1.本公开涉及风力涡轮，并且更具体地涉及用于风力涡轮的备用电源。本公开还涉及使用集成在大型风力涡轮的机舱中的小风力涡轮的方法和系统。
背景技术：
2.现代风力涡轮通常用于供应电到电网中。这种类型的风力涡轮大体上包括塔架和布置在塔架上的转子。通常包括毂和多个叶片的转子在风对叶片的影响下开始旋转。所述旋转生成转矩，该转矩一般直接地或通过变速箱，通过转子轴传递至发电机。这样，发电机产生可供应至电网的电。
3.风力涡轮毂可旋转地联接到机舱的前部。风力涡轮毂可连接到转子轴，且转子轴然后可使用布置在机舱内部的框架中的一个或多个转子轴的轴承可旋转地安装在机舱中。机舱是布置在风力涡轮塔架的顶部上的壳体，该壳体容纳并保护例如变速箱（如果存在）和发电机，以及（取决于风力涡轮）其它构件，如功率转换器和辅助系统。
4.风力涡轮可包括多个辅助系统，这些辅助系统依赖于电源来用于其功能。这样的辅助系统可包括一个或多个变桨系统以使叶片沿其纵向轴线旋转，并且还可包括偏航系统以使机舱围绕塔架的纵向轴线旋转以便使机舱和风力涡轮转子与来风方向对准。其它辅助系统包括通信装置（以将状态从风力涡轮传输到控制中心）、空调系统、灯、润滑泵、信标以及其它许多。
5.当风力涡轮正在操作并输送电功率至电网时，这样的辅助系统可通过其与电网的连接来接收功率以用于其功能。例如，风力涡轮的主变压器可连接到电网，例如风场的电网。可连接辅助变压器以逐级降低从电网输送的功率的电压以供应至辅助系统。
6.在风力涡轮的寿命期间可能发生的是，风力涡轮与电网暂时断开连接。例如，风力涡轮故障或电网故障可能导致其中风力涡轮与电网断开连接的情形。风力涡轮不可输送功率至电网，辅助系统也不可从电网接收功率。已知提供备用电源以便应对这样的情形。例如，可提供超级电容或电池，以便确保即使风力涡轮与电网断开连接较长时间段，至少最重要的辅助系统（例如信标、通信系统、风力涡轮控制器）也可连续工作。还已知提供例如柴油发电机或太阳能电池板以向风力涡轮提供备用电源。
7.当风力涡轮可再次连接到电网时，需要准备若干系统，并且需要例如在能够再次启动之前加热。风力涡轮在启动时可能不一定与盛行风向对准。因此，风力涡轮的偏航系统可能需要在风力涡轮的实际启动之前激活。
8.即使提供了这样的备用电源，电池和超级电容也可能不足以例如在一周或两周的断开连接期间提供功率。在恢复操作之前加热可能需要附加的能量或功率。即使提供供应较长时间段的备用电源是可行的，所涉及的成本也可能是昂贵的。
技术实现要素：
9.在本公开的一个方面，提供了一种风力涡轮。风力涡轮包括塔架、安装在塔架上的
机舱、具有多个叶片的风力涡轮转子、以及与风力涡轮转子操作性地联接的风力涡轮发电机。风力涡轮进一步包括嵌入机舱中的一个或多个辅助风能转换器。
10.根据该方面，提供了一种风力涡轮，其即使在风力涡轮与电网断开连接较长时间段时也可提供电功率至风力涡轮的辅助系统。辅助风能转换器嵌入机舱中以生成电功率来用于这样的辅助系统。因此，如果风可用于启动风力涡轮，则同样的风可用于为辅助系统供电，以准备启动风力涡轮。
11.在本公开中的嵌入在本文中应理解为辅助风能转换器至少部分地布置在机舱的内部或沿机舱壳体的壁布置。辅助风能转换器可至少部分地由例如机舱的顶板、盖或护罩覆盖，并且因此可能从机舱的外部不可见。
12.在示例中，辅助风能转换器的转子平面可基本上平行于机舱的局部部分（顶板或侧壁）。即，转子平面可基本上平行于其中布置有辅助风能转换器的机舱的部件或部分。例如，对于与机舱的顶板布置在一起的辅助风能转换器（或“较小”风力涡轮），转子平面可为基本水平的。
13.在本公开的另一方面，提供了一种方法，该方法包括风在机舱的护罩内流动以引发空气流通过与机舱布置在一起的一个或多个辅助风能转换器。该方法进一步包括将辅助风能转换器的机械能转换成电能，并且将辅助风能转换器的电能的至少一部分提供至风力涡轮的辅助系统且/或至能量存储元件。
14.技术方案1. 一种风力涡轮（10），包括：塔架（100）；安装在所述塔架（100）上的机舱（16）；具有多个叶片（22）的风力涡轮转子（18）；以及风力涡轮发电机（42），其与所述风力涡轮转子（18）操作性地联接，并且进一步包括嵌入所述机舱（16）中的一个或多个辅助风能转换器（140）。
15.技术方案2. 根据技术方案1所述的风力涡轮，其中，所述辅助风能转换器中的一个或多个由所述机舱的护罩（120）覆盖。
16.技术方案3. 根据技术方案1或技术方案2所述的风力涡轮，其中，驱动所述辅助风能转换器（140）中的一个或多个的空气流由文丘里效应引起。
17.技术方案4. 根据技术方案1至技术方案3中任一项所述的风力涡轮，其中，驱动所述辅助风能转换器的空气流布置成从所述机舱的内部到所述机舱（16）的外部。
18.技术方案5. 根据技术方案1至技术方案4中任一项所述的风力涡轮，其中，空气导管设在所述风力涡轮的入口（122）与所述机舱的出口之间。
19.技术方案6. 根据技术方案5所述的风力涡轮，其中，所述入口（122）与所述风力涡轮（10）的塔架（100）布置在一起。
20.技术方案7. 根据技术方案5或技术方案6所述的风力涡轮，其中，所述空气导管包括一个或多个阀（128）以控制所述空气流，并且可选地控制所述空气导管内部的所述空气流的路线。
21.技术方案8. 根据技术方案3所述的风力涡轮，其中，驱动所述辅助风能转换器（140）的所述空气流布置成从所述辅助风能转换器的进入口到所述辅助风能转换器的流出
口，其中所述辅助风能转换器的进入口和流出口布置在所述机舱的外部，并且可选地其中所述空气流的至少一部分从所述辅助风能转换器的流出口再循环到所述进入口。
22.技术方案9. 根据技术方案1至技术方案8中任一项所述的风力涡轮，其中，所述辅助风能转换器（140）中的一个或多个布置在所述机舱（16）的顶部处或附近和/或与所述机舱的侧壁布置在一起。
23.技术方案10. 根据技术方案1至技术方案9中任一项所述的风力涡轮，其中，所述辅助风能转换器（140）包括辅助发电机（148）和连接到所述辅助发电机（148）的电子转换器（146）。
24.技术方案11. 根据技术方案10所述的风力涡轮，其中，所述辅助风能转换器（140）的辅助发电机（148）连接到公共dc总线（160）。
25.技术方案12. 根据技术方案1至技术方案11中任一项所述的风力涡轮，进一步包括一个或多个能量存储元件，并且可选地其中所述能量存储元件配置成从所述辅助风能转换器接收电功率。
26.技术方案13. 根据技术方案1至技术方案12中任一项所述的风力涡轮，其中，所述辅助风能转换器配置成作为马达操作以用于驱动空气流。
27.技术方案14. 一种方法，包括：风在机舱的护罩内流动以引发空气流通过与所述机舱布置在一起的一个或多个辅助风能转换器；将所述辅助风能转换器的机械能转换成电能；以及将所述辅助风能转换器的电能的至少一部分提供至所述风力涡轮的辅助系统且/或至能量存储元件。
28.技术方案15. 根据技术方案14所述的方法，包括控制通过所述风力涡轮塔架内的空气通道到所述辅助风能转换器的空气流。
附图说明
29.图1示意性地示出了风力涡轮的一个示例的透视图；图2示出了图1的风力涡轮的机舱的一个示例的简化内部视图；图3a-3d示意性地示出了包括多个辅助风能转换器的风力涡轮的示例；以及图4示意性地示出了可如何将电功率供应至风力涡轮的辅助系统的示例。
具体实施方式
30.现在将详细参考本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中示出。每个示例通过阐释本发明的方式提供，而不作为本发明的限制。实际上，本领域的技术人员将清楚，可在本发明中制作出各种改型和变型，而不脱离本发明的范围或精神。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可结合另一个实施例使用以产生又一个实施例。因此，意图本发明覆盖如归入所附权利要求书和其等同物的范围内的这样的改型和变型。
31.图1是风力涡轮10的示例的透视图。在示例中，风力涡轮10是水平轴线式风力涡轮。备选地，风力涡轮10可为竖直轴线式风力涡轮。在示例中，风力涡轮10包括从地面12上的支承系统14延伸的塔架100、安装在塔架100上的机舱16、以及联接到机舱16的转子18。图
1具体描绘了陆上风力涡轮，但本公开还涉及海上风力涡轮。
32.转子18包括可旋转的毂20和联接到毂20并从毂20向外延伸的至少一个转子叶片22。在示例中，转子18具有三个转子叶片22。在备选实施例中，转子18包括多于或少于三个转子叶片22。塔架100可由管状钢制成以在支承系统14与布置在塔架100的顶端102处的机舱16之间限定腔（在图1中未示出）。在备选实施例中，塔架100是具有任何合适高度的任何合适类型的塔架。根据备选方案，塔架可为混合塔架，其包括由混凝土制成的部分和管状钢部分。另外，塔架可为部分或完全的桁架式塔架。
33.转子叶片22围绕毂20间隔开，以便于使转子18旋转，以使动能能够从风转换成可用的机械能，并随后转换成电能。转子叶片22通过在多个负载传递区域26处将叶片根部部分24联接到毂20而匹配到毂20。负载传递区域26可具有毂负载传递区域和叶片负载传递区域（两者均未在图1中示出）。对转子叶片22引起的负载经由负载传递区域26传递到毂20。
34.在示例中，转子叶片22可具有范围从大约15米（m）到大约90m或更大的长度。转子叶片22可具有使风力涡轮10能够如本文所述那样起作用的任何合适的长度。例如，叶片长度的非限制性示例包括20m或更短、37m、48.7m、50.2m、52.2m或大于91m的长度。随着风从风向28撞击转子叶片22，转子18围绕转子轴线30旋转。随着转子叶片22旋转并受到离心力，转子叶片22也受到各种力和力矩。因而，转子叶片22可从中性位置或非偏转位置偏转和/或旋转到偏转位置。
35.此外，转子叶片22的桨距角（即确定转子叶片22相对于风向的定向的角度）可由变桨系统32改变，以通过调整至少一个转子叶片22相对于风矢量的角位置来控制负载和由风力涡轮10生成的功率。示出了转子叶片22的变桨轴线34。在风力涡轮10的操作期间，变桨系统32可特别地改变转子叶片22的桨距角，使得转子叶片（的部分）的迎角减小，这便于降低转速和/或便于转子18停转。
36.在示例中，每个转子叶片22的叶片桨距由风力涡轮控制器36或由变桨控制系统80单独控制。备选地，用于所有转子叶片22的叶片桨距可由所述控制系统同时地控制。
37.此外，在示例中，随着风向28改变，机舱16的偏航方向可围绕偏航轴线38旋转以相对于风向28定位转子叶片22。
38.在示例中，风力涡轮控制器36示为集中在机舱16内，然而，风力涡轮控制器36可为遍及风力涡轮10的分布式系统、在支承系统14上、在风场内和/或在远程控制中心处。风力涡轮控制器36包括处理器40，其配置成执行本文所述的方法和/或步骤。此外，本文所述的许多其它构件包括处理器。
39.如本文所用，用语“处理器”不限于本领域中称为计算机的集成电路，而是广泛地指代控制器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器（plc）、专用集成电路和其它可编程电路，并且这些用语在本文可互换使用。应当理解，处理器和/或控制系统还可包括存储器、输入通道和/或输出通道。
40.图2是风力涡轮10的一部分的放大截面视图。在示例中，风力涡轮10包括机舱16和可旋转地联接到机舱16的转子18。更确切地说，转子18的毂20由主轴44、变速箱46、高速轴48和联接件50可旋转地联接到定位于机舱16内的发电机42。在示例中，主轴44至少部分地与机舱16的纵向轴线（未示出）同轴设置。主轴44的旋转驱动变速箱46，变速箱随后通过将转子18和主轴44的相对慢的旋转移动转换成高速轴48的相对快的旋转移动来驱动高速轴
48。后者借助于联接件50连接到发电机42以用于生成电能。此外，变压器90和/或合适的电子器件、开关和/或逆变器可布置在机舱16中，以便将由发电机42生成的具有400v至1000v之间的电压的电能转换成具有中压（10-35千伏）的电能。所述电能经由功率线缆160从机舱16传导到塔架100中。
41.变速箱46、发电机42和变压器90可由机舱16的主支承结构框架支承，该主支承结构框架可选地体现为主框架52。变速箱46可包括变速箱壳体，该变速箱壳体由一个或多个转矩臂103连接到主框架52。在示例中，机舱16还包括主前支承轴承60和主后支承轴承62。此外，发电机42可由分离支承装置54安装到主框架52，具体是以便防止发电机42的振动引入到主框架52中并从而引起噪声发射源。
42.可选地，主框架52构造成承载由转子18和机舱16的构件的重量以及由风和旋转负载引起的全部负载，并且进一步将这些负载引入到风力涡轮10的塔架100中。转子轴44、发电机42、变速箱46、高速轴48、联接件50和任何相关联的紧固、支承和/或固定装置（包括但不限于支承件52和前支承轴承60和后支承轴承62）有时称为传动系64。
43.机舱16还可包括偏航驱动机构56，该偏航驱动机构可用于使机舱16并从而也使转子18围绕偏航轴线38旋转，以控制转子叶片22相对于风向28的投影。
44.为了相对于风向28适当地定位机舱16，机舱16还可包括至少一个气象测量系统，该气象测量系统可包括风向标和风速计。气象测量系统58可向风力涡轮控制器36提供信息，该信息可包括风向28和/或风速。在示例中，变桨系统32至少部分地布置为毂20中的变桨组件66。变桨组件66包括一个或多个变桨驱动系统68和至少一个传感器70。每个变桨驱动系统68联接到相应的转子叶片22（在图1中所示），以用于沿变桨轴线34调节转子叶片22的桨距角。图2中仅示出了三个变桨驱动系统68中的一个。
45.在示例中，变桨组件66包括至少一个变桨轴承72，该变桨轴承联接到毂20且到相应的转子叶片22（在图1中所示），以用于使相应的转子叶片22围绕变桨轴线34旋转。变桨驱动系统68包括变桨驱动马达74、变桨驱动变速箱76和变桨驱动小齿轮78。变桨驱动马达74联接到变桨驱动变速箱76，使得变桨驱动马达74向变桨驱动变速箱76施加机械力。变桨驱动变速箱76联接到变桨驱动小齿轮78，使得变桨驱动小齿轮78由变桨驱动变速箱76旋转。变桨轴承72联接到变桨驱动小齿轮78，使得变桨驱动小齿轮78的旋转引起变桨轴承72的旋转。
46.变桨驱动系统68联接到风力涡轮控制器36，以用于在接收到来自风力涡轮控制器36的一个或多个信号时调整转子叶片22的桨距角。在示例中，变桨驱动马达74是使变桨组件66能够如本文所述那样起作用的由电功率和/或液压系统驱动的任何合适的马达。备选地，变桨组件66可包括任何合适的结构、构造、布置和/或构件，如但不限于液压缸、弹簧和/或伺服机构。在某些实施例中，变桨驱动马达74由从毂20的转动惯量和/或将能量供应至风力涡轮10的构件的存储能源（未示出）提取的能量驱动。
47.变桨组件66还可包括一个或多个变桨控制系统80，以用于在特定优先情形的情况下和/或在转子18超速期间根据来自风力涡轮控制器36的控制信号来控制变桨驱动系统68。在示例中，变桨组件66包括至少一个变桨控制系统80，该变桨控制系统通信地联接到相应变桨驱动系统68，以用于独立于风力涡轮控制器36控制变桨驱动系统68。在示例中，变桨控制系统80联接到变桨驱动系统68且到传感器70。在风力涡轮10的正常操作期间，风力涡
轮控制器36可控制变桨驱动系统68以调整转子叶片22的桨距角。
48.根据实施例，发电机84（例如包括电池、电容器（因此字母）或由毂20的旋转驱动的发电机）布置在毂20处或毂内，并且联接到传感器70、变桨控制系统80且到变桨驱动系统68来向这些构件提供电源。在示例中，发电机84在风力涡轮10的操作期间向变桨组件66提供连续的电源。在备选实施例中，发电机84仅在风力涡轮10的电功率损失事件期间提供功率至变桨组件66。电功率损失事件可包括电网损失或下降、风力涡轮10的电气系统的故障和/或风力涡轮控制器36的故障。在电功率损失事件期间，发电机84操作成提供电功率至变桨组件66，使得变桨组件66可在电功率损失事件期间操作。
49.在示例中，变桨驱动系统68、传感器70、变桨控制系统80、线缆和发电机84各自定位在由毂20的内表面88限定的腔86中。在备选实施例中，所述构件相对于毂20的外表面定位，并且可直接地或间接地联接到外表面。
50.图3a-3d示意性地示出了包括多个辅助风能转换器的风力涡轮的示例。图3a示意性地示出了朝向风能转换器供应空气流的空气导管。图3b示出了机舱的顶部附近以顶部视图的截面。图3c示出了布置在机舱的顶部附近的多个辅助风能转换器。图3d示意性地示出了以纵向竖直平面的截面视图（左上）、以横向竖直平面的截面视图（右上）和截面顶部视图。本公开的所有示例都可在海上和陆上的风力涡轮和风场两者中使用。
51.在本公开的一个方面，提供了一种风力涡轮10，其包括塔架100、安装在塔架100上的机舱16和具有多个叶片22的风力涡轮转子18。风力涡轮进一步包括与风力涡轮转子18操作性地联接的风力涡轮发电机42。风力涡轮10进一步包括与机舱16布置在一起的一个或多个辅助风能转换器140。辅助风能转换器140示为嵌入机舱中。
52.在该示例中，辅助风能转换器140可形成机舱的顶板的一部分。该示例的辅助风能转换器140可具有转子平面，该转子平面基本上平行于它们所附接到的机舱的部分。
53.风力涡轮发电机42在本文中可视为风力涡轮的主发电机。主发电机配置成将风力涡轮转子的机械能转换成电能。电能可例如通过功率电子转换器和主变压器输送至电网。转子18可相对于机舱16（内部布置的框架）可旋转地安装（例如，见图1）。
54.辅助风能转换器140也由空气流驱动并且还包括具有叶片或导叶的转子，以便在由空气流驱动时旋转。然而，辅助风能转换器140比风力涡轮转子小得多。辅助风能转换器可构造为驱动对应的（辅助）发电机。由辅助发电机提供的电能并非肯定要输送至电网。相反，由辅助发电机提供的电能可提供至能量存储元件并且还特别地提供至辅助系统。这样的辅助系统可包括加热系统、冷却系统、信标、通信装置、变桨系统、偏航系统以及其它。用语辅助风能转换器和较小风力涡轮在本文中可互换使用。
55.在图3的示例中，辅助风能转换器140由机舱的护罩120覆盖。护罩可由任何类型的合适的盖或覆盖物形成。在这方面，机舱可视为具有双顶板。机舱的第一顶板封闭机舱的内壳体。第二顶板由护罩形成。风通道150可布置在第一顶板和第二顶板之间。在其它示例中，机舱可具有双侧壁，其中风通道150可布置在两个侧壁之间。
56.在示例中，一个或多个风通道150可设在护罩120和机舱的其余部分之间。在图3的示例中，风通道150可具有进入口152和流出口154。进入口152可形成具有向内逐渐减小的截面的风通道的入口，即风通道150的尺寸从进入口点朝向风通道150的中心部分156减小。流出口154可形成具有逐渐增加的截面的风通道的出口，即风通道的尺寸具有逐渐增加的
截面，即从风通道的中心部分156到流出口点。
57.在图3的示例中，辅助风能转换器140不直接由流过风通道150的风驱动，但在其它示例中可能是这种情况。风通道的变化截面意味着当风流过风通道150时，风速在风通道的最窄部分中增加。风速的增加意味着由于伯努利原理，风通道的窄（最窄）部分中的静压较低。当流体流过通道的收缩部分（或扼流部）时导致的流体压力降低也称为文丘里效应。
58.风力涡轮10可包括空气导管124，或从入口122延伸到出口或多个出口的空气流系统。出口可布置在机舱处。入口可与风力涡轮的塔架布置在一起。在其它示例中，入口可布置在风力涡轮的不同位置处，例如在塔架的不同高度处，与过渡件一起或在过渡件处，与机舱一起或在其它地方。一个或多个辅助风能转换器140布置在入口122与出口之间。在图3的示例中，辅助风能转换器140配置成由从机舱的内部朝向机舱的外部的空气流驱动。当空气流通过空气导管124时，其可在风力涡轮的不同部分中提供冷却。
59.按照图3a的示例，空气导管可从风力涡轮塔架的底部延伸到机舱。空气导管可进一步在竖直通道127中沿机舱的后（顺风）端延伸。在该示例中，阀128可布置在竖直通道127中以控制通过空气导管的流速，和/或通过空气导管的路线。在其它示例中，空气导管可沿可能需要冷却的某些构件（例如，如电构件）布置或在其附近布置。
60.在所示的示例中，空气导管然后在空气导管的基本上水平的部分141中向前延伸（到机舱的逆风侧）。到辅助风能转换器的多个进入口可沿基本水平的部分141布置。
61.如图3d中最容易可见，随着风流过风通道150，由于前面提到的文丘里效应，故在辅助风能转换器140的一侧上产生了低压。可建立从转换器140的进入口142到流出口的空气流。朝向进入口142的空气流可来自风力涡轮的内部。转换器140的流出口可由风通道150的中心部分156形成。
62.在该示例中，从机舱的内部朝向机舱的外部的空气流因此可由文丘里效应引起。随着空气流通过辅助风能转换器140，转换器开始旋转。辅助风能转换器140操作性地联接到辅助发电机以将转换器140的机械能转换成电能。
63.即使通过风能转换器140的空气流可主要由文丘里效应驱动，附加的流动可由风力涡轮塔架的烟囱效应提供。空气导管124的入口可布置在风力涡轮的底部处或附近，以改善该烟囱效应。烟囱效应是由空气浮力导致的空气进出建筑物、烟囱或塔架的移动。浮力可由于例如由温度和湿度差异导致的空气密度差异而出现。
64.在一些示例中，空气导管可包括一个或多个阀128以控制空气导管中的空气流，并且特别地空气导管内的路线。阀在本文中可视为调节、引导或控制流体流的任何元件或装置。一个或多个阀可用于将空气引导至辅助风能转换器中的一个或多个并远离其它辅助风能转换器。绕过一些辅助转换器或将空气流朝向一些辅助转换器集中可例如取决于风况，并且特别地取决于盛行的来风方向。
65.在示例中，辅助风能转换器中的一个或多个与机舱的侧壁布置在一起。参考图3b，转换器140中的一个或多个可与机舱的第一侧壁16a布置在一起。其它转换器140可与机舱的相对侧壁16b布置在一起。与侧壁16a、16b中的每一个布置在一起的转换器的数量可不同或可相同。仍然参考图3b，一个或多个辅助风能转换器140可布置在机舱的后部16c（下游端）附近。另外，一个或多个辅助风能转换器140可布置在机舱的前部16d（上游端）附近。
66.辅助风能转换器可形成机舱的侧壁和/或顶板的一部分。
67.取决于盛行的风况，一些辅助风能转换器可为可操作的，而其它的则不是。
68.阀也可用于防止通道中的空气流。即，如果认为不需要操作辅助风能转换器（例如，当风力涡轮正常连接到电网时），则可通过关闭空气流通道中的一个或多个阀来中断其操作。
69.过滤器或其它净化系统可布置在入口122处或沿空气通道124布置。
70.参考图3c，辅助风能转换器中的一个或多个可布置在机舱的顶部处或附近。机舱16可形成保护如发电机、功率电子转换器和变速箱（如果存在）的构件的壳体。护罩120可从机舱的主壳体偏移以提供护罩120与主壳体之间的风流。
71.在示例中，辅助风能转换器包括辅助发电机和连接到辅助发电机的电子转换器。辅助发电机可嵌入辅助风能转换器的叶轮中。
72.在备选示例中，驱动辅助风能转换器的空气流布置成从辅助风能转换器的进入口到辅助风能转换器的流出口，其中辅助风能转换器的进入口和流出口布置在机舱的外部。也就是说，在这些示例中，驱动辅助风能转换器的空气流未布置成从风力涡轮（并且具体地机舱）的内部到风力涡轮的外部。在这些示例中的一些中，空气流的至少一部分可从辅助风能转换器的流出口再循环到进入口。
73.在一些示例中，辅助风能转换器可配置成作为用于驱动空气流的马达来操作。在一种可能的实施方式中，辅助风能转换器可选择性地作为马达受到驱动，即连接到辅助风能转换器的辅助发电机可充当马达以将辅助风能转换器作为风扇驱动。在不需要从辅助风能转换器产生能量并且在风力涡轮的一些部分中需要冷却或增强冷却时，可通过将辅助风能转换器作为风扇驱动来建立额外的冷却空气流。可提供控制系统来控制空气导管中的阀并选择性地驱动辅助风能转换器。空气流可为前述文丘里效应、烟囱效应和由辅助风能转换器提供的吸力的组合。
74.在本公开的一个方面，提供了一种用于提供功率至风力涡轮10的辅助系统的方法。该方法包括风在机舱16的护罩内流动以引发空气流通过与机舱16布置在一起的一个或多个辅助风能转换器140。该方法进一步包括将辅助风能转换器140的机械能转换成电能，并且将辅助风能转换器140的电能的至少一部分提供至风力涡轮的辅助系统且/或至能量存储元件。
75.在示例中，通过一个或多个辅助风能转换器的空气流可基本上垂直于引发空气流的风流。
76.在示例中，可连续执行这样的方法，包括在正常操作期间。在其它示例中，可在检测到失去与电网的连接时执行这样的方法。例如，风力涡轮控制器或风场控制器可做出这样的确定。响应于从电网断开连接，辅助风能转换器中的一个或多个可变得可操作。例如，风力涡轮控制器可控制沿风力涡轮内的空气通道的阀打开，并允许空气流朝向对应的辅助风能转换器。
77.图4示意性地示出了可如何将电功率供应至风力涡轮的辅助系统的示例。图4示出了多个辅助风能转换器（“较小风力涡轮”）140。辅助发电机148与这些较小涡轮中的每一个操作性地连接。辅助发电机148可产生ac或dc功率。转换器146可将由发电机148输送的ac或dc功率转换成dc功率以输送至dc总线160。
78.在这些示例中，单个dc总线160可为所有辅助风能转换器140所共用。一部分电能
可从dc总线160提供至辅助系统。一些辅助系统169可能需要ac电源。dc/ac逆变器166可将来自dc总线160的dc功率转换成用于辅助系统169的ac功率。一些辅助系统168可能需要dc功率，其可直接从dc总线160输送。
79.在正常操作中，可确保从电网200至dc总线的功率，该电网可为风场电网。ac/dc转换器210可布置在电网200与dc总线160之间。
80.在一些示例中，该方法可包括将辅助风能转换器140的电能的另一部分提供至能量存储元件。如图4中所示，风力涡轮可包括一个或多个超级电容（“超级电容器”）172，和/或一个或多个电池174。超级电容172和电池可形成用于一些辅助系统的备用电源。当失去与电网的连接时，超级电容172、电池174或其它能量存储元件可提供功率至辅助系统至少一段时间。利用如本文所述的系统和方法，由于来自辅助风能转换器的能量供应，故可减少确保重要辅助系统连续操作所需的能量存储量。如前所述，能量供应可能是在整个操作过程中连续的和/或在与电网断开连接的情况下选择性的。
81.当辅助风能转换器140可操作时，来自辅助风能转换器140的部分电功率可转移到能量存储元件。
82.如图4中所示，多个保护元件（保险丝、开关以及其它）可布置在图4中所示的电路中。
83.在本公开的另一方面，提供了一种风力涡轮，其包括布置在风力涡轮塔架的顶部上的机舱、操作性地联接到主发电机的具有多个叶片的风力涡轮转子以及一个或多个辅助系统。风力涡轮可进一步包括与机舱布置在一起的第一辅助风能转换器，其中第一辅助风能转换器与辅助发电机操作性地联接。辅助发电机配置成在风力涡轮与电网断开连接时提供电功率至辅助系统中的一个或多个。
84.在一些示例中，较小风力涡轮可构造成由从机舱的内部朝向机舱的外部的空气流驱动。
85.在一些示例中，从机舱的内部朝向机舱的外部的空气流可由机舱的护罩内的风流的文丘里效应引起。在示例中，空气流通道可设在风力涡轮的入口与机舱处的出口之间，并且其中入口布置在风力涡轮的塔架中。
86.在一些示例中，风力涡轮可进一步包括用于提供电功率至辅助系统的电池和/或超级电容。
87.在本公开的范围内，辅助风能转换器可具有多种形状和尺寸。在一些示例中，可使用双向韦尔斯涡轮。在一些示例中，辅助风能转换器可取决于文丘里效应。在其它示例中，辅助风能转换器可由风流直接驱动。在示例中，辅助风能转换器的转子按直径可为例如50cm至2米。在示例中，辅助风能转换器的数量可在2到20个之间，并且更具体地在4到10个之间。辅助风能转换器的额定功率将取决于转换器的截面面积，且取决于通过转换器的标称流速。
88.本书面描述使用了示例来公开本发明，包括优选实施例，且还使本领域的任何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，以及执行任何并入的方法。本发明的专利范围由权利要求书限定，且可包括本领域的技术人员想到的其它示例。如果这样的其它实施例具有并非不同于权利要求书的书面语言的结构元件，或如果它们包括与权利要求书的书面语言无实质差别的等同结构元件，则这样的其它示例意图在权利要求书的范
围内。来自所述各种实施例的方面以及用于各个这样的方面的其它已知等同物可由本领域的普通技术人员混合和匹配，以构成根据本技术的原理的附加实施例和技术。如果与附图有关的参考标记放在权利要求书中的括号中，则它们仅用于试图增加权利要求书的可理解性并且不应被解释为限制权利要求书的范围。