專利名稱：風(fēng)力渦輪機(jī)的工作方法、風(fēng)力渦輪機(jī)以及風(fēng)力渦輪機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力渦輪機(jī)的工作方法。本發(fā)明還涉及一種風(fēng)力渦輪機(jī)以及風(fēng)力渦輪機(jī)組。
背景技術(shù)：
惡劣的天氣條件(如，高風(fēng)速)對(duì)暴露的風(fēng)力渦輪機(jī)具有強(qiáng)沖擊，使得由于風(fēng)的過量空氣動(dòng)力功率作用在風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子上而導(dǎo)致在風(fēng)力渦輪機(jī)的組件上很大的載荷。
現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)具有從電網(wǎng)(例如在預(yù)定的停止風(fēng)速)切斷風(fēng)力渦
輪機(jī)，或者高于預(yù)定"滾落(roll off)"風(fēng)速時(shí)與風(fēng)速的增加成比例地減少功率和/或轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速的各種方法。
歐洲專利EP 0847496公開了一種風(fēng)力渦輪機(jī)控制方法，該方法暗示為了有助于風(fēng)力渦輪機(jī)在擴(kuò)展風(fēng)速范圍內(nèi)工作，可以在臨界風(fēng)速以上并且根據(jù)臨界風(fēng)速連續(xù)地降低無(wú)傳動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子速度以及風(fēng)力渦輪機(jī)的功率。
與該技術(shù)有關(guān)的問題是在擴(kuò)展的風(fēng)速范圍內(nèi)，風(fēng)力渦輪機(jī)部件(如，包括傳動(dòng)箱的風(fēng)力渦輪機(jī)的傳動(dòng)裝置)上的載荷可能急劇增加。而且，包括在相對(duì)高風(fēng)速下風(fēng)能的高波動(dòng)的風(fēng)情況可能非常突然地出現(xiàn)并且涉及在如風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)速的極其突然的變化。
在將該方法應(yīng)用于無(wú)傳動(dòng)裝置風(fēng)力渦輪機(jī)中時(shí)，風(fēng)能的波動(dòng)可能會(huì)不那么嚴(yán)重，然而與包括傳動(dòng)裝置的風(fēng)力渦輪機(jī)有關(guān)的應(yīng)用卻是非常有問題的，這是由于當(dāng)超過某一點(diǎn)(如25m/s)，能量中可能的波動(dòng)急劇地增加，風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子速度相對(duì)于風(fēng)速的增加而連續(xù)的降低可能要求所述控制非?？?。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種沒有上述缺點(diǎn)的在強(qiáng)風(fēng)條件下風(fēng)力渦輪機(jī)的有益的工作方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力渦輪機(jī)在高于預(yù)定風(fēng)速時(shí)的工作方法，該方法包括在風(fēng)力渦輪機(jī)的一個(gè)或更多個(gè)控制參數(shù)的基準(zhǔn)設(shè)定點(diǎn)曲線的容許帶內(nèi)操作所述控制參數(shù)的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的有益實(shí)施方式，軟控制(策略)可以應(yīng)用到風(fēng)力渦輪機(jī)及其部件需要溫和調(diào)節(jié)的環(huán)境中，以及風(fēng)力渦輪機(jī)的部件經(jīng)受恒定的高載荷或者甚至相對(duì)于風(fēng)速的增加而增加的載荷的環(huán)境中。
通過允許在設(shè)定點(diǎn)或設(shè)定點(diǎn)曲線的容許帶內(nèi)操作控制參數(shù)，確保了當(dāng)風(fēng)的過量空氣動(dòng)力轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)速時(shí)，使由產(chǎn)生的功率減小而造成的風(fēng)力渦輪機(jī)部件上載荷(如，傳動(dòng)裝置中的轉(zhuǎn)矩)的突然改變/增加最小化。轉(zhuǎn)速增加之后，風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子速度控制器能夠控制轉(zhuǎn)速保持在轉(zhuǎn)速的所述容許帶內(nèi)。
因此，確保了使由于參數(shù)改變(如，風(fēng)速變化)造成的對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)部件上的載荷的影響最小化并且更加持久地保持該影響。
在本發(fā)明的一個(gè)方面中，所述控制參數(shù)是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。因此，確保了根據(jù)控制策略操作風(fēng)力渦輪機(jī)的重要參數(shù)，所述參數(shù)對(duì)于施加在風(fēng)力渦輪機(jī)部件上的載荷是至關(guān)重要的。因此，進(jìn)一步確保了風(fēng)力渦輪機(jī)部件上的載荷能夠被控制在非疲勞水平。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，所述控制參數(shù)是風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片中一個(gè)或更多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的槳距角。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，所述一個(gè)或更多個(gè)控制參數(shù)是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速以及風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片中一個(gè)或更多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的槳距角。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，所述控制參數(shù)是產(chǎn)生的功率。
對(duì)所述控制參數(shù)(CP)的操作包括操作所述控制參數(shù)的任意衍生物
(derivative),即，例如，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速能夠通過測(cè)量和處理例如發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、主軸的轉(zhuǎn)速或發(fā)電機(jī)的電輸出等而獲得。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，所述操作控制參數(shù)涉及降低風(fēng)力渦輪機(jī)的控制參數(shù)。因此，確保了風(fēng)力渦輪機(jī)及風(fēng)力渦輪機(jī)部件上的載荷相應(yīng)地降低。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，所述操作控制參數(shù)涉及增大槳距角。在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，所述控制參數(shù)被降低直到使風(fēng)力渦輪機(jī)關(guān)閉的截止風(fēng)速值。因此，確保了對(duì)于低于所述截止值的風(fēng)速而言，風(fēng)力渦輪機(jī)的參數(shù)保持在這些參數(shù)的工作范圍內(nèi)，并且確保了如果由于高風(fēng)速而造成載荷增加到高的等級(jí)則關(guān)閉風(fēng)力渦輪機(jī)。進(jìn)一步確保了在適
合于發(fā)電機(jī)的范圍(如，高于額定發(fā)電機(jī)速度的滑移范圍(slip-range))內(nèi)操作風(fēng)力渦輪機(jī)。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，所述控制參數(shù)以一個(gè)或更多個(gè)臺(tái)階的方式降低。因此獲得簡(jiǎn)單且易實(shí)施的控制策略，確保了在工作值和允許的極限值之間的高距離。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，所述控制參數(shù)連續(xù)地降低。因此，確保了風(fēng)力渦輪機(jī)能夠工作，并且保持連接到公用電網(wǎng)，而且確保了甚至在很高風(fēng)速下也會(huì)產(chǎn)生功率。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，相對(duì)于風(fēng)速、風(fēng)紊流、變槳距行為、一個(gè)或更多個(gè)控制參數(shù)的大小或風(fēng)力渦輪機(jī)部件上的載荷等來改變所述容許帶的寬度。因此，確保了容許帶能夠適用于包括環(huán)境和風(fēng)力渦輪機(jī)的各種參數(shù)的影響的實(shí)際工作情況，此外確保了風(fēng)力渦輪機(jī)部件上的載荷能夠被保持在部件的極限內(nèi)。對(duì)于各種情況，容許帶能夠較窄而產(chǎn)生硬調(diào)節(jié)，而對(duì)于其他情況，容許帶能夠較寬，從而控制參數(shù)可以由于軟調(diào)節(jié)而相對(duì)較大地變化。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，相對(duì)于風(fēng)速、風(fēng)紊流、 一個(gè)或更多個(gè)控制參數(shù)的大小或者變槳距行為等來改變所述容許帶的偏移量。因此，確保了容許帶能夠適用于包括環(huán)境和風(fēng)力渦輪機(jī)的各種參數(shù)的影響的實(shí)際工作情況，此外確保了風(fēng)力渦輪機(jī)部件上的載荷能夠被保持在部件的極限內(nèi)。對(duì)于各種情況，容許帶能夠較窄而導(dǎo)致硬調(diào)節(jié)，而對(duì)于其他情況，容許帶能夠較寬，從而控制參數(shù)可以由于軟調(diào)節(jié)而相對(duì)較大地變化。作為另一個(gè)實(shí)施方式的示例，容許帶對(duì)于設(shè)定點(diǎn)曲線上方的控制參數(shù)而言相對(duì)較窄，即，控制參數(shù)被控制在窄的容許帶內(nèi)，并且用允許控制參數(shù)的相對(duì)小的波動(dòng)的硬調(diào)節(jié)在容許帶內(nèi)通過風(fēng)力渦輪機(jī)控制系統(tǒng)來控制在控制參數(shù)中發(fā)生的波動(dòng)。相反，容許帶對(duì)于設(shè)定點(diǎn)曲線下方的控制參數(shù)是相對(duì)較寬的，即，控制參數(shù)被控制在寬的容許帶內(nèi)，并且用允許控制參數(shù)的相對(duì)寬波動(dòng)的軟調(diào)節(jié)在容許帶內(nèi)通過風(fēng)力渦輪機(jī)控制系統(tǒng)來控制在控制參數(shù)中發(fā)生的波動(dòng)。對(duì)于其他實(shí)施方式，容許帶對(duì)于設(shè)定點(diǎn)曲線上方的控制參數(shù)是相對(duì)較寬的，而對(duì)于設(shè)定點(diǎn)曲線下方的控制參數(shù)是相對(duì)較窄的。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，相對(duì)于風(fēng)速、風(fēng)紊流、 一個(gè)或更多個(gè)控制參數(shù)的大小或變槳距行為等來改變所述容許帶的斜率。因此，確保了控制參數(shù)相對(duì)于如風(fēng)速的增加而降低的速率可以根據(jù)各種參數(shù)而改變。此外確保了斜率相對(duì)于風(fēng)速可以是非線性的(如指數(shù)的，對(duì)數(shù)的，或者高階函數(shù)的)，或者斜率可以是非連續(xù)的(如，臺(tái)階式)。對(duì)于一個(gè)實(shí)施方式，容許帶的寬度在高風(fēng)速下比針對(duì)低風(fēng)速基本上更寬，并且對(duì)于本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，低風(fēng)速下的容許帶比高風(fēng)速下的容許帶基本上更寬。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，所述設(shè)定點(diǎn)曲線是可變的，并且所述設(shè)定點(diǎn)曲線是基于風(fēng)力渦輪機(jī)的工作條件(如，風(fēng)速、風(fēng)紊流、 一個(gè)或更多個(gè)控制參數(shù)的大小或變槳距行為等)確定的。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，如果測(cè)得的控制參數(shù)達(dá)到或接近達(dá)到所述容許帶的極限，則更改所述設(shè)定點(diǎn)曲線。因此，確保了風(fēng)力渦輪機(jī)可以在部件的安全等級(jí)工作，并且確保了控制策略適用于實(shí)際工作情況。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，在比所述預(yù)定風(fēng)速值低的預(yù)定風(fēng)速處，引入了所述容許帶的上限和下限。因此，甚至在相對(duì)較高的風(fēng)速值處，也允許所述風(fēng)力渦輪機(jī)控制參數(shù)在預(yù)定極限內(nèi)以受控的方式改變。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，所述預(yù)定風(fēng)速是基于實(shí)際風(fēng)速測(cè)量的平均值而建立的值。通過基于實(shí)際風(fēng)速測(cè)量的平均值來操作風(fēng)力渦輪機(jī)，確保了建立風(fēng)力渦輪機(jī)的穩(wěn)定控制以及風(fēng)力渦輪機(jī)控制器的設(shè)定點(diǎn)并不是以與高頻波動(dòng)的風(fēng)速有關(guān)的高頻率連續(xù)地改變。此外確保了對(duì)于例如具有高波動(dòng)或紊流分量的強(qiáng)風(fēng)條件下的風(fēng)，使 由于積極的控制策略所造成的風(fēng)力渦輪機(jī)部件上的載荷最小化。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，根據(jù)對(duì)風(fēng)的預(yù)測(cè)限定所述預(yù)定風(fēng)速。因 此，確保了可以建立風(fēng)力渦輪機(jī)的合適控制模式和控制參數(shù)，并且適合 于未來的天氣情況，這反過來確?？梢允癸L(fēng)力渦輪機(jī)上的載荷最小化。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，所述預(yù)定風(fēng)速取決于風(fēng)的波動(dòng)。因此， 確保了當(dāng)風(fēng)的波動(dòng)在風(fēng)力渦輪機(jī)部件的疲勞載荷以及降低的壽命中起 很大的作用時(shí)，在具有風(fēng)的高波動(dòng)分量的地點(diǎn)或風(fēng)情況下，風(fēng)力渦輪機(jī) 可以更早地建立更安全的控制模式或策略。
本發(fā)明還涉及風(fēng)力渦輪機(jī)以及風(fēng)力渦輪機(jī)組。


下面將參照

本發(fā)明，其中
圖1示例了從正面觀看時(shí)的大型現(xiàn)代風(fēng)力渦輪機(jī)；
圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的應(yīng)用于連續(xù)降低
直到截止風(fēng)速值的設(shè)定點(diǎn)曲線的容許帶；
圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的應(yīng)用于直到截止 風(fēng)速的臺(tái)階式降低的設(shè)定點(diǎn)曲線的容許帶；
圖4a示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的應(yīng)用于直到基本 上為0的連續(xù)的設(shè)定點(diǎn)曲線參數(shù)的容許帶；
圖4b示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的應(yīng)用于直到基 本上為0的臺(tái)階式降低的設(shè)定點(diǎn)曲線的容許帶；
圖5a示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的應(yīng)用于設(shè)定點(diǎn)曲 線的相對(duì)窄的容許帶；
圖5b示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的應(yīng)用于設(shè)定點(diǎn)
曲線的相對(duì)寬的容許帶；
圖6a示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的容許帶的偏移； 圖6b示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的容許帶的偏
移；圖7a示意性地示出了對(duì)于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的更改了斜率的容 許帶；
圖7b示意性地示出了對(duì)于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的非線性容許帶； 圖7c示意性地示出了對(duì)于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的在低于預(yù)定風(fēng)速
值的預(yù)定風(fēng)速處引入的容許帶；
圖8示意性地示出了對(duì)于本發(fā)明的各種實(shí)施方式的不同的預(yù)定風(fēng)速
的值；以及
圖9示意性地示出了對(duì)于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的控制圖。 附圖標(biāo)記說明
1 風(fēng)力渦輪機(jī)
2 塔架
3 艙
4 輪榖
5 轉(zhuǎn)子葉片
6 槳距機(jī)構(gòu)
7 低于預(yù)定風(fēng)速的控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)曲線 8、 8a、 8b 高于預(yù)定風(fēng)速的控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)曲線
9 容許帶的上限
10 容許帶的下限 11、 lla、 llb容許帶的寬度 12 控制參數(shù)
具體實(shí)施例方式
圖1示出了具有塔架2以及位于塔架頂部的風(fēng)力渦輪機(jī)艙3的現(xiàn)代 風(fēng)力渦輪機(jī)l。
包括至少一個(gè)葉片(例如，如同所示的3個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片5)的 風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子通過槳距機(jī)構(gòu)6與輪轂(hub) 4連接。各槳距機(jī)構(gòu)包括 葉片軸承和允許葉片變槳距的單個(gè)槳距啟動(dòng)裝置。變槳距處理由包括槳 距控制器的風(fēng)力渦輪機(jī)控制器控制。如圖中所示， 一定級(jí)別以上的風(fēng)將啟動(dòng)轉(zhuǎn)子并使轉(zhuǎn)子在基本垂直于 風(fēng)的方向旋轉(zhuǎn)。如同本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被轉(zhuǎn)變?yōu)橥ǔ?供應(yīng)給公用電網(wǎng)的產(chǎn)生的電力。
風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子經(jīng)受環(huán)境參數(shù)(如，風(fēng)速)中的波動(dòng)，該環(huán)境參 數(shù)中的波動(dòng)反過來導(dǎo)致風(fēng)力渦輪機(jī)控制參數(shù)(如轉(zhuǎn)子速度和/或產(chǎn)生功率) 的波動(dòng)。波動(dòng)是相對(duì)于控制參數(shù)的期望設(shè)定點(diǎn)而言的。由于風(fēng)力渦輪機(jī) 部件具有它們最佳工作的特定工作范圍，因此優(yōu)選地，所導(dǎo)致的波動(dòng)必 須控制在這些工作范圍內(nèi)。
本發(fā)明提出一種在強(qiáng)風(fēng)條件下，特別是包括波動(dòng)風(fēng)速的情況下風(fēng)力 渦輪機(jī)的有益的工作方法。
在強(qiáng)風(fēng)情況下，風(fēng)力渦輪機(jī)的部件暴露在過量載荷中，這種情況下， 增加的風(fēng)速或突然的陣風(fēng)可能對(duì)所述載荷具有很大的影響，所述載荷可 能增加到接近或高于其疲勞極限的大小。在這種情況下，需要用能夠使 達(dá)到如疲勞極限的風(fēng)險(xiǎn)最小化的控制參數(shù)來控制風(fēng)力渦輪機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明，風(fēng)力渦輪機(jī)的控制參數(shù)在特定控制參數(shù)的基準(zhǔn)設(shè)定點(diǎn) 曲線的容許帶內(nèi)運(yùn)行，即，容許帶限定了實(shí)際控制參數(shù)可改變的變化極 限。
圖2示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的由包圍特定控制參數(shù)的設(shè)定點(diǎn) 曲線8的上限曲線9以及下限曲線10限定的容許帶。對(duì)于該特定實(shí)施方 式，設(shè)定點(diǎn)曲線8相對(duì)于高于預(yù)定風(fēng)速值v極限的正在增加的風(fēng)速連續(xù)降 低直到所述值達(dá)到使風(fēng)力渦輪機(jī)關(guān)閉的截止值v截止。
控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)曲線7示出了實(shí)際控制參數(shù)在低于所述預(yù)定風(fēng)速v 時(shí)運(yùn)行的額定大小。
隨著風(fēng)速增加并且達(dá)到高于預(yù)定風(fēng)速v 控制參數(shù)的設(shè)定點(diǎn)8相 應(yīng)地減小。由于風(fēng)的波動(dòng)，會(huì)發(fā)生控制參數(shù)的波動(dòng)，并且只要變化保持 在容許帶的極限9和IO之內(nèi)，就可以通過風(fēng)力渦輪機(jī)控制系統(tǒng)在根據(jù)本 發(fā)明的容許帶內(nèi)控制該控制參數(shù)的波動(dòng)。
對(duì)于各種實(shí)施方式，與控制參數(shù)在容許帶內(nèi)的變化無(wú)關(guān)地對(duì)控制參 數(shù)設(shè)定點(diǎn)進(jìn)行調(diào)節(jié)。對(duì)于各種實(shí)施方式，可以例如只根據(jù)風(fēng)速的參數(shù)調(diào)節(jié)控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)。
對(duì)于各種實(shí)施方式，控制參數(shù)是風(fēng)力渦輪機(jī)的參數(shù)，如轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 (n)，產(chǎn)生的功率(P)和/或槳距角。
圖3示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的由包圍特定控制參數(shù)的設(shè)定 點(diǎn)曲線8的上限曲線9以及下限曲線10限定的容許帶。對(duì)于該特定實(shí)施 方式，設(shè)定點(diǎn)曲線8相對(duì)于高于預(yù)定風(fēng)速值v M的正在增加的風(fēng)速臺(tái)階 式地降低直到所述值達(dá)到使風(fēng)力渦輪機(jī)關(guān)閉的截止值v截止。
圖4a示出了本發(fā)明的實(shí)施方式的由包圍特定控制參數(shù)的設(shè)定點(diǎn)曲線 8的上限曲線9以及下限曲線10限定的容許帶。對(duì)于該特定實(shí)施方式， 設(shè)定點(diǎn)曲線8相對(duì)于高于預(yù)定風(fēng)速值v極限的正在增加的風(fēng)速連續(xù)地降低 直到所述設(shè)定點(diǎn)曲線8達(dá)到使風(fēng)力渦輪機(jī)關(guān)閉的基本上為0的值。
控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)曲線7示出了在低于所述預(yù)定風(fēng)速v極限時(shí)實(shí)際控制 參數(shù)運(yùn)行的額定大小。
隨著風(fēng)速增加并且達(dá)到高于預(yù)定風(fēng)速v ，控制參數(shù)的設(shè)定點(diǎn)8相
應(yīng)地減小。由于風(fēng)的波動(dòng)，會(huì)發(fā)生控制參數(shù)的波動(dòng)，并且只要變化保持
在容許帶的極限9和IO之內(nèi)，就可以通過風(fēng)力渦輪機(jī)控制系統(tǒng)在根據(jù)本
發(fā)明的容許帶內(nèi)控制該控制參數(shù)的波動(dòng)。
對(duì)于各種實(shí)施方式，以與控制參數(shù)在容許帶內(nèi)的變化無(wú)關(guān)的方式對(duì)
控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)進(jìn)行調(diào)節(jié)。對(duì)于各種實(shí)施方式，可以例如只根據(jù)風(fēng)速的 參數(shù)調(diào)節(jié)控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)。
圖4b示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的由包圍特定控制參數(shù)的設(shè) 定點(diǎn)曲線8的上限曲線9以及下限曲線10限定的容許帶。對(duì)于該特定實(shí) 施方式，設(shè)定點(diǎn)曲線8相對(duì)于高于預(yù)定風(fēng)速值v M的正在增加的風(fēng)速臺(tái) 階式地降低直到所述設(shè)定點(diǎn)曲線8達(dá)到使風(fēng)力渦輪機(jī)關(guān)閉的基本上為0 的值。
對(duì)于包括特定控制參數(shù)的臺(tái)階式降低的本發(fā)明的各種實(shí)施方式，在 控制參數(shù)發(fā)生臺(tái)階式降低時(shí)的風(fēng)速大小以及降低的量可以針對(duì)各個(gè)單獨(dú) 臺(tái)階而改變。
圖5a和圖5b示出了可以諸如相對(duì)于風(fēng)速、風(fēng)紊流、 一個(gè)或更多個(gè)控制參數(shù)(CP)的大小、或變槳距行為等來改變所述容許帶的寬度11的 本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施方式。
圖5a示出了由包圍特定控制參數(shù)的設(shè)定點(diǎn)曲線8的上限曲線9以及 下限曲線10限定的容許帶。對(duì)于該實(shí)施方式，容許帶的寬度11較寬， 即，控制參數(shù)被控制在寬的容許帶內(nèi)，并且用允許控制參數(shù)的相對(duì)高的 波動(dòng)的軟調(diào)節(jié)在容許帶內(nèi)通過風(fēng)力渦輪機(jī)控制系統(tǒng)控制在控制參數(shù)中發(fā) 生的波動(dòng)。
相反，圖5b示出了由包圍特定控制參數(shù)的設(shè)定點(diǎn)曲線8的上限曲線 9以及下限曲線10限定的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的容許帶，其中，容許 帶的寬度ll相對(duì)較窄，即，控制參數(shù)被控制在較窄的容許帶內(nèi)，并且用 允許控制參數(shù)的相對(duì)小的波動(dòng)的硬調(diào)節(jié)在容許帶內(nèi)通過風(fēng)力渦輪機(jī)控制 系統(tǒng)控制在控制參數(shù)中發(fā)生的波動(dòng)。
對(duì)于本發(fā)明的各種實(shí)施方式，可以例如相對(duì)于風(fēng)速、風(fēng)紊流、變槳 距行為、 一個(gè)或更多個(gè)控制參數(shù)(CP)的大小或風(fēng)力渦輪機(jī)部件上的載 荷等來改變?nèi)菰S帶的寬度。
圖6a以及圖6b示出了對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施方式可以例如相對(duì)于風(fēng)速、 風(fēng)紊流、 一個(gè)或更多個(gè)控制參數(shù)的大小或變槳距行為等來改變?nèi)菰S帶的 偏移量。
圖6a示出了由包圍特定控制參數(shù)的設(shè)定點(diǎn)曲線8的上限曲線9以及 下限曲線10限定的容許帶。對(duì)于該實(shí)施方式，容許帶的偏移導(dǎo)致容許帶 對(duì)于設(shè)定點(diǎn)曲線上方的控制參數(shù)而言相對(duì)較窄，即，控制參數(shù)被控制在 窄的容許帶內(nèi)，并且用允許控制參數(shù)的相對(duì)較小波動(dòng)的硬調(diào)節(jié)在容許帶 內(nèi)通過風(fēng)力渦輪機(jī)控制系統(tǒng)控制在控制參數(shù)中發(fā)生的波動(dòng)。相反，容許 帶對(duì)于設(shè)定點(diǎn)曲線下方的控制參數(shù)而言相對(duì)較寬，即，控制參數(shù)被控制 在寬的容許帶內(nèi)，并且用允許控制參數(shù)的相對(duì)較大波動(dòng)的軟調(diào)節(jié)在容許 帶內(nèi)通過風(fēng)力渦輪機(jī)控制系統(tǒng)控制在控制參數(shù)中發(fā)生的波動(dòng)。
圖6b示出了相反情況的另一個(gè)實(shí)施方式容許帶的偏移量對(duì)于設(shè)定 點(diǎn)曲線上方的控制參數(shù)而言產(chǎn)生相對(duì)較寬的容許帶并且對(duì)于設(shè)定點(diǎn)曲線 下方的控制參數(shù)而言產(chǎn)生相對(duì)較窄的容許帶。圖7a示意性地示出了可以例如相對(duì)于風(fēng)速、風(fēng)紊流、 一個(gè)或更多個(gè) 控制參數(shù)的大小或變槳距行為等來改變所述容許帶的上限的斜率和下限 的斜率的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式。
如對(duì)于該實(shí)施方式所述的，容許帶的寬度lla以及l(fā)ib是變化的以 在更高的風(fēng)速比在更低風(fēng)速處基本上更寬。
對(duì)于本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，容許帶是變化的以對(duì)于更低的風(fēng)速 比對(duì)于更高的風(fēng)速而言基本上更寬。
圖7b示意性地示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，其中所述容許帶的 上限和下限的斜率相對(duì)于風(fēng)速是非線性的?？梢岳缦鄬?duì)于風(fēng)速、風(fēng)紊 流、 一個(gè)或更多個(gè)控制參數(shù)的大小或變槳距行為等來改變?nèi)菰S帶的極限， 并且對(duì)于各種實(shí)施方式，容許帶的極限可以具有例如指數(shù)形式的，對(duì)數(shù) 形式的，或者高階函數(shù)形式的曲線形狀。對(duì)于其他實(shí)施方式，斜率的曲 線形狀可以是非連續(xù)的，諸如，臺(tái)階式的。
圖7c示意性地示出了在比所述預(yù)定風(fēng)速值v柳s低的預(yù)定風(fēng)速v預(yù)定處 弓I入所述容許帶的上限和下限的本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施方式。
圖8示出了針對(duì)本發(fā)明的各種實(shí)施方式在高于預(yù)定風(fēng)速值v M時(shí)控 制所述容許帶的預(yù)定風(fēng)速值v極限。
對(duì)于一個(gè)實(shí)施方式，預(yù)定風(fēng)速值可以是固定的(如23m/s或25m/s)， 或者對(duì)于另一個(gè)實(shí)施方式，可以根據(jù)例如風(fēng)的參數(shù)(如，風(fēng)紊流)來改 變預(yù)定風(fēng)速值。
該圖示出了對(duì)于一種例如包括強(qiáng)紊流的風(fēng)的情況，預(yù)定風(fēng)速v極限.3 可以較低，以使風(fēng)力渦輪機(jī)以及風(fēng)力渦輪機(jī)部件上的載荷最小化。
對(duì)于第二種風(fēng)的情況(如包括弱紊流)，預(yù)定風(fēng)速VM.b可以較高。
對(duì)于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，預(yù)定風(fēng)速值v極限是基于實(shí)際風(fēng)速測(cè)量
的平均值建立的值。
對(duì)于另一個(gè)實(shí)施方式，預(yù)定風(fēng)速值v極限是根據(jù)對(duì)風(fēng)的預(yù)測(cè)建立的值。
對(duì)于又一個(gè)實(shí)施方式，預(yù)定風(fēng)速值是根據(jù)風(fēng)的波動(dòng)建立的。
圖9示出了對(duì)于本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施方式對(duì)于風(fēng)速vM上升到高于預(yù)
定風(fēng)速值v極限的情況下的控制圖。對(duì)于低于預(yù)定風(fēng)速值V 的風(fēng)速，控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)7在額定大小
CP額定下工作，并且控制參數(shù)12被控制在容許帶的極限9和10內(nèi)。
對(duì)于由于例如陣風(fēng)造成控制參數(shù)12達(dá)到例如容許帶的上限9的特定 風(fēng)的情況，控制參數(shù)設(shè)定點(diǎn)7降低至8以確保控制參數(shù)12保持在容許帶 內(nèi)。
權(quán)利要求
1、風(fēng)力渦輪機(jī)在高于預(yù)定風(fēng)速時(shí)的工作方法，該方法包括了在風(fēng)力渦輪機(jī)的一個(gè)或更多個(gè)控制參數(shù)的基準(zhǔn)設(shè)定點(diǎn)曲線的容許帶內(nèi)操作所述控制參數(shù)的步驟。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)的工作方法，其中，所述控制參數(shù)是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)的工作方法，其中，所述控制 參數(shù)是風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片中一個(gè)或更多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的槳距角。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)的工作方法，其中，所述一個(gè) 或更多個(gè)控制參數(shù)是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速以及風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片中一個(gè)或更多 個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的槳距角。
5、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)的工作方法，其 中，所述控制參數(shù)是產(chǎn)生的功率。
6、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)的工作方法，其 中，所述操作控制參數(shù)的步驟涉及降低風(fēng)力渦輪機(jī)的所述控制參數(shù)。
7、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)的工作方法，其 中，所述操作控制參數(shù)的步驟涉及增大槳距角。
8、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)的工作方法，其 中，所述控制參數(shù)被降低直到截止風(fēng)速值，在該截止風(fēng)速值風(fēng)力渦輪機(jī) 被關(guān)閉。
9、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)的工作方法，其 中，所述控制參數(shù)以一個(gè)或更多個(gè)臺(tái)階的方式降低。
10、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)力渦輪機(jī)的工作方法，其中，所述控 制參數(shù)連續(xù)地降低。
11、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)的工作方法， 其中，相對(duì)于風(fēng)速、風(fēng)紊流、變槳距行為、 一個(gè)或更多個(gè)控制參數(shù)的大 小或風(fēng)力渦輪機(jī)部件上的載荷等來改變所述容許帶的寬度。
12、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)的工作方法，其中，相對(duì)于風(fēng)速、風(fēng)紊流、 一個(gè)或更多個(gè)控制參數(shù)的大小或變槳距行 為等來改變所述容許帶的偏移量。
13、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)的工作方法， 其中，相對(duì)于風(fēng)速、風(fēng)紊流、 一個(gè)或更多個(gè)控制參數(shù)的大小或變槳距行 為等來改變所述容許帶的斜率。
14、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)的工作方法，其中，所述設(shè)定點(diǎn)曲線是可變的，并且所述設(shè)定點(diǎn)曲線是基于風(fēng)力渦輪 機(jī)的工作條件確定的，所述風(fēng)力渦輪機(jī)的工作條件為諸如，風(fēng)速、風(fēng)紊 流、 一個(gè)或更多個(gè)控制參數(shù)的大小或變槳距行為等。
15、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)的工作方法， 其中，如果測(cè)量出的控制參數(shù)達(dá)到或接近達(dá)到所述容許帶的極限，則更 改所述設(shè)定點(diǎn)曲線。
16、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)的工作方法， 其中，在比所述預(yù)定風(fēng)速值低的預(yù)定風(fēng)速下，引入了所述容許帶的上限 和下限。
17、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)的工作方法， 其中，所述預(yù)定風(fēng)速是基于實(shí)際風(fēng)速測(cè)量的平均值而建立的值。
18、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)的工作方法， 其中，所述預(yù)定風(fēng)速是基于對(duì)風(fēng)的預(yù)測(cè)而限定的值。
19、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)的工作方法， 其中，所述預(yù)定風(fēng)速取決于風(fēng)的波動(dòng)。
20、 一種用于執(zhí)行如權(quán)利要求1至權(quán)利要求19所述的方法的風(fēng)力渦 輪機(jī)。
21、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其中，所述風(fēng)力渦輪機(jī)是 DFIG風(fēng)力渦輪機(jī)。
22、 一種包括兩個(gè)或更多個(gè)如權(quán)利要求20和權(quán)利要求21所述的風(fēng) 力渦輪機(jī)的風(fēng)力渦輪機(jī)組。
23、 根據(jù)權(quán)利要求20至權(quán)利要求22中任意一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪組， 其中，風(fēng)速是集中測(cè)量的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力渦輪機(jī)在高于預(yù)定風(fēng)速時(shí)的工作方法，該工作方法包括在風(fēng)力渦輪機(jī)的控制參數(shù)的基準(zhǔn)設(shè)定點(diǎn)曲線的容許帶內(nèi)操作所述控制參數(shù)的步驟。另外，本發(fā)明涉及風(fēng)力渦輪機(jī)以及風(fēng)力渦輪機(jī)組。
文檔編號(hào)F03D7/04GK101680426SQ200880014309
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月30日
發(fā)明者埃里克·卡爾·米蘭達(dá), 布賴恩·W·安徒生 申請(qǐng)人:維斯塔斯風(fēng)力系統(tǒng)有限公司