專利名稱：風(fēng)力渦輪機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力渦輪機。
背景技術(shù)：
如所公知的，風(fēng)力渦輪機裝配(built up)在發(fā)電機附近，所述發(fā) 電機位于支架頂部的殼體中并通過具有螺旋槳葉片的轉(zhuǎn)子經(jīng)由所述殼 體中的傳動裝置驅(qū)動，所述轉(zhuǎn)子通過風(fēng)力驅(qū)動。具體地，本發(fā)明涉及以下類型的風(fēng)力渦輪機，即所述風(fēng)力渦輪機 設(shè)置有具有可調(diào)節(jié)入射角的螺旋槳葉片的轉(zhuǎn)子，所述螺旋槳葉片以這 種可以圍繞其縱向軸線旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子上，并且所述螺旋 槳葉片設(shè)置有驅(qū)動裝置和用于所述驅(qū)動裝置的主控制裝置，以起到用 于調(diào)節(jié)所述入射角的測量參數(shù)的作用。其中對螺旋槳葉片的入射角進行調(diào)節(jié)以控制渦輪機的輸出或旋轉(zhuǎn) 速度，并可能總體上及部分地提供用于風(fēng)力渦輪機的柔性結(jié)構(gòu)的主動 阻尼。主動阻尼可以限制風(fēng)力渦輪機的主部件的彎曲度和變形，以及負載。對于螺旋槳葉片的入射角，可以對每個分離的螺旋槳葉片單獨進 行調(diào)節(jié)，或同時對所有的螺旋槳葉片進行調(diào)節(jié)?？刂蒲b置對一個或若干傳感器的信號做出反應(yīng)以測量一個或若干 參數(shù)，如螺旋槳葉片的角設(shè)定、輸出、轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度、葉片或轉(zhuǎn)子的負載、渦輪機的加速度等?？刂蒲b置通常是部分伺服控制裝置，其將過濾及處理與否的測量 信號用作與設(shè)定的理想值比較的反饋。風(fēng)力渦輪機通常由具有非線性負載或建造特征的部件構(gòu)成，如螺 旋槳葉片、轉(zhuǎn)子和傳動裝置之間的連接裝置、殼體、殼體和支架之間 的連接裝置、傳動部件等。已知的是具有非線性特征的部件的構(gòu)造表現(xiàn)不同于具有被稱為線 性部件的構(gòu)造。非線性構(gòu)造典型的可具有一個以上扭曲模式(distortion mode)或 振動模式，并且涉及的平衡模式在啟動時依靠初始條件?；煦缋碚撨€教導(dǎo)我們當存在用于這種構(gòu)造的奇異吸引子(strange attractor)時，其也被稱為無限遠吸引子，所述構(gòu)造將變得不穩(wěn)定。這種奇異吸引子的存在會導(dǎo)致所述構(gòu)造的運轉(zhuǎn)的突然變化，從而 導(dǎo)致部件的彎曲度和變形會突然需要非常高的幅度。'然而，在大多數(shù)實際的構(gòu)造中，將存在對負載足夠的干擾，以防 止具有奇異吸引子以及稱為"藍天災(zāi)難(Blue-Sky Catastrophe)"的情況的實際出現(xiàn)。然而，在風(fēng)力渦輪機的情況下，特別是當風(fēng)況相對較穩(wěn)定時，如 在寬闊海中設(shè)有風(fēng)力渦輪機的情況下，這種現(xiàn)象出現(xiàn)的危險是實際存 在的。另外，如今大多數(shù)風(fēng)力渦輪機具有可變的旋轉(zhuǎn)速度，從而增大了轉(zhuǎn)子以接近臨界值的旋轉(zhuǎn)速度轉(zhuǎn)動的危險，例如以至于發(fā)生非期望的 共振現(xiàn)象。為了避免發(fā)生所述現(xiàn)象，正在開發(fā)這樣的系統(tǒng)以通過螺旋槳葉片 的入射角的主動控制來主動抑制彎曲和變形。然而，操作入射角控制的難點在于傳感器的級別及其信號的傳送， 并且事實上很難基于這些信號來預(yù)測不穩(wěn)定狀況是否馬上出現(xiàn)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明旨在通過對螺旋槳葉片的入射角的控制克服上述和其它的 缺點并提供一種簡單的方案，以減小面臨由于奇異吸引子的出現(xiàn)引起 的情況的危險，為此所涉及的控制可與現(xiàn)有的控制結(jié)合。為此目的，本發(fā)明涉及一種風(fēng)力渦輪機，所述風(fēng)力渦輪機設(shè)置有 具有螺旋槳葉片的轉(zhuǎn)子，所述螺旋槳葉片具有可調(diào)節(jié)的入射角，并且 以能夠圍繞其縱向軸線旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子上，并且所述螺旋 槳葉片設(shè)置有驅(qū)動裝置和主控制裝置，以對作為測量的參數(shù)的函數(shù)的 所述入射角進行調(diào)節(jié)，其中，所述風(fēng)力渦輪機設(shè)置有輔助控制裝置， 所述輔助控制裝置將根據(jù)預(yù)定算法與所述主控制裝置相關(guān)地改變所述 入射角。這樣，通過使螺旋槳葉片的入射角以預(yù)定的理想方式改變以強制 對風(fēng)力渦輪機的負載模式進行干擾而可以容易地避免上述災(zāi)難情況。 構(gòu)造或部分構(gòu)造的共振的發(fā)生以及構(gòu)造或部分構(gòu)造開始移向奇異吸引 子的現(xiàn)象因而能被避免。這樣還可以防止或抑制某些共振現(xiàn)象。輔助控制裝置的預(yù)定設(shè)定使入射角以連續(xù)方式在至少兩個穩(wěn)定風(fēng)況的時期改變。使入射角在葉片每次處于的角度的作用點周圍改變小角度(如r的級別)通常是足夠的。入射角的輔助控制能根據(jù)預(yù)設(shè)的系統(tǒng)或推測函數(shù)，例如周期性函 數(shù)，或根據(jù)已執(zhí)行推測元素的預(yù)設(shè)算法設(shè)定，為此入射角的輔助控制 的頻率不同于預(yù)設(shè)的臨界值。輔助控制不需要任何從傳感器的輸入。所述輔助控制裝置可完全獨立于所述主控制裝置并且例如疊加在 所述主控制上，從而主控制裝置和輔助控制裝置可以經(jīng)由一個或同一 個驅(qū)動裝置獲得。


為了更好地解釋本發(fā)明的特征，根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機的以下 優(yōu)選實施方式參考附圖將僅僅作為實例、而不以任何形式限制地進行描述，在所述附圖中圖l示意性地描繪了根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機； 圖2以放大的尺寸描繪了由圖1中的F2表示的部分。
具體實施方式
圖1表示出的風(fēng)力渦輪機1主要包括支架2，在所述支架2上設(shè)置有 殼體3或稱為"吊艙"的裝置，所述吊艙可圍繞豎直軸線旋轉(zhuǎn)。在殼體3中設(shè)置有發(fā)電機4，所述發(fā)電機4通過具有螺旋槳葉片7的 轉(zhuǎn)子6經(jīng)由殼體3中的傳動裝置驅(qū)動，所述轉(zhuǎn)子6通過風(fēng)力驅(qū)動以產(chǎn)生環(huán) 保的電能。螺旋槳葉片7通過軸承8設(shè)置在轉(zhuǎn)子6上，從而所述螺旋槳葉片7可 以圍繞其縱向軸線旋轉(zhuǎn)，如圖2示意性地描繪，所述螺旋槳葉片7設(shè)置有能夠設(shè)定或調(diào)節(jié)螺旋槳葉片7的入射角的驅(qū)動裝置9，從而在給定的實例中每個螺旋槳葉片7具有其自己的驅(qū)動裝置9，但所述驅(qū)動裝置9也 可以是共用的。風(fēng)力渦輪機1進一步設(shè)置有用于調(diào)節(jié)螺旋槳葉片7的入射角的上述 驅(qū)動或驅(qū)動裝置9的主控制裝置10，由此所述主控制裝置10可以以已知 的方式，確保例如轉(zhuǎn)子6的旋轉(zhuǎn)速度或所產(chǎn)生的電能保持恒定。這通常是通過伺服機構(gòu)實現(xiàn)的，為此主控制裝置10從某些傳感器 接收信號以測量或計算旋轉(zhuǎn)速度、電能等，為了簡單起見這些傳感器 在附圖中并未描繪出。一旦存在特定的風(fēng)力或負載干擾等時，主控制裝置將調(diào)節(jié)螺旋槳 葉片的入射角以抵消所述干擾。根據(jù)本發(fā)明，風(fēng)力渦輪機1裝備有附加的輔助控制裝置11，所述 輔助控制裝置11確保除了主控制裝置10的角度設(shè)定之外，螺旋槳葉 片7的入射角優(yōu)選地根據(jù)預(yù)設(shè)的系統(tǒng)或推測函數(shù)，例如是周期性函數(shù)， 或根據(jù)執(zhí)行推測元素的預(yù)設(shè)算法以小角度變化連續(xù)地進行調(diào)節(jié)。這樣，除了保持恒定旋轉(zhuǎn)速度或電能等而對入射角進行的通常設(shè) 定之外，還將執(zhí)行小角度變化，從而在渦輪機或其部件的負載模式提 供需要的小的干擾，所述小的干擾足以避免介紹部分中描述的非期望 的效果。可以清楚的是輔助控制裝置11能完全獨立于任何輸入裝置、任何 用于主控制裝置10的傳感器進行工作，從而所述控制裝置10和11可 以完全彼此獨立地發(fā)揮作用，因而輔助控制裝置可以完全獨立于可能 的外部干擾，如風(fēng)況、消耗的電能的變化等，從而進行工作。由此，輔助控制裝置11在穩(wěn)定的風(fēng)況下同樣并且特別地保持有效。同樣清楚的是輔助控制裝置11可以依靠出現(xiàn)的某些情況，為此并 不排除例如輔助控制裝置11僅僅在風(fēng)況穩(wěn)定至一定程度的時段中是可 起作用的。盡管主控制裝置IO和輔助控制裝置11在附圖中描繪為單個部件， 但是并不排除并且甚至很可能將兩個控制裝置10和11組合在一個控 制裝置中。螺旋槳葉片7的角設(shè)定必須通過第二控制器11控制的度數(shù)以實驗 的方式作為各種類型風(fēng)力渦輪機1及風(fēng)力渦輪機1所處地點的主要的 風(fēng)況的函數(shù)來確定。盡管所有的螺旋槳葉片7優(yōu)選地設(shè)置有用于入射角的輔助控制裝 置11，然而并不排除僅僅有限數(shù)量的這些螺旋槳葉片7設(shè)置有這種控制裝置。還可以提供所有螺旋槳葉片7共用的輔助控制裝置ll，或相反的， 對每個螺旋槳葉片7提供其自己的第二控制器11。本發(fā)明并不限于作為實例描述以及在附圖中描繪的實施方式；相 反，根據(jù)本發(fā)明的這種風(fēng)力渦輪機可以制成各種形狀和尺寸，而仍然 保持在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)力渦輪機，所述風(fēng)力渦輪機設(shè)置有轉(zhuǎn)子(6)，在所述轉(zhuǎn)子(6)上設(shè)置有具有可調(diào)節(jié)的入射角的螺旋槳葉片(7)，使得所述螺旋槳葉片能夠繞其縱向軸線旋轉(zhuǎn)，并且所述螺旋槳葉片(7)設(shè)置有驅(qū)動裝置(9)和主控制裝置(10)，以調(diào)節(jié)作為所測量的參數(shù)的函數(shù)的所述入射角，其特征在于，所述風(fēng)力渦輪機設(shè)置有輔助控制裝置(11)，所述輔助控制裝置(11)將根據(jù)預(yù)定設(shè)定或預(yù)定算法與所述主控制裝置(10)相關(guān)地改變所述入射角。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的風(fēng)力渦輪機，其特征在于，所述輔助控 制裝置(11)的所述預(yù)定設(shè)定使所述入射角連續(xù)地改變。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)力渦輪機，其特征在于，所述輔助 控制裝置(11)的所述預(yù)定設(shè)定使所述入射角小角度地改變。
4，根據(jù)在前權(quán)利要求中任一項所述的風(fēng)力渦輪機，其特征在于， 所述入射角的所述輔助控制裝置根據(jù)預(yù)設(shè)的系統(tǒng)函數(shù)被設(shè)定。
5. 根據(jù)在前權(quán)利要求中任一項所述的風(fēng)力渦輪機，其特征在于， 所述入射角的所述輔助控制裝置根據(jù)預(yù)設(shè)的周期函數(shù)被設(shè)定。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的風(fēng)力渦輪機，其特征在于， 所述入射角的所述輔助控制裝置根據(jù)已經(jīng)實施推測地改變的參數(shù)的預(yù) 設(shè)的算法被設(shè)定。
7. 根據(jù)在前權(quán)利要求中任一項所述的風(fēng)力渦輪機，其特征在于， 所述輔助控制裝置(11)獨立于所述主控制裝置(10)。
8. 根據(jù)在前權(quán)利要求中任一項所述的風(fēng)力渦輪機，其特征在于，所述輔助控制裝置疊在所述主控制裝置上。
9. 根據(jù)在前權(quán)利要求中任一項所述的風(fēng)力渦輪機，其特征在于， 基于時間觀察，所述輔助控制裝置平均起來位于實際作用點的周圍。
10. 根據(jù)在前權(quán)利要求中任一項所述的風(fēng)力渦輪機，其特征在于， 至少一個螺旋槳葉片(7)設(shè)置有用于其入射角的輔助控制裝置(11)。
11. 根據(jù)在前權(quán)利要求中任一項所述的風(fēng)力渦輪機，其特征在于，數(shù)個螺旋槳葉片(7)設(shè)置有用于其入射角的輔助控制裝置(11)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的風(fēng)力渦輪機，其特征在于，數(shù)個螺旋 槳葉片(7)設(shè)置有用于其入射角的共用的輔助控制裝置(11)。
13. 根據(jù)在前權(quán)利要求中任一項所述的風(fēng)力渦輪機，其特征在于， 用于所述入射角的所述輔助控制裝置的頻率不同于預(yù)設(shè)的臨界值。
14. 根據(jù)在前權(quán)利要求中任一項所述的風(fēng)力渦輪機，其特征在于， 所述輔助控制裝置至少在穩(wěn)定的風(fēng)況下啟動。
全文摘要
一種風(fēng)力渦輪機，所述風(fēng)力渦輪機設(shè)置有具有螺旋槳葉片(7)的轉(zhuǎn)子(6)，所述螺旋槳葉片(7)具有可調(diào)節(jié)的入射角，并且以能夠圍繞其縱向軸線旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子(6)上，并且所述螺旋槳葉片(7)設(shè)置有驅(qū)動裝置(9)和主控制裝置(10)，以對作為測量的參數(shù)的函數(shù)的所述入射角進行調(diào)節(jié)，其特征在于，所述風(fēng)力渦輪機設(shè)置有輔助控制裝置(11)，所述輔助控制裝置(11)將根據(jù)預(yù)定設(shè)定與所述主控制裝置(10)相關(guān)地改變所述入射角。
文檔編號F03D7/04GK101265879SQ200810004860
公開日2008年9月17日 申請日期2008年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月6日
發(fā)明者馬賽爾·朱爾斯·瑪麗·德懷爾德 申請人:漢森傳動系統(tǒng)國際公司