操作風力渦輪機的方法以及與之相應的風力渦輪的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及操作具有轉子（12）和連接到所述轉子（12）的發(fā)電機（18）的風力渦輪機（10）的方法，所述發(fā)電機（18）用于向電網(wǎng)輸送電力，其中，所述轉子（12）包括轉子葉片（14），在操作時，為了控制所述轉子（12）的轉動速度（n），所述轉子葉片的葉片螺旋角(α)可以移動，其中，當所述轉子（12）達到轉動速度（n），通過以預先設定的正的葉片螺旋角移動速率（ωr）增加葉片螺旋角（α）來強制制動轉子（12），所述轉動速度（n）超過轉動速度極限(nlim)，所述轉動速度極限界定所述風力渦輪機（10）的操作范圍(34,34',34'')，特別的，以最大的可能的正的葉片螺旋角移動速率（ωr,max）增加葉片螺旋角(α)。根據(jù)本發(fā)明，轉動速度極限（nlim）作為由控制裝置設定的葉片螺旋角移動速率（ω）的函數(shù)而改變。本發(fā)明還涉及相應的風力渦輪機（10）。
【專利說明】操作風力渦輪機的方法以及與之相應的風力渦輪機
[0001]本發(fā)明涉及一種操作風力渦輪機的方法，該風力渦輪機具有轉子以及連接到該轉子的發(fā)電機，該發(fā)電機用于將電發(fā)送到電網(wǎng)。上述轉子包括轉子葉片，在操作過程中為了控制轉子的轉得動速度η,轉子葉片的葉片螺旋角(pitch angle) α可以移動。進一步的，在達到比界定風力潤輪機(wind turbine, WT)操作范圍的極限轉動速度nlim更高的轉動速度η后，通過按預定的正的葉片螺旋角轉速來增加葉片螺旋角α來強制制動轉子。在這種情況中，特別的，預定的正的葉片螺旋角轉速是最大的可能的正的葉片螺旋角轉速
ω
r, max ο
[0002]本發(fā)明還涉及對應的風力渦輪機(WT)。該對應的風力渦輪機包括轉子。該轉子包括轉子葉片、控制和/或調節(jié)裝置、為了確定轉子的轉動速度η而與該控制和/或調節(jié)裝置信號連接的轉動速度檢測裝置、與該控制和/或調節(jié)裝置信號連接的至少一個參數(shù)設定裝置以及與轉子相連的用于輸送電力到電網(wǎng)的發(fā)電機。參數(shù)設定裝置是用于設定葉片螺旋角α和轉子葉片的葉片螺旋角轉速ω的裝置。
[0003]這種方法以及相應的風力渦輪機(WT)是已知的。在該方法中，風力渦輪機的轉子在超過由靜態(tài)轉動速度極限值確定的轉動速度極限Iilim后，被通過以較高的正葉片螺旋角轉速增加葉片螺旋角α (“旋出風”)而強制制動，為了避免由高轉速引起的顯著的機械應力，風力渦輪機被關閉。在強制制動過程中，渦輪機停止向電網(wǎng)輸入能量，轉速也被減慢。通常的，在制動后，風力渦輪機處于轉動的狀態(tài)，其中，沒有電能饋入電網(wǎng)。
[0004]經(jīng)過強制制動后，必須檢查風力渦輪機的狀態(tài)。因為風力渦輪機已經(jīng)被關掉，必須重新啟動。該重新啟動可能由在遠處控制站的操作員來完成。在某些情況中，為了能夠啟動風力渦輪機，操作員必須在現(xiàn)·場。這將帶來額外的成本，重新啟動也因此被延遲。在任何情況中，在發(fā)生該制動時，風力渦輪機提供的電能被中斷了特定的一段時間。
[0005]因此，本發(fā)明的目的在于提出一種操作風力渦輪機的方法，以及相關的風力渦輪機。其中，上述的缺點可以得到避免或者至少更少的發(fā)生。同時，由于高速轉動而產(chǎn)生的機械應力因此也相應的減少。
[0006]通過權利要求1中的特征來實現(xiàn)本發(fā)明的方法目標,通過權利要求9中的特征來實現(xiàn)風力渦輪機的目標。在從屬權利要求中對本發(fā)明有利的實施例進行說明。
[0007]本發(fā)明的方法提出，轉動速度極限nlim作為葉片由控制裝置設定的葉片螺旋角移動速率ω的函數(shù)而改變。換言之，轉動速度極限nlim是葉片螺旋角移動速率的函數(shù)(Nlim=f (ω))，該轉動速度極限作為由控制裝置設定的葉片螺旋角移動速率co=da /dt的函數(shù)，相對于靜態(tài)轉動速度極限值上升或者下降。
[0008]強制制動并不必限制于通過增加葉片螺旋角來制動，還包括額外的與葉片螺旋角無關的制動部分。該部分的制動，例如可以通過機械制動來產(chǎn)生。
[0009]根據(jù)本發(fā)明有利的實施例，作為由控制裝置設定的葉片螺旋角移動速率ω的函數(shù)，轉動速度極限Iilim的改變是在由控制裝置預先確定的時間跨度At內的短暫的改變。優(yōu)選的，控制裝置預先確定的時間跨度At對應于最大的控制裝置的雙倍設定時間的最大值，特別的為該設定時間本身的最大值。設定時間為建立的工程術語?？刂苹芈?loop)的設定時間為一時間跨度，在該時間跨度內控制器(控制裝置)在與參考變量附近的允許的范圍內調整控制變量。設定時間是由控制回路的整個系統(tǒng)確定的，因此，控制器(控制和/或調節(jié)裝置)的時間常量以及控制路徑進入其中。在另一個實施例中，上升時間也可以被用作由控制裝置預定義的時間跨度At的定義。
[0010]根據(jù)本發(fā)明另一有利的實施例，可變的轉動速度極限nlim相對于預先定義的基礎轉動速度閾值nlim(l上升和/或者下降，該基礎轉動速度閾值nlim(l為由控制裝置設定的葉片螺旋角移動速率ω的函數(shù)。
[0011]特別的，可變的轉動速度極限nlim相對于基礎轉動速度極限nlim(l上升到一個偏離前者的更高的預先定義的轉動速度極限nliml，當?shù)竭_基礎轉動速度極限值nlim(l時，由控制裝置設定的葉片螺旋角轉動移動速率ω達到或者超過預定的正的葉片螺旋角移動速率ωρ該移動速率特別的對應于在強制制動期間的葉片螺旋角移動速率。
[0012]評估作為超過固定的與非創(chuàng)造性的統(tǒng)計方法相關的轉速極限值結果的強制制動或者關閉的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，確定了這些強制制動和關閉的主要部分是不必要的，因為控制正常操作的風力渦輪機的控制和/或調節(jié)裝置已經(jīng)啟動這些操作測量，其中，強制制動并不導致轉動速度η更快的回到預先定義的轉動速度范圍，或者轉動速度η在短的時間跨度內回到預先定義的轉動速度范圍。特別的，在正常操作中，轉子葉片的葉片螺旋角α已經(jīng)按照葉片螺旋角移動速率較少，該葉片螺旋角移動速率對應于預先定義的正的葉片螺旋角移動速率，隨后，強制制動沒有時間上的優(yōu)勢。
[0013]不同于強制制動的情況，其作為安全測量減少了轉動速度，而不受實際操作的影響，并且在多數(shù)安全概念中導致風力渦輪機的關閉，到達正常轉動速度極限后，當轉動速度極限在時間上增加時，繼續(xù)進行正常操作而不需要進一步的測量。換言之:如果風力渦輪機的控制裝置(WT控制裝置)已經(jīng)啟動減少轉子轉動速度η的正確測量，即，增加轉子葉片的葉片螺旋角α，關 閉在某些情況中是多余的。相應的，在可預設的時間跨度At內，將發(fā)生旋轉速度返回到低于正常的轉速極限的范圍內，保證了該可預設的時間跨度與強制制動回到長期操作范圍所需時間為同一大小等級。時間跨度At通常在2s至20s之間。
[0014]另一方面，在具有固定的轉動速度極限的情況中，也可能出現(xiàn)在達到劃定長期操作范圍的轉動速度極限之前，很明顯，沒有轉動速度η以葉片螺旋角移動速率ω有效的減少，為了減少轉動速度，必須使用可能的或者最確定的強制制動裝置。在這些情況中，操作范圍內的另一轉動速度閾值極限偏移轉動速度η優(yōu)選的被在本發(fā)明的多個實施例中被引入。
[0015]因此，根據(jù)本發(fā)明另一有利的實施例，可變的轉動速度極限nlim相對于預先可設定的基礎轉動速度極限nlim(l降低到偏離之前的預先設定的轉動速度極限值nlim2。當達到或者超過預先設定的轉動速度極限值，控制裝置設定的葉片螺旋角移動速率ω，當達到較低的額外轉動速度極限閾值叫^時，保持在強制制動的預設的正的葉片螺旋角移動速率之下預設的量，特別的，適用于當葉片螺旋角移動速率ω為負的或者零。特別的，當控制裝置設定的葉片螺旋角移動速率ω導致進一步的葉片螺旋角α的減小時，轉動速度極限nlim被降低。預先設定的轉動速度閾值ntaig總是比基礎轉動速度極限值nlim(l小。預先設定的轉動速度閾值ntaig進一步的小于或者至少等于較低的預設轉動速度極限值nlim2 Cntrig ( nlim2)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明另一有利的實施例，可變的轉動速度極限nlim相對于基礎轉動速度極限nlim(l上升到更高的偏離之前的轉動速度極限值nliml，根據(jù)估計，轉動速度η以控制器設定的葉片螺旋角移動速率ω在預設的時間常量At內回到基礎轉動速度極限值(nlim(l)之下。在這種情況下，通過將風力渦輪機的操作參數(shù)的當前操作數(shù)據(jù)與這些操作參數(shù)的存儲數(shù)據(jù)集進行對比或者通過將操作參數(shù)的當前操作數(shù)據(jù)與控制裝置的控制回路的數(shù)學模型的模型數(shù)據(jù)進行對比來進行估計。
[0017]進一步的，可變的轉動速度極限nlim作為輸出電能的瞬時耗散dP/dt的函數(shù)而改變。當電網(wǎng)電壓突降時，輸出電能強烈變化。在這種情況中，將發(fā)生發(fā)電機轉矩部分或者全部喪失，這將導致轉子加速。即使當測量時，通過線下的控制來迅速啟動葉片螺旋角的上升，電壓下降的結果是轉動速度的上升。轉動速度的過高增長將導致預先設定的基礎轉動速度極限值nlim(l的增加以及導致強制制動。然而，在電網(wǎng)的電壓波動時而沒有關閉時，以及渦輪機保持待運行時，電力供應者和網(wǎng)絡操作員頻繁要求電網(wǎng)穩(wěn)定的原因。在本發(fā)明有利的實施例中，轉動速度極限nlim作為測量的電能的改變dP/dt (nlim=f (dP/dt))的函數(shù)而改變。并相對于預先設定的基礎轉動速度極限值nlim(l上升或者下降，預先設定的基礎轉動速度極限值為測量的電能改變dP/dt的函數(shù)。
[0018]特別的，渦輪機操作的操作范圍由轉子的轉動速度η、轉子葉片的葉片螺旋角α、相應的葉片螺旋角移動速率ω和發(fā)電機的輸出功率P和/或其改變來共同確定的。
[0019]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實施例，更高的預先設定的轉動速度極限值11^2高于預先設定的基礎轉動速度極限值nlim(l最多5%，和/或較低的預先設定的轉動速度極限值nlim2低于預先設定的基礎轉動速度極限值nlim(l最多5%。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的風力渦輪機，控制和/或調節(jié)裝置被設置以使用參數(shù)設定裝置控制和/或調節(jié)轉子的轉動速度n，并通過以上述方法的預先設定的正的螺旋角移動速率增加葉片螺旋角來強制制動轉子。
[0021]根據(jù)本發(fā)明有利的實·施例，控制和/或調節(jié)裝置包括處理器和內存，該處理器和內存用于估計在控制器預先設定的時間跨度At內，轉子的轉動速度η。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的另一有利的實施例，控制和/或調節(jié)裝置包括控制器的控制回路的數(shù)學模型。
[0023]風力渦輪機還包括制動轉子的制動裝置，所述制動裝置制動轉子不受轉子葉片的葉片螺旋角影響，所述制動裝置通過控制和/或調節(jié)裝置來致動。
[0024]通過參考附圖將對本發(fā)明進行更詳細的描述。其中:
[0025]圖1示出了本發(fā)明的部分的風力渦輪機優(yōu)選的實施例的示意圖；
[0026]圖2示出了本發(fā)明的優(yōu)選的實施例的葉片螺旋角移動速率與轉動移動速率的依賴關系；
[0027]圖3示出了實際操作中的轉動速度曲線，其中，合適的引入了在操作范圍內的更高的額外轉動速度極限。
[0028]圖4示出了葉片螺旋角和轉子葉片攻角之間的關系。
[0029]圖1示出了風力渦輪機(WT)IO的構件。該風力渦輪機包括具有轉子葉片14的轉子12和通過軸16連接到轉子12的發(fā)電機18。轉子葉片14的螺旋角α可通過移動裝置20改變。換言之,通過移動裝置20,轉子葉片14可旋入(pitched into)或者旋出(pitchedout of)風。通過“旋出風”，即增加轉子葉片14的葉片螺旋角α，可讓轉子12和軸16的轉動停止。因此，移動裝置20也是風力渦輪機的制動裝置。安裝在軸16上的是另一制動制動裝置22，其采用與轉子葉片14的葉片螺旋角α無關的方式制動轉子12。
[0030]為了操作風力渦輪機10，可設置和改變多個操作參數(shù)。原理上，操作參數(shù)為:轉子12的單一轉動速度η、前述的轉子葉片的葉片螺旋角α、螺旋角α的時間微分da/dt，即葉片螺旋角移動速率ω、發(fā)電機18的輸出功率P。
[0031]風力渦輪機10還包括用于操作風力渦輪機10的控制和/或調節(jié)裝置24，該控制和/或操作裝置24用于設定操作參數(shù)η、α、ω、P，從而用于操作風力渦輪機10。風力渦輪機10進一步包括與控制和/或調節(jié)裝置24信號上相連的轉動速度檢測裝置26，轉動速度檢測裝置26用于檢測轉子12的轉動速度η，多參數(shù)設定裝置28與控制和/或調節(jié)裝置24信號相連以用于調整正常操作的操作參數(shù)。在這種情況下，參數(shù)設定裝置28為發(fā)電機18和移動裝置20。通過在移動裝置20的輔助下，葉片螺旋角α可由控制和/或調節(jié)裝置24設定。設定的速度由相應的葉片螺旋角速度o=da/dt來確定。該速度也由控制和/或調節(jié)裝置24來設定。同時，移動裝置24輸出信號，基于此，控制和/或調節(jié)裝置24能夠確認相鄰的葉片螺旋角α以及葉片螺旋角移動速率ω。移動裝置20的設定速度由相應的最大葉片螺旋角調節(jié)移動速率來限定。為了制動轉子12，可增加葉片螺旋角α0增加葉片螺旋角移動速率ω =d a/dt將導致正的葉片螺旋角移動速率ω。
[0032]控制和/或調節(jié)裝置24從轉動速度檢測裝置26以及移動裝置20接收信號，其將信號輸出到參數(shù)設定裝置28(發(fā)電機18和移動裝置20)，也可能輸出到制動裝置22?？刂坪?或調節(jié)裝置24包括處理器30和數(shù)據(jù)內存32。內存32用于存儲和讀出參數(shù)集，處理器30用于比較操作參數(shù)的當前操作數(shù)據(jù)和存儲的數(shù)據(jù)。通過在處理器30和內存32輔助下，建立控制裝置的控制回路的數(shù)學模型。
[0033]風力渦輪機10被如此操作，使得以轉動速度η轉動的轉子12被通過以預先設定的正的葉片螺旋角移動速率增加葉片螺旋角α來強制制動，轉動速度η超過轉動速度極限nlim，該轉動速度極 限nlim界定風力渦輪機10的操作范圍34、34’，34’ ’。所述轉動速度極限nlim作為由控制裝置設定的葉片螺旋角移動速率ω的函數(shù)而改變。這優(yōu)選的發(fā)生在圖2所示的遞增中。
[0034]圖2示出了轉動速度極限nlim為葉片螺旋角移動速率ω的函數(shù)，葉片螺旋角移動速率ω由通過在控制和/或調節(jié)裝置的輔助下，由控制裝置來設定。作為圖中的控制裝置設定的葉片螺旋角移動速率ω函數(shù)的這種轉動速度極限nlim。這導致三個數(shù)值的操作范圍34，34’，34’’。在ω,χο^-Λ ω范圍內的正的螺旋角移動速率會導致將基礎轉動速度極限值nlim(1作為長期操作范圍34內的轉動速度極限nlim。在強制制動期間導致的長期操作范圍內的葉片螺旋角移動速率ω的上極限為預先設定的正的葉片螺旋角移動速率ω”在長期操作范圍34內的葉片螺旋角移動速率ω的下極限為葉片螺旋角移動速率Λ ω，該移動速率ω落入預先設定的正的葉片螺旋角移動速率之下的一預先設定的量Δ ω 0
[0035]可變的轉動速度極限nlim相對于基礎轉動速度極限nlim(l上升到更高的預先定義的偏離之前值的轉動速度極限nliml，當達到更高的另外的轉動極限nliml，控制裝置設定的葉片螺旋角移動速率ω達到或者超過強制制動的預先設定的正的葉片螺旋角移動速率ω—這將導致操作范圍34’的擴大，其更高的轉動速度極限值nliml如圖的左側所示。[0036]另一方面，當達到或者超過預先設定的轉動速度閾值ntHg(此處未示)，控制裝置設定的葉片螺旋角移動速率ω保持在強制制動中的預先設定的正的葉片螺旋角移動速率之下預設的量△ ω，可變的轉動速度極限nlim相對于預先設定的基礎轉動速度極限值nlim(l下降到更低的偏離以前值的預先設定的轉動速度極限值nlim2。這將導致操作范圍34’’的減少，操作范圍34’ ’的較低的轉動速度的極限極限值如圖的右側所示。
[0037]除了作為由控制裝置設定的葉片螺旋角移動速率ω的函數(shù)轉動速度極限nlim的改變外，所述轉動速度極限nlim可作為其它變量的函數(shù)而改變，特別的作為可操作變量的函數(shù)而改變?？勺兊霓D動速度極限nlim也可作為發(fā)電機18輸出的功率的瞬時耗散的函數(shù)。
[0038]如果正常的操作測量之前啟動的來減少轉動速度n，預示著將在預先設定的時間跨度At內回到長期操作范圍30，隨后偏離轉動速度η的擴展的操作范圍34’內的更高的額外轉動速度極限Hliml被從時間上引入。引入擴展的操作范圍34’后，在制動裝置20的輔助下，轉子12被強制制動而在一段時間內(在預先設定的時間段內)以轉動速度η停止，該轉動速度η高于額外的轉動速度極限值nliml，該額外的轉動速度極限值nliml限定風力渦輪機12[sic_10]的擴展的操作范圍34’。特別的，基于當前操作參數(shù)η，α , ω，Ρ或者至少部分當前操作參數(shù)以及存儲的參數(shù)集之間的比較的評價，回到長期的操作范圍30被檢測到。所述參數(shù)集與對應的短期回到長期操作范圍相關的和/或長期離開長期操作范圍的預先評價相關，并且這些參數(shù)集被存儲。在操作范圍30的擴展中，在當前轉動速度η已經(jīng)達到基礎轉動速度極限值nlim(l之前，更高的額外轉動速度極限值nliml被引入。
[0039]特別的，基于對當前的操作參數(shù)和存儲在數(shù)據(jù)內存32中的參數(shù)集之間的比較的評估，可以完成回到長期操作范圍34的檢測或者離開長期操作范圍34的檢測。所述參數(shù)集與對應的短期回到長期操作范圍34的和/或長期離開長期操作范圍34的預先評價相關，并且這些參數(shù)集被存儲。
[0040]圖 3展示了操作范圍34的擴展，其中，在操作中示出了轉動速度曲線36，擴展的操作范圍34’的更高的額外轉動速度極限值η1ω被合適的引入。在操作范圍34擴展到擴展的操作范圍34’中，在達到基礎轉動速度極限值nlim(l之前，更高的額外轉動速度極限值nliml被引入，該基礎轉動速度極限值nlim(l在時刻tl的點界定長期操作范圍?；谠u估，控制和/或調節(jié)裝置識別到操作測量之前開始的以減少轉動速度n，預示著在預定的時間擴展Λ t內回到長期操作范圍34。在預定的時間跨度At內，更高的額外轉動速度極限巧^被超過，隨后，這將導致強制制動。在所示的情況下，轉動速度曲線的預測是正確的。
[0041]圖4示出了葉片螺旋角(螺旋角)α和轉子葉片14的攻角β相對于風(箭頭38)之間的關系。在這種情況中，通常結合在低風速中的最優(yōu)的流動位置來確定葉片螺旋角(α=0° )的零位置。所述葉片螺旋角α=0°的零位置對應有限尺寸的攻角Ptl，在這種情況中中，為了說明，該攻角是隨意選取的，例如60°?！稗D出風”或者“旋出風”等價于減少攻角β或者增加葉片螺旋角α。相應的，葉片螺旋角移動速率《=da/dt的符號與攻角移動速率(Ιβ/dt的符號相反。
[0042]參考標號表
[0043]10風力渦輪機
[0044]12 轉子
[0045]14轉子葉片[0046]16 軸
[0047]18發(fā)電機
[0048]20移動裝置
[0049]22制動裝置
[0050]24控制和/或調節(jié)裝置
[0051]26轉動速度檢測裝置
[0052]28參數(shù)設定裝置
[0053]30處理器
[0054]32數(shù)據(jù)內存
[0055]34操作范圍
[0056]34’擴展的操作范圍
[0057]34’’減少的操作范圍
[0058]36轉動速度曲線
[0059]38 箭頭
[0060]α葉片螺旋角
[0061]ω葉片螺旋角移動速率
[0062]β 攻角
【權利要求】
1.一種操作風力渦輪機(10)的方法，所述風力渦輪機具有轉子(12)和連接到所述轉子(12)的發(fā)電機(18)，所述發(fā)電機(18)用于向電網(wǎng)輸送電力，其中，所述轉子(12)包括轉子葉片(14)，在操作時，為了控制所述轉子(12)的轉動速度(n)，所述轉子葉片的葉片螺旋角(α)可以移動，其中，通過以預先設定的正的葉片螺旋角移動速率(coj增加葉片螺旋角(α )來強制制動以轉動速度η轉動的轉子(12)，所述轉動速度(η)超過轉動速度極限(Hlim)，所述轉動速度極限界定所述風力渦輪機(10)的操作范圍(34，34’，34’ ’)，特別的，以最大的可能的正的葉片螺旋角移動速率(ω&_)增加葉片螺旋角(α )，其特征在于，轉動速度極限(nlim)作為由控制裝置設定的葉片螺旋角移動速率(ω )的函數(shù)而改變。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，作為由所述控制裝置設定的葉片螺旋角移動速率(ω )的函數(shù)，所述轉動速度極限(nlim)的改變是在所述控制裝置預先定義的時間跨度(At)內的短暫的改變。
3.如權利要求1或2所述的的方法，其特征在于，所述轉動速度極限(nlim)相對于預先設定的所述控制裝置移動速率基礎轉動速度極限值Ulimci)上升或者下降，所述基礎轉動速度極限值為由所述控制裝置設定的葉片螺旋角移動速率(ω )的函數(shù)。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，當達到基礎轉動速度極限值(nlim(l)時，所述可變的轉動速度極限(nlim)相對于所述基礎轉動速度極限(nlim0)上升到一個偏離與前者的更高的預先設定的轉動速度極限值(nliml)，所述控制裝置設定的葉片螺旋角移動速率(ω )達到或者超過預先設定的正的葉片螺旋角移動速率(ωr)。
5.如上述任一項權利要求所述的方法，其特征在于，當達到或者超過預先設定的轉動速度閾值(ntaig)時，所述可變的轉動速度極限(nlim)相對于所述預先設定的基礎轉動速度極限(nlim(l)下降到更低的偏離之前的預先設定的轉動速度極限(nlim2)，所述葉片螺旋角移動速率保持在強制制動的預先設定的正的葉片螺旋角移動速率(ωr)之下一預先設定的量。
6.如權利要求2-5中的任一項所述的方法，其特征在于，當估計的轉動速度(η)在預先定義的時間常量(At)內，以葉片螺旋角移動速率(ω )回到基礎轉動速度極限值(nlim0)之下的轉動速度范圍時，所述可變的轉動速度極限(nlim)相對于基礎轉動速度極限(nlim0)上升到偏離之前的更高的預先設定的轉動速度極限值(nliml)，通過將所述風力渦輪機(10)的操作參數(shù)(η, α，ω，Ρ)的當前操作參數(shù)與所述操作參數(shù)(η, α，ω，P)的存儲數(shù)據(jù)集進行比較來進行估計，或者將所述操作參數(shù)(η，α, ω,Ρ)的當前操作數(shù)據(jù)與所述控制裝置的控制回路的數(shù)學模型的模型數(shù)據(jù)進行比較來進行估計。
7.如上述任一項權利要求所述的的方法，其特征在于，所述的可變的轉動速度極限Cnliffl)作為輸出功率的瞬時耗散(dP/dt)的函數(shù)而改變。
8.如上述任一項權利要求所述的方法，其特征在于，所述操作范圍(34，34’，34’’)是由轉子(12)的轉動速度(η)、轉子葉片(14)的葉片螺旋角(α)、相應的葉片螺旋角移動速率(ω )和發(fā)電機(18)的輸出功率(P)和/或所述輸出功率的變化dP/dt決定。
9.一種風力渦輪機(10)，包括: 轉子(12)，具有轉子葉片(14)； 控制和/或調節(jié)裝置(24); 轉動速度檢測裝置(26)，與所述控制和/或調節(jié)裝置(24)信號相連，用于確定所述轉子(12)的轉動速度(η)； 至少一個參數(shù)設定裝置(26)，與所述控制和/或調節(jié)裝置(24)信號相連，用于設定所述轉子葉片(14)的葉片螺旋角(α)和葉片螺旋角移動速率(ω )，以及 發(fā)電機(18)，與所述轉子(12)相連，用于向電網(wǎng)輸出電力； 其特征在于，在所述參數(shù)設定裝置(28)的輔助下，所述控制和/或調節(jié)裝置(24)適用于控制和/或調節(jié)所述轉子(12)的轉動速度(η)，以及通過以根據(jù)權利要求1至8中任一項所述的方法中的預先設定的正的葉片螺旋角移動速率(ωr)增加葉片螺旋角(α )來強制制動所述轉子(12)。
10.如權利要求9所述的風力渦輪機，其特征在于，所述控制和/或調節(jié)裝置(24)包括處理器(30)和用于在控制裝置預先設定的時間跨度(At)內估計所述轉子(12)的轉動速度的內存(32)。
11.如權利要求10所述的風力渦輪機，其特征在于，所述控制和/或調節(jié)裝置(24)包括控制裝置的控制回路的數(shù)學模型。
12.如權利要求10或者11所述的風力渦輪機，其特征在于，還包括用于制動所述轉子(12)的制動裝置(22)，所述制動裝置(22)采用與所述轉子葉片(14)的葉片螺旋角(α )無關的方式制動所述轉子(12)，所述制動裝置(22)通過所述控制和/或調節(jié)裝置(24)來致動。
【文檔編號】F03D7/02GK103857905SQ201280049260
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年10月4日 優(yōu)先權日:2011年10月5日
【發(fā)明者】尼古拉·科薩克, 克里斯蒂安·貝克曼 申請人:堪納希斯有限公司