風(fēng)力渦輪和用于控制風(fēng)力渦輪載荷的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及風(fēng)力渦輪和用于控制風(fēng)力渦輪載荷的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，方法包括確定當(dāng)前風(fēng)速的步驟。方法進(jìn)一步包括在至少一個(gè)以下條件下確定最大程度地提高功率系數(shù)的葉尖速度比和槳距角：推力值小于或等于預(yù)先確立的最大推力，發(fā)電機(jī)速度值小于或等于預(yù)先確立的最大發(fā)電機(jī)速度，或者發(fā)電機(jī)扭矩小于或等于預(yù)先確立的最大發(fā)電機(jī)扭矩。方法進(jìn)一步包括基于當(dāng)前風(fēng)速和葉尖速度比來(lái)計(jì)算期望的發(fā)電機(jī)速度值。方法進(jìn)一步包括基于期望的發(fā)電機(jī)速度值來(lái)計(jì)算期望的發(fā)電機(jī)功率值。
【專利說(shuō)明】風(fēng)力渦輪和用于控制風(fēng)力渦輪載荷的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)大體涉及風(fēng)力渦輪，并且更特別地，涉及用于控制風(fēng)力渦輪中的風(fēng)力渦輪載荷的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)力被認(rèn)為是目前可獲得的最清潔、最環(huán)境友好的能源之一，而且由于這個(gè)原因，風(fēng)力渦輪得到越來(lái)越多的關(guān)注?，F(xiàn)代風(fēng)力渦輪典型地包括塔架、發(fā)電機(jī)、齒輪箱、機(jī)艙，以及包括一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子葉片使用已知的翼型原理從風(fēng)中捕捉動(dòng)能，并且通過(guò)旋轉(zhuǎn)能來(lái)傳遞動(dòng)能，以使軸轉(zhuǎn)動(dòng)，軸將轉(zhuǎn)子葉片聯(lián)接到齒輪箱上的，或者如果不使用齒輪箱的話，將轉(zhuǎn)子葉片直接聯(lián)接到發(fā)電機(jī)上。然后發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，電能可被部署到電網(wǎng)。
[0003]在風(fēng)力渦輪的運(yùn)行期間，由于空氣動(dòng)力風(fēng)載荷對(duì)葉片起作用，所以風(fēng)力渦輪的各種構(gòu)件會(huì)經(jīng)受各種載荷。特別地，轉(zhuǎn)子葉片經(jīng)歷顯著的載荷，并且在運(yùn)行期間，由于與風(fēng)相互作用，經(jīng)歷頻繁的載荷變化。例如，風(fēng)速和方向的變化可改變轉(zhuǎn)子葉片所經(jīng)歷的載荷。為了減少轉(zhuǎn)子葉片載荷，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出各種方法和設(shè)備來(lái)允許轉(zhuǎn)子葉片卸掉由此經(jīng)歷的一部分載荷。這樣的方法和設(shè)備包括在運(yùn)行期間例如使轉(zhuǎn)子葉片變槳，以及/或者減小發(fā)電機(jī)扭矩。
[0004]特別地，針對(duì)產(chǎn)生最大推力和最大功率的額定風(fēng)速來(lái)設(shè)計(jì)許多風(fēng)力渦輪。在比額定風(fēng)速更高的風(fēng)速下，由于轉(zhuǎn)子葉片變槳，推力更低。已知許多用于確定是否使轉(zhuǎn)子葉片變槳以便減少推力的方法。另外，許多已知方法利用推力作為確切輸入，并且基于這個(gè)輸入推力而輸出響應(yīng)。但是，對(duì)于許多這種目前已知的用于減小推力的方法，在風(fēng)力渦輪經(jīng)歷風(fēng)速變化和變槳命令傳送到轉(zhuǎn)子葉片之間存在顯著的延遲時(shí)間。因而，風(fēng)力渦輪在延遲時(shí)期期間可經(jīng)歷過(guò)度載荷。這種過(guò)度載荷一般可削弱和損害轉(zhuǎn)子葉片和風(fēng)力渦輪。
[0005]因此，本領(lǐng)域中期望有一種用于控制風(fēng)力渦輪載荷的改進(jìn)的方法。特別地，在確定扭矩和/或槳距調(diào)節(jié)時(shí)利用當(dāng)前風(fēng)速，以及減少或消除延遲時(shí)間的方法將是有利的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]將在以下描述中部分地闡述本發(fā)明的方面和優(yōu)點(diǎn)，或者根據(jù)該描述，本發(fā)明的方面和優(yōu)點(diǎn)可為顯而易見(jiàn)的，或者可通過(guò)實(shí)踐本發(fā)明來(lái)學(xué)習(xí)本發(fā)明的方面和優(yōu)點(diǎn)。
[0007]在一個(gè)實(shí)施例中，本公開(kāi)涉及一種用于控制風(fēng)力潤(rùn)輪載荷的方法。方法包括確定當(dāng)前風(fēng)速。方法進(jìn)一步包括在至少一個(gè)以下條件下確定最大程度地提高功率系數(shù)的葉尖速度比和槳距角:推力值小于或等于預(yù)先確立的最大推力，發(fā)電機(jī)速度值小于或等于預(yù)先確立的最大發(fā)電機(jī)速度，或者發(fā)電機(jī)扭矩小于或等于預(yù)先確立的最大發(fā)電機(jī)扭矩。方法進(jìn)一步包括基于當(dāng)前風(fēng)速和葉尖速度比來(lái)計(jì)算期望的發(fā)電機(jī)速度值。方法進(jìn)一步包括基于期望的發(fā)電機(jī)速度值來(lái)計(jì)算期望的發(fā)電機(jī)功率值。
[0008]在另一個(gè)實(shí)施例中，本公開(kāi)涉及風(fēng)力渦輪。風(fēng)力渦輪包括塔架、安裝在塔架上的機(jī)艙、聯(lián)接到機(jī)艙上的轉(zhuǎn)子，以及定位在機(jī)艙內(nèi)的發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)子包括多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片。風(fēng)力渦輪進(jìn)一步包括控制器。控制器包括處理器，處理器可運(yùn)行來(lái)基于當(dāng)前風(fēng)速和葉尖速度比來(lái)計(jì)算期望的發(fā)電機(jī)速度值。處理器進(jìn)一步可運(yùn)行基于期望的發(fā)電機(jī)速度值來(lái)來(lái)計(jì)算期望的發(fā)電機(jī)功率值。處理器進(jìn)一步可運(yùn)行來(lái)在至少一個(gè)以下條件下，確定最大程度地提高功率系數(shù)的葉尖速度比和槳距角:推力值小于或等于預(yù)先確立的最大推力，發(fā)電機(jī)速度值小于或等于預(yù)先確立的最大發(fā)電機(jī)速度，或者發(fā)電機(jī)扭矩小于或等于預(yù)先確立的最大發(fā)電機(jī)扭矩。
[0009]一種用于控制風(fēng)力渦輪載荷的方法，所述方法包括:
確定當(dāng)前風(fēng)速；
在至少一個(gè)以下條件下確定最大程度地提高功率系數(shù)的葉尖速度比和槳距角:
推力值小于或等于預(yù)先確立的最大推力；
發(fā)電機(jī)速度值小于或等于預(yù)先確立的最大發(fā)電機(jī)速度；或者發(fā)電機(jī)扭矩小于或等于預(yù)先確立的最大發(fā)電機(jī)扭矩；
基于所述當(dāng)前風(fēng)速和所述葉尖速度比來(lái)計(jì)算期望的發(fā)電機(jī)速度值；以及基于所述期望的發(fā)電機(jī)速度值來(lái)計(jì)算期望的發(fā)電機(jī)功率值。
[0010]在一個(gè)實(shí)施例中，進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)所述發(fā)電機(jī)的扭矩，使得所述發(fā)電機(jī)的功率輸出被調(diào)節(jié)向所述期望的發(fā)電機(jī)功率值。
[0011]在一個(gè)實(shí)施例中，進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)所述風(fēng)力渦輪的多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片中的至少一個(gè)的槳距，使得所述發(fā)電機(jī)的速度被調(diào)節(jié)向所述期望的發(fā)電機(jī)速度值。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，進(jìn)一步包括將所述風(fēng)力渦輪的所述多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片中的至少一個(gè)的槳距調(diào)節(jié)成所述槳距角。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，在以下條件下執(zhí)行確定最大程度地提高所述功率系數(shù)的葉尖速度比和槳距角的步驟:推力值小于或等于預(yù)先確立的最大推力，發(fā)電機(jī)速度值小于或等于預(yù)先確立的最大發(fā)電機(jī)速度，以及發(fā)電機(jī)扭矩小于或等于預(yù)先確立的最大發(fā)電機(jī)扭矩。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，進(jìn)一步包括確立最大發(fā)電機(jī)扭矩，以及進(jìn)一步包括基于所述最大發(fā)電機(jī)扭矩、效率值和齒輪箱比來(lái)計(jì)算最大空氣動(dòng)力扭矩。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算期望的發(fā)電機(jī)功率值的步驟包括計(jì)算期望的發(fā)電機(jī)扭矩值，以及利用所述期望的發(fā)電機(jī)扭矩值和所述期望的發(fā)電機(jī)速度值來(lái)計(jì)算所述期望的發(fā)電機(jī)功率值。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，所述期望的發(fā)電機(jī)扭矩值是預(yù)先確立的最大發(fā)電機(jī)扭矩和基于效率值、在最大程度地提高功率系數(shù)的葉尖速度比和槳距角下的空氣動(dòng)力扭矩值，以及齒輪箱比的值中的最小值。
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，所述當(dāng)前風(fēng)速是測(cè)量出的。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，所述當(dāng)前風(fēng)速是估計(jì)出的。
[0019]一種風(fēng)力渦輪，包括:
塔架；
安裝在所述塔架上的機(jī)艙；
聯(lián)接到所述機(jī)艙上的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片；
定位在所述機(jī)艙內(nèi)的發(fā)電機(jī)；以及控制器，所述控制器包括處理器，所述處理器可運(yùn)行來(lái)基于當(dāng)前風(fēng)速和葉尖速度比來(lái)計(jì)算期望的發(fā)電機(jī)速度值，以及基于所述期望的發(fā)電機(jī)速度值來(lái)計(jì)算期望的發(fā)電機(jī)功率值，所述處理器進(jìn)一步可運(yùn)行來(lái)在至少一個(gè)以下條件下，確定最大程度地提高功率系數(shù)的葉尖速度比和槳距角:
推力值小于或等于預(yù)先確立的最大推力；
發(fā)電機(jī)速度值小于或等于預(yù)先確立的最大發(fā)電機(jī)速度；或者發(fā)電機(jī)扭矩小于或等于預(yù)先確立的最大發(fā)電機(jī)扭矩。
[0020]在一個(gè)實(shí)施例中，所述處理器進(jìn)一步可運(yùn)行來(lái)調(diào)節(jié)所述發(fā)電機(jī)的扭矩，使得所述發(fā)電機(jī)的功率輸出被調(diào)節(jié)向所述期望的發(fā)電機(jī)功率值。
[0021]在一個(gè)實(shí)施例中，所述處理器進(jìn)一步可運(yùn)行來(lái)調(diào)節(jié)所述風(fēng)力渦輪的多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片中的至少一個(gè)的槳距，使得速度所述發(fā)電機(jī)被調(diào)節(jié)向所述期望的發(fā)電機(jī)速度值。
[0022]在一個(gè)實(shí)施例中，所述處理器進(jìn)一步可運(yùn)行來(lái)基于預(yù)先確立的最大發(fā)電機(jī)扭矩、效率值和齒輪箱比來(lái)計(jì)算最大空氣動(dòng)力扭矩。
[0023]在一個(gè)實(shí)施例中，所述處理器進(jìn)一步可運(yùn)行來(lái)計(jì)算期望的發(fā)電機(jī)扭矩值，以及利用所述期望的發(fā)電機(jī)扭矩值和所述期望的發(fā)電機(jī)速度值來(lái)計(jì)算所述期望的發(fā)電機(jī)功率值。
[0024]在一個(gè)實(shí)施例中，所述期望的發(fā)電機(jī)扭矩值是預(yù)先確立的最大發(fā)電機(jī)扭矩或基于效率值、在最大程度地提高功率系數(shù)的葉尖速度比和槳距角下的空氣動(dòng)力扭矩值，以及齒輪箱比的值中的最小值。
[0025]在一個(gè)實(shí)施例中，在以下條件下運(yùn)行所述處理器來(lái)確定最大程度地提高所述功率系數(shù)的葉尖速度比和槳距角:推力值小于或等于預(yù)先確立的最大推力，發(fā)電機(jī)速度值小于或等于預(yù)先確立的最大發(fā)電機(jī)速度，以及發(fā)電機(jī)扭矩小于或等于預(yù)先確立的最大發(fā)電機(jī)扭矩。
[0026]在一個(gè)實(shí)施例中，進(jìn)一步包括可運(yùn)行來(lái)確定所述當(dāng)前風(fēng)速的傳感器。
[0027]參照以下描述和所附權(quán)利要求，將更好地理解本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)。結(jié)合在本說(shuō)明書中且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分的附圖示出本發(fā)明的實(shí)施例，并且附圖與描述一起用來(lái)闡明本發(fā)明的原理。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028]在參照附圖的說(shuō)明書中，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員闡述了本發(fā)明的完整和能夠?qū)嵤┑墓_(kāi)，包括本發(fā)明的最佳模式，其中:
圖1是根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的風(fēng)力渦輪的透視圖；
圖2示出根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的風(fēng)力渦輪的機(jī)艙的內(nèi)部透視圖；
圖3示出可包括在風(fēng)力渦輪的控制器內(nèi)的適當(dāng)?shù)臉?gòu)件的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；以及圖4是示出根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的、用于控制風(fēng)力渦輪載荷的方法的框圖。
[0029]部件列表 10風(fēng)力渦輪 12塔架
14地面 16機(jī)艙 18轉(zhuǎn)子 20可旋轉(zhuǎn)的轂 22轉(zhuǎn)子葉片 24發(fā)電機(jī) 26渦輪控制器 28方向
32變槳調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 34變槳軸線 36偏航軸線 38偏航驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 40轉(zhuǎn)子軸 42發(fā)電機(jī)軸 44齒輪箱 46座板 48枕塊 50枕塊 52控制機(jī)柜 60處理器 62存儲(chǔ)器裝置 64通信模塊 66傳感器接口 80天氣傳感器 82傳感器 84傳感器 86轉(zhuǎn)子 88傳感器
100確定風(fēng)力渦輪10的當(dāng)前風(fēng)速102
102當(dāng)前風(fēng)速
104最大推力
106最大發(fā)電機(jī)速度
108最大發(fā)電機(jī)扭矩
110確定最大程度地提高風(fēng)力渦輪10的功率系數(shù)116的最大葉尖速度比112和最大槳距角114
112最大葉尖速度比 114最大槳距角 116功率系數(shù)
120推力值小于或等于最大推力104的條件
122發(fā)電機(jī)速度值小于或等于最大發(fā)電機(jī)速度106的條件
124發(fā)電機(jī)扭矩小于或等于最大發(fā)電機(jī)扭矩108的條件 130基于最大葉尖速度比112和當(dāng)前風(fēng)速102來(lái)計(jì)算期望的發(fā)電機(jī)速度值132 132期望的發(fā)電機(jī)速度值
134基于期望的發(fā)電機(jī)速度值132來(lái)計(jì)算期望的發(fā)電機(jī)功率值136
136期望的發(fā)電機(jī)功率值
140計(jì)算期望的發(fā)電機(jī)扭矩值142
142期望的發(fā)電機(jī)扭矩值
144效率值
145計(jì)算在最大葉尖速度比112和最大槳距角114下的空氣動(dòng)力扭矩值146 146空氣動(dòng)力扭矩值 148齒輪箱比
150利用期望的發(fā)電機(jī)扭矩值142和期望的發(fā)電機(jī)速度值132來(lái)計(jì)算期望的發(fā)電機(jī)功率值136
160計(jì)算最大空氣動(dòng)力扭矩162 162最大空氣動(dòng)力扭矩
170調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)24的扭矩，使得發(fā)電機(jī)24的功率輸出大約等于期望的發(fā)電機(jī)功率值
136
172調(diào)節(jié)風(fēng)力渦輪10的多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片22中的至少一個(gè)的槳距，使得發(fā)電機(jī)24的速度大約等于期望的發(fā)電機(jī)速度值132。

【具體實(shí)施方式】
[0030]現(xiàn)在將詳細(xì)參照本發(fā)明的實(shí)施例，在圖中示出實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)示例。以闡明本發(fā)明而非限制本發(fā)明的方式提供各個(gè)示例。實(shí)際上，將對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，可在本發(fā)明中作出各種修改和變化，而不偏離本發(fā)明的范圍或精神。例如，被示為或描述成一個(gè)實(shí)施例的一部分的特征可用于另一個(gè)實(shí)施例，以產(chǎn)生又一個(gè)實(shí)施例。因而，意于的是本發(fā)明覆蓋落在所附權(quán)利要求及其等效方案的范圍內(nèi)的這樣的修改和變化。
[0031]圖1示出風(fēng)力渦輪10的一個(gè)實(shí)施例的透視圖。如顯示的那樣，風(fēng)力渦輪10包括從支承地面14延伸的塔架12、安裝在塔架12上的機(jī)艙16，以及聯(lián)接到機(jī)艙16上的轉(zhuǎn)子18。轉(zhuǎn)子18包括可旋轉(zhuǎn)的轂20和至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片22，轉(zhuǎn)子葉片22聯(lián)接到轂20上，并且從轂20向外延伸。例如，在示出的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子18包括三個(gè)轉(zhuǎn)子葉片22。但是，在備選實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子18可包括超過(guò)三個(gè)或不到三個(gè)轉(zhuǎn)子葉片22。各個(gè)轉(zhuǎn)子葉片22可圍繞轂20隔開(kāi)，以有利于使轉(zhuǎn)子18旋轉(zhuǎn)，以使得動(dòng)能能夠從風(fēng)轉(zhuǎn)變成可用的機(jī)械能，然后轉(zhuǎn)變成電能。例如，轂20可以可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到定位在機(jī)艙16內(nèi)的發(fā)電機(jī)24 (圖2)上，以容許產(chǎn)生電能。
[0032]如顯示的那樣，風(fēng)力渦輪10還可包括在機(jī)艙16內(nèi)居中的渦輪控制系統(tǒng)或渦輪控制器26。但應(yīng)當(dāng)理解的是，渦輪控制器26可設(shè)置在風(fēng)力渦輪10上或風(fēng)力渦輪10中的任何位置處，支承地面14上的任何位置處，或者大體任何其它位置處。渦輪控制器26大體可構(gòu)造成控制風(fēng)力渦輪10的各種運(yùn)行模式(例如啟動(dòng)或停機(jī)序列)和/或構(gòu)件。例如，控制器26可構(gòu)造成控制各個(gè)轉(zhuǎn)子葉片22的葉片槳距或槳距角(即，確定轉(zhuǎn)子葉片22相對(duì)于風(fēng)向28的投影的角)，以通過(guò)調(diào)節(jié)至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片22相對(duì)于風(fēng)的角位置，來(lái)控制轉(zhuǎn)子葉片22上的載荷。例如，渦輪控制器26可通過(guò)將適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)/命令傳輸?shù)斤L(fēng)力渦輪10的各種變槳驅(qū)動(dòng)器或變槳調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)32 (圖2)，來(lái)單獨(dú)或同時(shí)控制轉(zhuǎn)子葉片22的槳距角。特別地，轉(zhuǎn)子葉片22可通過(guò)一個(gè)或多個(gè)變槳軸承(一個(gè)或多個(gè))(未示出)而可旋轉(zhuǎn)地安裝到轂20上，使得可通過(guò)使用變槳調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)32使轉(zhuǎn)子葉片22圍繞它們的變槳軸線34旋轉(zhuǎn)，來(lái)調(diào)節(jié)槳距角。另外，隨著風(fēng)向28改變，渦輪控制器26可構(gòu)造成控制機(jī)艙16圍繞偏航軸線36的偏航方向，以相對(duì)于風(fēng)向28來(lái)定位轉(zhuǎn)子葉片22，從而控制在風(fēng)力渦輪10上起作用的載荷。例如，渦輪控制器26可構(gòu)造成將控制信號(hào)/命令傳輸?shù)斤L(fēng)力渦輪10的偏航驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)38 (圖2)，使得機(jī)艙16可圍繞偏航軸線30旋轉(zhuǎn)。
[0033]仍然另外，渦輪控制器26可構(gòu)造成控制發(fā)電機(jī)24的扭矩。例如，渦輪控制器26可構(gòu)造成將控制信號(hào)/命令傳輸?shù)桨l(fā)電機(jī)24，以便調(diào)整發(fā)電機(jī)24內(nèi)產(chǎn)生的磁通量，從而調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)24上的扭矩需求。發(fā)電機(jī)24的這種臨時(shí)降級(jí)可降低轉(zhuǎn)子葉片22的旋轉(zhuǎn)速度，從而減小在葉片22上起作用的空氣動(dòng)力載荷，以及減小各種其它風(fēng)力渦輪10構(gòu)件上的反作用載荷。
[0034]應(yīng)當(dāng)理解，渦輪控制器26大體可包括計(jì)算機(jī)或任何其它適當(dāng)?shù)奶幚韱卧Ｒ蚨?，在若干?shí)施例中，渦輪控制器26可包括構(gòu)造成執(zhí)行多種計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的功能的一個(gè)或多個(gè)處理器(一個(gè)或多個(gè))和相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器裝置(一個(gè)或多個(gè))，如圖3中顯示和本文論述的那樣。如本文所用，用語(yǔ)“處理器”不僅表示集成電路(在本領(lǐng)域中被稱為包括在計(jì)算機(jī)中)，而且還表示控制器、微控制器、微型計(jì)算機(jī)、可編程的邏輯控制器(PLC)、特定用途集成電路和其它可編程的電路。另外，渦輪控制器26的存儲(chǔ)器裝置(一個(gè)或多個(gè))大體可包括存儲(chǔ)器元件(一個(gè)或多個(gè))，包括(但不限于)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(例如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM))、計(jì)算機(jī)可讀的非易失性介質(zhì)(例如閃速存儲(chǔ)器)、軟盤、致密盤-只讀存儲(chǔ)器(⑶-ROM)、光磁盤(MOD)、數(shù)字多功能盤(DVD)和/或其它適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)器元件。這種存儲(chǔ)器裝置(一個(gè)或多個(gè))大體可構(gòu)造成存儲(chǔ)適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)可讀指令，當(dāng)由處理器(一個(gè)或多個(gè))執(zhí)行時(shí)，計(jì)算機(jī)可讀指令將控制器26配置成執(zhí)行各種計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的功能，包括(但不限于)執(zhí)行比例積分微分(“PID”)控制算法，包括一個(gè)或多個(gè)PID控制環(huán)路內(nèi)的各種計(jì)算，以及各種其它適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的功能。另外，渦輪控制器26還可包括各種輸入/輸出通道，它們用于接收來(lái)自傳感器和/或其它測(cè)量裝置的輸入，以及用于將控制信號(hào)發(fā)送到風(fēng)力渦輪10的各種構(gòu)件。
[0035]另外應(yīng)當(dāng)理解的是，控制器可為單個(gè)控制器，或者包括各種構(gòu)件，諸如變槳控制器和/或偏航控制器，它們與中央控制器通信，以如論述的那樣特別地控制變槳和偏航。另夕卜，用語(yǔ)“控制器”還可包含計(jì)算機(jī)、處理單元和/或彼此通信的有關(guān)構(gòu)件的組合。
[0036]現(xiàn)在參照?qǐng)D2，示出風(fēng)力渦輪10的機(jī)艙16的一個(gè)實(shí)施例的簡(jiǎn)化內(nèi)部視圖。如顯示的那樣，發(fā)電機(jī)24可設(shè)置在機(jī)艙16內(nèi)。大體上，發(fā)電機(jī)24可聯(lián)接到風(fēng)力渦輪10的轉(zhuǎn)子18上，以用轉(zhuǎn)子18產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)能來(lái)產(chǎn)生電功率。例如，轉(zhuǎn)子18可包括主轉(zhuǎn)子軸40，主轉(zhuǎn)子軸40聯(lián)接到轂20上，以隨轂20旋轉(zhuǎn)。發(fā)電機(jī)24然后可聯(lián)接到轉(zhuǎn)子軸40上，使得轉(zhuǎn)子軸40的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)24。例如，在示出的實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)24包括通過(guò)齒輪箱44可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到轉(zhuǎn)子軸40上的發(fā)電機(jī)軸42。但是，在其它實(shí)施例中，應(yīng)當(dāng)理解，發(fā)電機(jī)軸42可直接可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到轉(zhuǎn)子軸40上。備選地，發(fā)電機(jī)24可直接可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到轉(zhuǎn)子軸40上(通常被稱為“直驅(qū)式風(fēng)力渦輪”)。
[0037]應(yīng)當(dāng)理解，轉(zhuǎn)子軸40大體可被定位在風(fēng)力渦輪塔架12的頂部的支承框架或座板46支承在機(jī)艙內(nèi)。例如，轉(zhuǎn)子軸40可通過(guò)安裝到座板46上的一對(duì)枕塊48、50而得到座板46的支承。
[0038]另外，如本文指示的那樣，渦輪控制器26還可位于風(fēng)力渦輪10的機(jī)艙16內(nèi)。例如，如在示出的實(shí)施例中顯示的那樣，渦輪控制器26設(shè)置在安裝到機(jī)艙16的一部分上的控制機(jī)柜52內(nèi)。但是，在其它實(shí)施例中，渦輪控制器26可設(shè)置在風(fēng)力渦輪10上和/或風(fēng)力渦輪10內(nèi)的任何其它適當(dāng)?shù)奈恢锰?，以?或者遠(yuǎn)離風(fēng)力渦輪10的任何適當(dāng)?shù)奈恢锰帯４讼Σ?，如本文描述的那樣，渦輪控制器26還可通信地聯(lián)接到風(fēng)力渦輪10的各種構(gòu)件上，以大體控制風(fēng)力渦輪和/或這樣的構(gòu)件。例如，渦輪控制器26可通信地聯(lián)接到風(fēng)力渦輪10的偏航驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(一個(gè)或多個(gè))38上，以控制和/或改變機(jī)艙16相對(duì)于風(fēng)向28 (圖1)的偏航方向。類似地，渦輪控制器26還可通信地聯(lián)接到風(fēng)力渦輪10的各個(gè)變槳調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)32 (顯示了其中一個(gè))上，以控制和/或改變轉(zhuǎn)子葉片22相對(duì)于風(fēng)向28的槳距角。例如，渦輪控制器26可構(gòu)造成將控制信號(hào)/命令傳輸?shù)礁鱾€(gè)變槳調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)32，使得變槳調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)32的一個(gè)或多個(gè)促動(dòng)器(未顯不)可用來(lái)使葉片22相對(duì)于轂20旋轉(zhuǎn)。
[0039]本公開(kāi)進(jìn)一步涉及用于控制風(fēng)力渦輪10的載荷的方法。特別地，控制器26可用執(zhí)行這樣的方法，而且可基于這樣的方法來(lái)控制發(fā)電機(jī)24的扭矩調(diào)節(jié)和/或轉(zhuǎn)子葉片22的槳距調(diào)節(jié)，以便大體控制轉(zhuǎn)子葉片22和風(fēng)力渦輪10上的載荷。根據(jù)本公開(kāi)利用的方法有利地利用風(fēng)力渦輪10經(jīng)受的風(fēng)速，而且可進(jìn)一步利用風(fēng)力渦輪10的各種預(yù)定最大值來(lái)確定合適的響應(yīng)，以便防止過(guò)度載荷。通過(guò)利用這樣的當(dāng)前風(fēng)速和預(yù)定最大值，可顯著地減少延遲時(shí)間，因而減少過(guò)度風(fēng)速和颶風(fēng)對(duì)風(fēng)力渦輪10引起的潛在損害，以及減少因此產(chǎn)生的過(guò)度推力載荷和因此產(chǎn)生的葉片疲勞。
[0040]現(xiàn)在參照?qǐng)D3，示出了根據(jù)本主題的各方面的、可包括在渦輪控制器26內(nèi)的適當(dāng)?shù)臉?gòu)件的一個(gè)實(shí)施例的框圖。如顯示的那樣，控制器26可包括構(gòu)造成執(zhí)行多種計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的功能(例如，執(zhí)行本文公開(kāi)的方法、步驟、計(jì)算等)的一個(gè)或多個(gè)處理器(一個(gè)或多個(gè))60和相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器裝置(一個(gè)或多個(gè))62。另外，控制器26還可包括通信模塊64，以促進(jìn)控制器26和風(fēng)力渦輪10的各種構(gòu)件之間的通信。例如，通信模塊64可用作接口，以容許渦輪控制器26將控制信號(hào)傳輸?shù)礁鱾€(gè)變槳調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)32，以控制轉(zhuǎn)子葉片22的槳距角。此夕卜，通信模塊64可包括傳感器接口 66 (例如一個(gè)或多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器)，以容許例如從各種傳感器傳輸出的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成處理器60可理解和處理的信號(hào)。
[0041]圖4示出根據(jù)本公開(kāi)的、用于控制風(fēng)力渦輪10的載荷的方法的各種實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)本公開(kāi)的方法在示例性實(shí)施例中是閉環(huán)反饋方法，并且可單獨(dú)或共同用于風(fēng)力渦輪10的發(fā)電機(jī)24和/或轉(zhuǎn)子葉片22。根據(jù)這些實(shí)施例的方法可包括例如確定風(fēng)力渦輪10的當(dāng)前風(fēng)速102的步驟100。當(dāng)前風(fēng)速102大體是風(fēng)力渦輪10目前經(jīng)歷的風(fēng)速。可利用各種方法和設(shè)備來(lái)確定當(dāng)前風(fēng)速102。
[0042]例如，在一些實(shí)施例中，可測(cè)量當(dāng)前推力值102。例如，可諸如通過(guò)使用適當(dāng)?shù)奶鞖鈧鞲衅?0來(lái)測(cè)量風(fēng)力渦輪10的風(fēng)速。適當(dāng)?shù)奶鞖鈧鞲衅?0包括例如光探測(cè)和測(cè)距(“LIDAR”)裝置、聲探測(cè)和測(cè)距(“S0DAR”)裝置、風(fēng)速計(jì)、風(fēng)向標(biāo)、氣壓計(jì)和雷達(dá)裝置(諸如多普勒雷達(dá)裝置)。在另外的其它備選實(shí)施例中，傳感器82可用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)子葉片22的偏轉(zhuǎn)。這個(gè)偏轉(zhuǎn)可與轉(zhuǎn)子葉片22經(jīng)受的風(fēng)速相互關(guān)聯(lián)。而且另外，可利用任何適當(dāng)?shù)臏y(cè)量方法和設(shè)備來(lái)直接或間接地測(cè)量當(dāng)前風(fēng)速102。
[0043]在其它實(shí)施例中，可估計(jì)當(dāng)前風(fēng)速102。例如，在一些實(shí)施例中，可通過(guò)使用例如可包括在控制器26中的風(fēng)觀測(cè)算法來(lái)估計(jì)風(fēng)速和其中的變化。風(fēng)觀測(cè)系統(tǒng)可輸入應(yīng)用于發(fā)電機(jī)24的、通過(guò)在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子86或輸入軸上的適當(dāng)?shù)膫鞲衅?諸如傳感器84)測(cè)得的載荷扭矩，以及風(fēng)施加的、通過(guò)適當(dāng)?shù)膫鞲衅?諸如傳感器88)測(cè)得的驅(qū)動(dòng)扭矩，而且可基于這些輸入來(lái)估計(jì)風(fēng)速。備選地，可利用任何適當(dāng)?shù)姆椒ɑ蛟O(shè)備來(lái)估計(jì)當(dāng)前風(fēng)速102。
[0044]根據(jù)本公開(kāi)的方法在一些實(shí)施例中可進(jìn)一步包括例如確立最大推力104、最大發(fā)電機(jī)速度106和最大扭矩。在示例性實(shí)施例中,最大扭矩是最大發(fā)電機(jī)扭矩108，但在備選實(shí)施例中，可確立最大空氣動(dòng)力扭矩(本文論述的)，并且可通過(guò)根據(jù)最大空氣動(dòng)力扭矩的計(jì)算來(lái)確立最大發(fā)電機(jī)扭矩108。這樣的最大值是大體預(yù)先確立的值或在風(fēng)力渦輪10的運(yùn)行期間大體合乎需要地不被超過(guò)的額定值。
[0045]根據(jù)本公開(kāi)的方法在一些實(shí)施例中可進(jìn)一步包括例如以下步驟110:確定最大程度地提高風(fēng)力渦輪10的功率系數(shù)116的葉尖速度比112和槳距角114。大體可通過(guò)用風(fēng)力渦輪10(諸如其轉(zhuǎn)子18)的當(dāng)前旋轉(zhuǎn)速度(由風(fēng)力渦輪10中的適當(dāng)?shù)膫鞲衅鳒y(cè)量)乘以轉(zhuǎn)子18的最大半徑，并且用這個(gè)結(jié)果除以風(fēng)速102來(lái)計(jì)算葉尖速度比112。大體通過(guò)使用優(yōu)化算法或迭代搜索來(lái)這樣確定最大程度地提高風(fēng)力渦輪10的功率系數(shù)116的葉尖速度比112和槳距角114?？蛇M(jìn)一步在線執(zhí)行這種確定，諸如在控制器26中空閑時(shí)或者由控制器26執(zhí)行，或者可離線執(zhí)行。離線辦法可包括例如使用預(yù)先計(jì)算的值的表，包括輸入和輸出，表存儲(chǔ)在控制器26中，并且控制器26在運(yùn)行期間從表中進(jìn)行選擇。另外，在一些實(shí)施例中，可在之前針對(duì)風(fēng)力渦輪10確立的各種預(yù)先確立的最大值的約束內(nèi)執(zhí)行這種確定。例如，在示例性實(shí)施例中，在推力值小于或等于預(yù)先確立的最大推力104的條件120下，在發(fā)電機(jī)速度值小于或等于預(yù)先確立的最大發(fā)電機(jī)速度106的條件122下，以及/或者在發(fā)電機(jī)扭矩小于或等于預(yù)先確立的最大發(fā)電機(jī)扭矩108的條件124下，確定最大程度地提高功率系數(shù)的葉尖速度比112和槳距角114的步驟110。因而，在這些條件下，當(dāng)葉尖速度比112和槳距角114未被超過(guò)時(shí)，這些值大體將不超過(guò)預(yù)先確立的最大值，并且葉尖速度比112和槳距角114可最大程度地提高這些條件的功率系數(shù)。
[0046]在一些實(shí)施例中，根據(jù)本公開(kāi)的方法可進(jìn)一步包括計(jì)算最大空氣動(dòng)力扭矩162的步驟160。例如，如果起初未確立最大空氣動(dòng)力扭矩162，則可基于例如預(yù)先確立的最大發(fā)電機(jī)扭矩108、效率值144和齒輪箱比148，來(lái)計(jì)算最大空氣動(dòng)力扭矩162。效率值144大體可為風(fēng)力渦輪10期望以此運(yùn)行或者風(fēng)力渦輪10正以此運(yùn)行的效率。效率值144可為確切值或近似值，并且可例如針對(duì)風(fēng)力渦輪10的各種運(yùn)行點(diǎn)對(duì)效率值144進(jìn)行建模。齒輪箱比148可為齒輪箱44的輸入和輸出之間的比?？赏ㄟ^(guò)例如用最大發(fā)電機(jī)扭矩108乘以效率值144，并且用這個(gè)結(jié)果值除以齒輪箱比148來(lái)計(jì)算最大空氣動(dòng)力扭矩162。在一些實(shí)施例中，可在確定110最大程度地提高功率系數(shù)116的葉尖速度比112和槳距角114的期間利用最大空氣動(dòng)力扭矩162。例如,在一些實(shí)施例中,可在空氣動(dòng)力扭矩小于或等于最大空氣動(dòng)力扭矩162 (如論述的那樣，其可預(yù)先確立或計(jì)算)的條件下執(zhí)行確定110。
[0047]根據(jù)本公開(kāi)的方法有利地提供關(guān)于各種發(fā)電機(jī)24值的計(jì)算，它可基于當(dāng)前風(fēng)速102和各種其它值。例如，方法可包括基于當(dāng)前風(fēng)速102來(lái)計(jì)算期望的發(fā)電機(jī)速度值132的步驟130。期望的發(fā)電機(jī)速度值132大體是發(fā)電機(jī)速度設(shè)定點(diǎn)。有利地，通過(guò)將發(fā)電機(jī)速度設(shè)定成這個(gè)計(jì)算設(shè)定點(diǎn)，各種其它風(fēng)力渦輪10值因此可落在預(yù)先確立的值和/或最大值內(nèi)，如本文論述的那樣。另外可利用各種其它適當(dāng)?shù)闹祦?lái)計(jì)算期望的發(fā)電機(jī)速度值132。例如，在一些示例性實(shí)施例中，這種計(jì)算可進(jìn)一步利用葉尖速度比112。在另外的示例性實(shí)施例中，這種計(jì)算可進(jìn)一步利用齒輪箱比148。例如，可通過(guò)用葉尖速度比112乘以當(dāng)前風(fēng)速102，并且用這個(gè)結(jié)果乘以齒輪箱比148來(lái)計(jì)算期望的發(fā)電機(jī)速度值132。另外或備選地，在一些實(shí)施例中，在這種計(jì)算中可利用當(dāng)前空氣密度。另外應(yīng)當(dāng)理解的是，可將期望的發(fā)電機(jī)速度值132的這種計(jì)算執(zhí)行為在線計(jì)算或離線計(jì)算，如本文論述的那樣。這種計(jì)算可提供當(dāng)前風(fēng)速102的期望的發(fā)電機(jī)速度值132，期望的發(fā)電機(jī)速度值132可有利地將風(fēng)力渦輪10約束在本文公開(kāi)的各種最大值內(nèi)。
[0048]另外，根據(jù)本公開(kāi)的方法可包括基于期望的發(fā)電機(jī)速度值132來(lái)計(jì)算期望的發(fā)電機(jī)功率值136的步驟134。期望的發(fā)電機(jī)功率值136大體是發(fā)電機(jī)功率設(shè)定點(diǎn)。有利地，通過(guò)將發(fā)電機(jī)功率設(shè)定成這個(gè)計(jì)算設(shè)定點(diǎn)，各種其它風(fēng)力渦輪10值因此可落在預(yù)先確立的值和/或最大值內(nèi)，如本文論述的那樣。另外可利用各種其它適當(dāng)?shù)闹祦?lái)計(jì)算期望的發(fā)電機(jī)功率值136。例如，在示例性實(shí)施例中，如顯示的那樣，可通過(guò)執(zhí)行計(jì)算期望的發(fā)電機(jī)扭矩值142的步驟140，然后執(zhí)行利用期望的發(fā)電機(jī)扭矩值142和期望的發(fā)電機(jī)速度值132來(lái)計(jì)算期望的發(fā)電機(jī)功率值136的步驟150，來(lái)執(zhí)行這種步驟134。例如，可通過(guò)使期望的發(fā)電機(jī)扭矩值142和期望的發(fā)電機(jī)速度值132相乘，來(lái)計(jì)算期望的發(fā)電機(jī)功率值136。
[0049]在一些實(shí)施例中，期望的發(fā)電機(jī)扭矩值142可為基于效率值144、齒輪箱比148以及在葉尖速度比112和槳距角114下計(jì)算出的空氣動(dòng)力扭矩值146的值。因而這樣的方法可包括在葉尖速度比112和槳距角114下計(jì)算空氣動(dòng)力扭矩值146的步驟145。因而可通過(guò)例如用效率值144乘以空氣動(dòng)力扭矩值146，并且用該結(jié)果除以齒輪箱比148，來(lái)計(jì)算期望的發(fā)電機(jī)扭矩值142。在其它實(shí)施例中，期望的發(fā)電機(jī)扭矩值142可為最大發(fā)電機(jī)扭矩108。而且另外，在示例性實(shí)施例中，期望的發(fā)電機(jī)扭矩值142可為最大發(fā)電機(jī)扭矩108和基于效率值144、齒輪箱比148和空氣動(dòng)力扭矩值146的值中的最小值。因而，在這些實(shí)施例中，將利用較小的值(最大發(fā)電機(jī)扭矩108或基于效率值144、齒輪箱比148和空氣動(dòng)力扭矩值146的值)作為期望的發(fā)電機(jī)扭矩值142。
[0050]如論述的那樣，根據(jù)步驟134，可基于期望的發(fā)電機(jī)速度值132來(lái)計(jì)算期望的發(fā)電機(jī)功率值136。另外應(yīng)當(dāng)理解，期望的發(fā)電機(jī)功率值136的這樣計(jì)算可被執(zhí)行為在線計(jì)算或離線計(jì)算，如本文論述的那樣。這種計(jì)算可提供當(dāng)前風(fēng)速102的期望的發(fā)電機(jī)功率值136，期望的發(fā)電機(jī)功率值136可有利地將風(fēng)力渦輪10約束在本文公開(kāi)的各種最大值內(nèi)。
[0051]因而，可根據(jù)本公開(kāi)來(lái)計(jì)算期望的發(fā)電機(jī)速度值132和期望的發(fā)電機(jī)功率值136。在另外的示例性實(shí)施例中，這些設(shè)定點(diǎn)可進(jìn)一步用來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)力渦輪10的各種構(gòu)件。例如，在一些實(shí)施例中，根據(jù)本公開(kāi)的方法可進(jìn)一步包括步驟170:調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)24的扭矩，使得發(fā)電機(jī)24的功率輸出被調(diào)節(jié)向期望的發(fā)電機(jī)功率值136。另外，在示例性實(shí)施例中，調(diào)節(jié)扭矩，直到功率輸出大致等于期望的發(fā)電機(jī)功率值136。例如可通過(guò)用控制器26調(diào)整磁通量來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)24的扭矩，如本文論述的那樣。
[0052]另外或備選地，在一些示例性實(shí)施例中，根據(jù)本公開(kāi)的方法可進(jìn)一步包括步驟172:調(diào)節(jié)風(fēng)力渦輪10的多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片22中的至少一個(gè)的槳距，使得發(fā)電機(jī)24的速度被調(diào)節(jié)向期望的發(fā)電機(jī)速度值132。另外，在示例性實(shí)施例中，調(diào)節(jié)槳距，直到速度大致等于期望的發(fā)電機(jī)速度值132。例如可通過(guò)運(yùn)行控制器26和變槳調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)32來(lái)對(duì)轉(zhuǎn)子葉片22執(zhí)行這種變槳，如本文論述的那樣。
[0053]備選地，在其中計(jì)算最大程度地提高功率系數(shù)116的葉尖速度比112和槳距角114的一些實(shí)施例中，可將一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片22的槳距調(diào)節(jié)成槳距角114，而非該一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片22的槳距基于期望的發(fā)電機(jī)速度值132，如本文論述的那樣。因而，根據(jù)本公開(kāi)的方法可包括將風(fēng)力渦輪10的多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片22中的至少一個(gè)的槳距調(diào)節(jié)成槳距角114。
[0054]應(yīng)當(dāng)理解，在示例性實(shí)施例中，通過(guò)對(duì)當(dāng)前值(諸如當(dāng)前扭矩或槳距值)和計(jì)算設(shè)定點(diǎn)值之間的差起作用的控制器(諸如控制器26)，根據(jù)本公開(kāi)對(duì)發(fā)電機(jī)24的扭矩和轉(zhuǎn)子葉片22的槳距執(zhí)行這樣的調(diào)節(jié)，如本文論述的那樣。另外，應(yīng)當(dāng)理解，可在例如多輸入-多輸出(“ΜΙΜ0”)控制器(它可為控制器26，或者可為控制器26的一部分)中單獨(dú)或共同執(zhí)行這樣的調(diào)節(jié)。
[0055]本公開(kāi)進(jìn)一步涉及風(fēng)力渦輪10和風(fēng)力渦輪10的控制器26。如論述的那樣，根據(jù)本公開(kāi)的控制器26可構(gòu)造成執(zhí)行本文公開(kāi)的各種方法及其步驟。例如，根據(jù)本公開(kāi)的控制器26可包括處理器60，處理器60可運(yùn)行來(lái)基于當(dāng)前風(fēng)速102而計(jì)算期望的發(fā)電機(jī)速度值132，如本文論述的那樣。處理器60可進(jìn)一步可運(yùn)行來(lái)基于期望的發(fā)電機(jī)速度值132來(lái)計(jì)算期望的發(fā)電機(jī)功率值136，如本文論述的那樣。
[0056]另外，如本文論述的那樣，處理器60可運(yùn)行來(lái)例如確立各種預(yù)先確立的值，諸如最大推力104、最大發(fā)電機(jī)速度104和最大扭矩。處理器60可進(jìn)一步可運(yùn)行來(lái)例如確定最大程度地提高功率系數(shù)116的葉尖速度比112和槳距角114，如本文論述的那樣。
[0057]本書面描述使用示例來(lái)公開(kāi)本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域任何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及實(shí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明的可取得專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果這樣的其它示例具有不異于權(quán)利要求的字面語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)性差異的等效結(jié)構(gòu)要素，則它們意于處在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制風(fēng)力渦輪載荷的方法，所述方法包括: 確定當(dāng)前風(fēng)速； 在至少一個(gè)以下條件下確定最大程度地提高功率系數(shù)的葉尖速度比和槳距角: 推力值小于或等于預(yù)先確立的最大推力； 發(fā)電機(jī)速度值小于或等于預(yù)先確立的最大發(fā)電機(jī)速度；或者 發(fā)電機(jī)扭矩小于或等于預(yù)先確立的最大發(fā)電機(jī)扭矩； 基于所述當(dāng)前風(fēng)速和所述葉尖速度比來(lái)計(jì)算期望的發(fā)電機(jī)速度值；以及 基于所述期望的發(fā)電機(jī)速度值來(lái)計(jì)算期望的發(fā)電機(jī)功率值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)所述發(fā)電機(jī)的扭矩，使得所述發(fā)電機(jī)的功率輸出被調(diào)節(jié)向所述期望的發(fā)電機(jī)功率值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)所述風(fēng)力渦輪的多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片中的至少一個(gè)的槳距，使得所述發(fā)電機(jī)的速度被調(diào)節(jié)向所述期望的發(fā)電機(jī)速度值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括將所述風(fēng)力渦輪的所述多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片中的至少一個(gè)的槳距調(diào)節(jié)成所述槳距角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在以下條件下執(zhí)行確定最大程度地提高所述功率系數(shù)的葉尖速度比和槳距角的步驟:推力值小于或等于預(yù)先確立的最大推力，發(fā)電機(jī)速度值小于或等于預(yù)先確立的最大發(fā)電機(jī)速度，以及發(fā)電機(jī)扭矩小于或等于預(yù)先確立的最大發(fā)電機(jī)扭矩。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括確立最大發(fā)電機(jī)扭矩，以及進(jìn)一步包括基于所述最大發(fā)電機(jī)扭矩、效率值和齒輪箱比來(lái)計(jì)算最大空氣動(dòng)力扭矩。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，計(jì)算期望的發(fā)電機(jī)功率值的步驟包括計(jì)算期望的發(fā)電機(jī)扭矩值，以及利用所述期望的發(fā)電機(jī)扭矩值和所述期望的發(fā)電機(jī)速度值來(lái)計(jì)算所述期望的發(fā)電機(jī)功率值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述期望的發(fā)電機(jī)扭矩值是預(yù)先確立的最大發(fā)電機(jī)扭矩和基于效率值、在最大程度地提高功率系數(shù)的葉尖速度比和槳距角下的空氣動(dòng)力扭矩值，以及齒輪箱比的值中的最小值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述當(dāng)前風(fēng)速是測(cè)量出的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述當(dāng)前風(fēng)速是估計(jì)出的。
【文檔編號(hào)】F03D9/00GK104153942SQ201410201911
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月14日
【發(fā)明者】A.克爾伯, W.E.霍利, L.C.卡默, C.S.梅亨代爾 申請(qǐng)人:通用電氣公司