不同于常規(guī)控制的方式受到控制，進而強制性提供阻礙感應旋轉機的旋轉的負載轉矩，以增加所產生的熱量。具體來說，例如，通過將直流電作為勵磁電流來施加，雖然假設在正常狀態(tài)(發(fā)電模式)期間從電力系統(tǒng)(商用電源)施加無功電流(商用三相交流電)，但出現了與啟動感應旋轉機時相同的情形，進而提供與啟動轉矩一樣大的負載轉矩。此外，當感應旋轉機還作為發(fā)電機操作以直接獲得電力時，商用三相交流電和直流電可疊加施加。
[0032]此外，當電力系統(tǒng)的電力需求處于峰值但風車不旋轉時，熱力發(fā)電機(例如，渦輪發(fā)電機)可使用蓄熱器中所蓄積的熱量而產生電力，進而電力可從熱力發(fā)電機供應。此外，感應旋轉機所產生的電力的波動可由熱力發(fā)電機調整。
[0033]也就是說，在該實施例的風力發(fā)電系統(tǒng)中，在需要電力時，感應旋轉機作為具有高發(fā)電效率的發(fā)電機來操作，進而獲得有效的發(fā)電。另一方面，當不需要電力時，感應旋轉機可作為發(fā)熱機來操作，且熱量可蓄積在蓄熱器中。接著，當需要電力時，熱力發(fā)電機可使用蓄熱器中所蓄積的熱量而產生電力。因此，該實施例的風力發(fā)電系統(tǒng)可根據電力需求控制產生的電力，結果是可最有效地利用風能。
[0034]此外，在該實施例的風力發(fā)電系統(tǒng)中，通過向感應旋轉機供應包含無功電流分量和轉矩電流分量的勵磁電流，感應旋轉機還可作為發(fā)電機與發(fā)熱機兩者來操作。因此，還可控制感應旋轉機的所產生的電量和所產生的熱量。舉例來說，當不需要如此多的電力時，通過感應旋轉機，風車的旋轉能量的一部分可作為電能來獲得，且剩余部分可作為熱能來獲得。
[0035]同時，在常規(guī)風力發(fā)電系統(tǒng)中，無法獲得大于發(fā)電機的容量(額定輸出)的輸出。當超過額定風速時，風車受到控制以通過槳距控制等而在一定程度上避開風。也就是說，在強風的情況下，將避開風能。另一方面，在該實施例的風力發(fā)電系統(tǒng)中，可在將感應旋轉機作為發(fā)電機來操作的同時，將感應旋轉機作為發(fā)熱機來操作，且在強風的情況下，由感應旋轉機執(zhí)行電力的產生與熱量的產生，進而獲得大于發(fā)電機的額定輸出的輸出。因此，可最大地回收能量，而不徒勞地錯過風能。此外，使用風速范圍變寬，結果是還可使安全風速較高。
[0036]此外，在該實施例的風力發(fā)電系統(tǒng)中，已產生熱量的感應旋轉機可通過使用熱介質流通結構而使熱介質流通來得以冷卻，進而防止感應旋轉機被燒壞。
[0037]應注意，感應旋轉機還稱為“感應電機”，其為感應發(fā)電機和感應電動機的通用術語。在該實施例的風力發(fā)電系統(tǒng)中，感應發(fā)電機(感應電動機)的現有技術用于感應旋轉機，進而可便宜地且簡單地構造感應旋轉機。感應旋轉機的一個實例是密閉式電動機。通常，此感應旋轉機包含:具有場核心的場磁體和設置在場核心周圍的場導體；以及電樞，其被設置成以一定間隔設置在電樞與場磁體之間，且具有含有面向場磁體的凸極的電樞核心和纏繞在凸極周圍的電樞線圈。感應旋轉機具有如下結構:場磁體和電樞中的一者充當聯接到風車的旋轉軸的轉子，且另一者充當定子。此外，感應旋轉機包含:在外部被供應勵磁電流的初級側電樞線圈；以及未電連接到外側且兩端短路的次級側導體(例如，鼠籠形導體)。此處，因為此次級側實質上充當場磁體，所以次級側將稱為“場磁體”，且次級側的核心和導體將分別稱為“場核心”和“場導體”。
[0038](2)作為該實施例的風力發(fā)電系統(tǒng)的一種模式，可使用如下構造:在發(fā)熱模式控制中，所述電樞控制單元將所述轉矩電流控制為直流電或交流電。
[0039]圖7示出典型感應旋轉機的示例性速度-轉矩特性，且水平軸線表示旋轉速度，且垂直軸線表示轉矩。如圖7所示，通常，在感應旋轉機中，啟動轉矩大于輸出額定輸出時的額定轉矩。此外，感應旋轉機的輸出與旋轉速度(旋轉次數)與轉矩的乘積成比例。當感應旋轉機(轉子)根據風車的旋轉而以額定旋轉速度(額定旋轉次數)旋轉且勵磁電流由電樞控制單元控制以將直流電作為轉矩電流供應時，電樞中所產生的磁場的旋轉速度變?yōu)?，進而導致與被稱為“動態(tài)制動”的現象具有相同的原理的現象。假設轉子是固定的，且定子相對旋轉，那么滑移變?yōu)?00 %，這是與啟動感應旋轉機時的狀態(tài)相同的狀態(tài)。因此，獲得與啟動轉矩一樣大的負載轉矩，且通過熱的產生來消耗負載轉矩的功(輸出)。也就是說，通過將直流電施加到感應旋轉機(電樞線圈)，可獲得與啟動轉矩一樣大的轉矩，且因此感應旋轉機的損耗增加，進而增加所產生的熱的量。應注意，在此情況下，感應旋轉機以大于額定轉矩的轉矩操作，因此獲得大于發(fā)電機的額定輸出的功(輸出)。此外，只要轉矩電流導致產生大于額定轉矩的負載轉矩的滑移，直流電和交流電都可作為轉矩電流來施加。
[0040](3)作為該實施例的風力發(fā)電系統(tǒng)的一種模式，可使用如下構造:在發(fā)熱模式控制中，所述電樞控制單元將所述轉矩電流控制為交流電，所述交流電具有允許從額定轉矩至停轉轉矩的頻率。
[0041 ]如圖7所示，從額定轉矩到停轉轉矩的轉矩大于額定轉矩。明確地說，停轉轉矩是可由感應旋轉機輸出的最大轉矩，且大于額定轉矩和啟動轉矩。此外，當感應旋轉機(轉子)根據風車的旋轉以額定旋轉速度(額定旋轉次數)旋轉時，勵磁電流由電樞控制單元控制，以將具有實現使負載轉矩與額定轉矩一樣大的滑移的頻率的交流電作為轉矩電流供應到停轉轉矩，進而獲得大于額定轉矩的功(輸出)。具體地說，當供應具有實現停轉轉矩的頻率的交流電時，可獲得較大的功(輸出)。具體來說，通過作為具有實現導致停轉轉矩的滑移的頻率的交流電來控制且調整電樞中所產生的磁場的旋轉速度，獲得了與停轉轉矩一樣大的負載轉矩，結果是其功(輸出)通過熱的產生來消耗。因此，感應旋轉機的損耗進一步增加，進而進一步增加所產生的熱的量。
[0042](4)作為該實施例的風力發(fā)電系統(tǒng)的一種模式，可使用如下構造:風力發(fā)電系統(tǒng)包含隔熱容器，該隔熱容器容納感應旋轉機，其中，所述熱介質流通結構使得所述熱介質在所述隔熱容器中流通。
[0043]根據該構造，感應旋轉機所產生的熱量可由熱介質回收，而不損失熱量。此外，即使在產生熱量的場磁體充當轉子時，場磁體所產生的熱量也可容易地轉遞到熱介質。
[0044](5)作為該實施例的風力發(fā)電系統(tǒng)的一種模式，可使用如下構造:風力發(fā)電系統(tǒng)包含電力控制單元，所述電力控制單元被構造成根據所述電力系統(tǒng)的電力需求來控制將由所述熱力發(fā)電機產生的電力。
[0045]根據該構造，當電力系統(tǒng)的電力需求處于峰值且風車不旋轉時，電力從熱力發(fā)電機供應，而當風車旋轉但較大量的電力需要產生時，電力可同時從感應旋轉機和熱力發(fā)電機供應。換句話說，通過添加熱力發(fā)電機所產生的電力，可供應大于充當發(fā)電機的感應旋轉機所產生的電量的電力。此外，當電力系統(tǒng)的電力需求處于非峰值時，熱力發(fā)電機的發(fā)電可停止以進入到待用中，其中熱量被蓄積。
[0046]【本發(fā)明的實施例的細節(jié)】
[0047]下文參照附圖來描述本發(fā)明的實施例的特定實例。應注意，相同或對應部分被給予相同附圖標號，且不重復進行描述。
[0048]【第一實施例:場磁體=轉子(內側)，電樞=定子(外側)】
[0049]〈風力發(fā)電系統(tǒng)的整體構造〉
[0050]參照圖1到圖5，將描述根據第一實施例的風力發(fā)電系統(tǒng)。圖1所示的風力發(fā)電系統(tǒng)I包含:風車10;感應旋轉機20;電力轉換裝置(逆變器)30;熱介質流通結構40;蓄熱器50;以及熱力發(fā)電機60。感應旋轉機20容納在隔熱容器250中(參見圖2)。在此實例中，如圖1所示，風車10安裝到塔91的上部所設置的機艙92，且感應旋轉機20和電力轉換裝置30容納在機艙92中。此外，蓄熱器50和熱力發(fā)電機60設置在塔91的下部(底座)所建構的建筑物93中。感應旋轉機20和熱力發(fā)電機60連接且互連到電力系統(tǒng)(商用電)100。
[0051 ](風車)
[0052]風車10具有如下結構:三個葉片12相對于水平延伸的旋轉軸11徑向安裝到旋轉軸
11ο旋轉檢測器13 (參見圖2)安裝到風車1的旋轉軸11，以檢測旋轉速度(旋轉次數)。
[0053](感應旋轉機)
[0054]使用現有感應電機(用于高溫栗的密閉式電動機)來構造感應旋轉機20。在此實例中，感應旋轉機20是鼠籠形三相感應電機(發(fā)電機或電動機)，且包含場磁體210和電樞220，其中場磁體210和電樞220被設置成其間具有間隔，如圖2所示。場磁體210是連接到風車10的旋轉軸11的轉子，且電樞220是定子。具體來說，場磁