易见并得到阐明。
附图说明
41.现在将参考附图，更详细地解释本发明，在附图中：
42.图1示出了根据本发明的包括电力备用系统的风力涡轮机，
43.图2示出了可控电力存储单元，
44.图3示出了电力存储单元的三种不同状态，以及
45.图4示出了能够在空转操作模式期间对电力备用系统进行充电的风力涡轮机的高级框图。
46.尽管本发明容易做出各种修改和替代形式，但附图中以举例的方式示出了具体实施例并将在本文中进行详细描述。然而，应当理解，本发明并非意在限于公开的特定形式。相反，本发明要覆盖落入如由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同和替代方式。
具体实施方式
47.在一般方面中，本发明涉及一种用于在电网故障期间，例如在电网丢失或lvrt期间向风力涡轮机的内部供电网络供电的电力备用系统。该电力备用系统包括电力存储模块，电力存储模块包括一个或多个堆叠的，即串联连接的可控电力存储单元，其提供落入风力涡轮机的内部供电网络的标称电压范围内的总备用电压。如下文将要更详细论述的，可
以单独地控制电力存储单元的端电压。
48.总备用电压是指电力存储模块的输出电压，在串联连接的电力存储单元的实施例中，总备用电压是连接的电力存储单元的合计输出电压，对于串联连接的电力存储单元而言就是电力存储单元的单独输出电压的总和。由于总备用电压落入内部供电网络的标称电压范围之内，所以电力备用系统直接连接到风力涡轮机的内部供电网络。因此，不需要电压调节装置，例如升压器和/或各种逆变器配置，这是非常有利的，因为这样的装置在电网故障，即电网丢失或lvrt的情况下会带来开关损耗以及连接延迟。本发明还涉及一种包括这样的电力备用系统的风力涡轮机。
49.现在参考图1，示出了风力涡轮机的选定部件。如图1所示，一组转子叶片101经由任选的齿轮箱(未示出)驱动发电机102，从而可以将风能转换成电能。由发电机102产生的电力被提供到电力转换器103，电力转换器103可以是全量程电力转换器。应该指出的是，发电机102可以替代地是具有连接到其转子的电力转换器的双馈式感应发电机(dfig)。来自电力转换器103的电力(例如为640-1000v ac)在到达公用电网105之前，通过高压变压器104传递。
50.风力涡轮机包括用于向风力涡轮机的各种电力消耗单元供电的内部供电网络112。内部供电网络112形成风力涡轮机内的公共dc总线，所述公共dc总线被配置成在单一且相对高的电压电平下工作，以便降低安装成本(因为减小了电缆尺寸)并降低电力损耗。例如，风力涡轮机的电力消耗单元可以涉及包括相应的电源单元115、117和123的风力涡轮机轮毂控制器116、风力涡轮机机舱控制器118和风力涡轮机塔架控制器124。每个电源单元115、117、123都被配置成提供在24-560v dc范围中的可调节输出电压。此外，相应的断路器127、128、131可以从内部供电网络112断开和/或连接电源单元115、117、123。而且，图1中示出了包括关联可变频率驱动器119、121、125和断路器129、130、132的各种ac电动机120、122、126。ac电动机可以用于包括机舱横摆的不同目的。图1中还示出了分别用于在电气上断开和/或连接整个轮毂和/或整个机舱的附加断路器113、114。
51.响应于各种要求，例如为了节约能量/电力，各种断路器113、114和127-132全部由风力涡轮机控制器控制，该风力涡轮机控制器适于将选定电力消耗单元与内部供电网络连接和/或断开。
52.仍然参考图1，利用虚线106标记电力备用系统。电力备用系统106包括第一电力存储模块108和第二电力存储模块109，每个电力存储模块都提供落入内部供电网络112的标称电压范围内的总备用电压。因为第一电力存储模块108和第二电力存储模块109的总备用电压匹配内部供电网络112的标称电压范围，电力备用系统106可以直接向内部供电网络112供电，而无需任何电压调节装置，例如升压器和/或各种逆变器配置。通常，内部供电网络112的标称电压范围在400-1000v dc的范围内。
53.两个电力存储单元108、109中的每一个都包括一串串联连接的可控电力存储单元111。下文将结合图2和3详细论述可控电力存储单元111的实施方式。
54.每串中的可控电力存储单元111的数量原则上由内部供电网络112的标称电压范围和每个可控电力存储单元111的标称端电压之间的比率确定。例如，如果每个可控电力存储单元111的标称端电压都是大约48-50v dc，就需要总共10或11个电力存储单元111以便匹配450-560v dc的内部供电网络电压。如果需要，任选地，更多可控电力存储单元111可以
被包括在一个或两个串中，以便在需要时手头具有备用可控电力存储单元。例如，有故障的可控电力存储单元可以被绕过(短路)并被同一串内的另一可控电力存储单元替代。为了例示性和简单的原因，图1中的每个电力存储模块108、109都包括一串仅五个串联连接的可控电力存储单元111。
55.两个电力存储模块108、109并联连接，由此第一串串联连接的可控电力存储单元111和第二串串联连接的可控电力存储单元111并联连接，由此提供了冗余电力备用系统，其中，一个电力存储模块可以替换在故障情况下的另一个电力存储模块。应该指出的是，可以任选地与图1中所示的电力存储模块108、109并联地连接其他电力存储模块，每个其他电力存储模块包括一串串联连接的可控电力存储单元111。
56.每个可控电力存储单元111都包括多个串联连接的电力单元，这些电力单元可以选自由以下项构成的组：铅酸电池、锂离子电池、镍金属氢化物电池和燃料电池。在电力单元是电池的情况下，这些电池是可充电电池。如将要结合图2和3详述的，每个可控电力存储单元111还包括多个可控开关，由此可以改变每个可控电力存储单元111的端电压。
57.图1中示出的每个电力存储模块108、109都经由断路器110可操作地连接到内部供电网络112，断路器110的状态由风力涡轮机控制器(未示出)控制。在正常工作条件期间，即风力涡轮机连接到公用电网105时，电力存储模块108、109由电源模块107充电，在正常工作条件期间，电源模块107也向风力涡轮机的各种电力消耗单元提供电力。可以在电源模块107的前面提供附加变压器(未示出)，使得电源模块107的输入电压变成大约400v ac。在对电力存储模块108、109充电期间，闭合断路器110。当电力存储模块108、109被充满电时，可以任选地打开断路器110。在检测到电网丢失的情况下，即到公用电网105的连接丢失时，或在lvrt的情况下，闭合断路器110的至少一个(如果其不是已经闭合的)，使得来自电力存储模块108、109的至少一个的电力可以即时供应到内部供电网络112。可以通过各种方式检测电网丢失或lvrt，例如检测pcc或pom处的电压、电流或功率变化。
58.为了节省功率/能量，在电网故障期间，即在电网丢失或lvrt期间仅为风力涡轮机的关键电力消耗单元供电可能是有利的。例如，这样的关键电力消耗单元可以包括控制系统、俯仰机构、润滑机构和横摆机构。典型地，风力涡轮机控制器负责决定是否在电网故障期间仅为关键电力消耗设备供电。
59.电力备用系统的容量足以向风力涡轮机的至少关键电力消耗单元供电至少几分钟、几小时或甚至多达几天。为了延长这个时间段，参考图4，提供了单独的充电器，用于在电网故障期间，即电网丢失或lvrt期间，在风力涡轮机空转的同时为电力备用系统充电。或者，在空转期间可以直接向电力存储模块108、109提供来自电力转换器103的输出电力。
60.现在参考图2，图2示出了可控电力存储单元。如图2所示，可控电力存储单元包括电压端子201、202、多个串联连接的电力单元203、四个mosfet形式的可控开关204-207，以及用于控制四个mosfet 204-207，从而控制可控电力存储单元的电压端子201、202之间的电压的单元控制器208。可控开关204-207原则上可以是任何种类的可控开关，包括图2中示出的mosfet。经由连接209-212提供的控制/栅极信号，mosfet可以各种操作模式操作，例如pwm。如图2所示，多个串联连接的电力单元203与四个mosfet结合，形成h电桥。可以通过适当地控制四个mosfet来控制电压端子201、202之间的电压。通常，可控电力存储单元的端电压在
–
60v dc到 60v dc的范围内，例如在
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50v dc到 50v dc的范围内可变。多个电力单元
203原则上可以是任何类型的电力单元，但通常它们选自由以下项构成的组：铅酸电池、锂离子电池、镍金属氢化物电池和燃料电池。多个电力单元203可以是具有相同端电压的相同电力单元。此外，多个电力单元203可以是可充电电池。
61.现在转向图3a，图3a示出了处于绕过操作模式中的电力存储单元。如前所述，在电力存储单元处于某种故障中的情况下，即，电力存储单元不像其预期那样工作时，可能必须要绕过或短接该电力存储单元。如图3a中所示，通过闭合可控开关303、304，由此，该电力存储单元的电压端子被短路，从而该电力存储单元被绕过。可控开关301、302保持打开。类似于图2，图3a示出的可控电力存储单元包括多个串联连接的电力单元305。在给定电力存储单元需要被绕过或短路的情况下，同一串串联连接的电力存储模块之内的另一个电力存储单元，例如备用电力存储单元可以替换它。
62.图3b还示出了包括多个串联连接的电力单元310和多个可控开关306-309的电力存储单元。在图3b中，可控开关306、309被闭合，而可控开关308、307保持打开。利用可控开关306-309的这种配置，建立正电压端子(在顶部)以及负电压端子(在底部)。电压端子之间的电压电平等于各个电力单元310的电压总和。
63.在图3c中，示出了也包括多个串联连接的电力单元315和多个可控开关311-314的电力存储单元。在图3c中，可控开关312、313被闭合，而可控开关311、314保持打开。利用可控开关311-314的这种配置，建立正电压端子(在底部)以及负电压端子(在顶部)，即，极性与图3b中建立的极性相反。类似于图3b中所示的配置，电压端子之间的电压电平等于各个电力单元315的电压总和。
64.如上所述，可以提供在风力涡轮机空转时用于对电力备用系统充电的单独充电器，以延长备用时间段。
65.现在参考图4，再次示出了风力涡轮机的选定部件。如图4所示，一组转子叶片401经由任选的齿轮箱(未示出)驱动发电机402。由发电机402产生的电力被提供到电力转换器403，电力转换器403被示出为包括发电机侧逆变器404和电网侧逆变器405的全量程电力转换器。应该指出的是，发电机402可以替代地是具有连接到其转子的电力转换器的双馈式感应发电机(dfig)。来自电力转换器403的电力在被注入公用电网407之前，通过高压变压器406传递。可以在电网侧逆变器405和高压变压器406之间提供附加变压器(未示出)。
66.在正常工作条件期间，即没有电网丢失或没有lvrt时，闭合断路器410(并打开断路器411)，由此发电机402产生的电力可以被提供到公用电网407。此外，利用来自全量程电力转换器403的电力为电力备用系统408(对应于图1的附图标记106)供电/充电。
67.在电网故障的情况下，即电网丢失或lvrt时，电力备用系统408至少为风力涡轮机的关键电力消耗单元供电一定时间段。在由于某种原因不能重建电网连接的情况下，风力涡轮机进入空转工作模式，打开断路器410。因为风力涡轮机仍然空转，发电机402产生少量电力。通过闭合断路器411并在发电机402和电力备用系统408之间的电力路径中插入转换器409，所述少量电力可以用于为电力备用系统408充电，直到重建电网连接。