本發(fā)明涉及用于校準(zhǔn)和/或執(zhí)行風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)向測(cè)量的方法和裝置。

背景技術(shù)：

為了獲得風(fēng)力渦輪機(jī)的最大功率輸出，可能需要對(duì)準(zhǔn)風(fēng)力渦輪機(jī)以使得風(fēng)向平行于機(jī)艙，即，正交于轉(zhuǎn)子葉片在其中旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子平面。常規(guī)地，使用風(fēng)向測(cè)量設(shè)備來(lái)測(cè)量風(fēng)向并且基于測(cè)得的風(fēng)向而激活風(fēng)力渦輪機(jī)的偏航系統(tǒng)以便使風(fēng)力渦輪機(jī)正確地對(duì)準(zhǔn)從而準(zhǔn)確地面向風(fēng)。對(duì)于風(fēng)力渦輪機(jī)而言非常重要的是始終面向風(fēng)，因?yàn)檫@導(dǎo)致最大的功率產(chǎn)量和最小的負(fù)載。因此，基于通常使用安裝在渦輪機(jī)機(jī)艙的頂部上的設(shè)備執(zhí)行的風(fēng)向測(cè)量來(lái)使風(fēng)力渦輪機(jī)偏航。如果風(fēng)向測(cè)量有略微誤差，則可以導(dǎo)致顯著的產(chǎn)量損失。

已經(jīng)觀測(cè)到的是，常規(guī)的風(fēng)向測(cè)量并非在所有情形下是可靠且精確的。因此，風(fēng)力渦輪機(jī)并未在所有情形下都被操作用于產(chǎn)生最大功率并經(jīng)受最小負(fù)載。

因此，對(duì)于用于校準(zhǔn)和/或執(zhí)行風(fēng)向測(cè)量的方法和裝置（特別地用于風(fēng)力渦輪機(jī)中）可能存在需求，其中，真實(shí)的風(fēng)向能夠被可靠且精確地確定。另外，對(duì)于下述風(fēng)力渦輪機(jī)存在需求：其利用更精確的風(fēng)向測(cè)量以用于使風(fēng)力渦輪機(jī)正確地對(duì)準(zhǔn)以便面向風(fēng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

可以通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的主題來(lái)滿(mǎn)足該需求。從屬權(quán)利要求具體說(shuō)明了本發(fā)明的特定實(shí)施例。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一種用于校準(zhǔn)和/或執(zhí)行風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)向測(cè)量的方法被提供，該方法包括：測(cè)量相對(duì)風(fēng)向的多個(gè)樣本以便獲得多個(gè)測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向，該相對(duì)風(fēng)向表示真實(shí)風(fēng)向和測(cè)量設(shè)備的定向之間的角度差，特別是和正交于轉(zhuǎn)子葉片平面的方向之間的角度差；基于測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向?qū)С鰷y(cè)得的相對(duì)風(fēng)向變化；測(cè)量指示風(fēng)力渦輪機(jī)性能的性能參數(shù)的多個(gè)樣本（每個(gè)樣本與測(cè)得相對(duì)風(fēng)向的對(duì)應(yīng)樣本相關(guān)聯(lián)，特別地與該對(duì)應(yīng)樣本的同一時(shí)間α相關(guān)）；基于性能參數(shù)的多個(gè)樣本而導(dǎo)出性能變化；確定測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向變化和性能變化之間的相關(guān)值；測(cè)量相對(duì)風(fēng)向的另外的多個(gè)樣本；以及基于該相關(guān)值而校正另外測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向，以便獲得已校正的另外測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向。

相關(guān)值可以被廣義地理解成表征包括依賴(lài)性的廣泛類(lèi)型的統(tǒng)計(jì)關(guān)系中的任一項(xiàng)。在一些實(shí)施例中，相關(guān)值可以是度量相關(guān)的程度的特定的相關(guān)系數(shù)或者可以與該系數(shù)相關(guān)或者由該系數(shù)導(dǎo)出。相關(guān)系數(shù)的示例是pearson相關(guān)系數(shù)，等級(jí)相關(guān)性系數(shù)，諸如spearman的等級(jí)相關(guān)性系數(shù)和kendall的等級(jí)相關(guān)性系數(shù)。

本方法能夠由用于校準(zhǔn)風(fēng)向測(cè)量的裝置執(zhí)行，該裝置可以位于風(fēng)力渦輪機(jī)內(nèi)，或者與風(fēng)力渦輪機(jī)相關(guān)聯(lián)，諸如，在風(fēng)力渦輪機(jī)控制器中。在其他實(shí)施例中，可以例如通過(guò)處理歷史數(shù)據(jù)而離線(xiàn)地執(zhí)行該方法。

相對(duì)風(fēng)向的多個(gè)樣本可以表示在不同的連續(xù)時(shí)間點(diǎn)處的測(cè)量值。相對(duì)風(fēng)向的多個(gè)樣本的測(cè)量以及性能參數(shù)的多個(gè)樣本的測(cè)量可以連續(xù)地執(zhí)行而不中斷風(fēng)力渦輪機(jī)的正常操作。

可以使用例如安裝在風(fēng)力渦輪機(jī)的機(jī)艙處的風(fēng)向/風(fēng)速測(cè)量裝置來(lái)執(zhí)行相對(duì)風(fēng)向的測(cè)量，該機(jī)艙支撐轉(zhuǎn)子，多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片在該轉(zhuǎn)子處連接。測(cè)量設(shè)備能夠例如被定向成基本上平行于機(jī)艙，即，正交于轉(zhuǎn)子平面。理想地，當(dāng)真實(shí)的風(fēng)向正交于轉(zhuǎn)子平面時(shí)，測(cè)量設(shè)備應(yīng)該指示在真實(shí)的風(fēng)向和測(cè)量設(shè)備的定向之間的0°的角度。然而，由于調(diào)整誤差或測(cè)量的干擾或系統(tǒng)誤差，由測(cè)量設(shè)備產(chǎn)生的原始測(cè)量值可能是錯(cuò)誤的并且因此可能沒(méi)有反映真實(shí)的相對(duì)風(fēng)向。該方法因此被設(shè)計(jì)成用于校正或校準(zhǔn)原始測(cè)量數(shù)據(jù)，從而獲得關(guān)于相對(duì)風(fēng)向的更精確且更可靠的結(jié)果。

在其他實(shí)施例中，相對(duì)風(fēng)向的多個(gè)樣本可以表示在由轉(zhuǎn)子軸線(xiàn)和正交于該轉(zhuǎn)子軸線(xiàn)的平面（即，轉(zhuǎn)子平面）限定的坐標(biāo)系統(tǒng)中的真實(shí)風(fēng)向的一個(gè)或多個(gè)分量。在常規(guī)的方法和系統(tǒng)中，多個(gè)測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向是錯(cuò)誤的并且因此沒(méi)有表示真實(shí)的相對(duì)風(fēng)向。

可以以多種方式導(dǎo)出測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向變化，例如考慮在不同時(shí)間點(diǎn)處的相對(duì)風(fēng)向的兩個(gè)或更多個(gè)樣本。一種方式是使用具有不同特性的一個(gè)或多個(gè)濾波器。特別地，可以通過(guò)使用具有不同特性的濾波器而導(dǎo)出相對(duì)風(fēng)向和風(fēng)向變化。通過(guò)導(dǎo)出測(cè)得的風(fēng)向的變化，該方法沒(méi)有依賴(lài)于測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向的絕對(duì)值，這可以使得該方法更加可靠且精確。

可以以多種方式限定性能參數(shù)。性能參數(shù)應(yīng)該反映風(fēng)力渦輪機(jī)的性能，諸如關(guān)于功率產(chǎn)量，特別是有功功率產(chǎn)量?？梢岳缁诙鄠€(gè)測(cè)得的量而確定性能參數(shù)，諸如風(fēng)力渦輪機(jī)的多個(gè)測(cè)得的電學(xué)量。

可以以多種方式導(dǎo)出性能變化，例如使用具有不同特性的一個(gè)或多個(gè)濾波器。特別地，可以通過(guò)使用具有不同特性的濾波器而導(dǎo)出性能和性能變化。

可以以多種方式確定相關(guān)值，包括確定測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向變化和性能變化的相互依賴(lài)的程度。相關(guān)值可以指示如果測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向變化是正的或負(fù)的時(shí)性能變化是否是正的，或者可以指示如果測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向變化是正的或負(fù)的時(shí)性能變化是否是負(fù)的。確定相關(guān)值（如上面廣義地和更受限地限定的）可以指示測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向變化的增加或減少是否將導(dǎo)致性能變化的增加或減少。因此，相關(guān)值可以指示應(yīng)該在哪個(gè)方向上修改測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向，從而獲得真實(shí)的相對(duì)風(fēng)向。因此，相關(guān)值被用于修改或校正另外測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向以便獲得已校正的另外測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向，該已校正的另外測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向應(yīng)該比校正之前更接近真實(shí)的相對(duì)風(fēng)向。

根據(jù)該實(shí)施例，風(fēng)向測(cè)量的校準(zhǔn)因此基于在風(fēng)向變化和一些性能參數(shù)的變化之間的相關(guān)性而形成。如果風(fēng)向中的一些變化導(dǎo)致性能的提升，則能夠假定正確的風(fēng)向在該變化的相反方向上，并且據(jù)此修改風(fēng)向測(cè)量。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，特別地在正常操作期間連續(xù)地、迭代地執(zhí)行該方法。因此，該方法可以有利地應(yīng)用并執(zhí)行而不中斷由風(fēng)力渦輪機(jī)產(chǎn)生的能量產(chǎn)生。另外，無(wú)需修改正常的控制系統(tǒng)。該方法可以?xún)H導(dǎo)致相對(duì)風(fēng)向的更精確的測(cè)量。自然，相對(duì)風(fēng)向的更精確且更可靠的測(cè)量可以被提供至例如偏航系統(tǒng)，因此間接地影響了風(fēng)力渦輪機(jī)的控制和/或操作。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，不論風(fēng)向和/或風(fēng)速和/或偏航位置是否改變都執(zhí)行該方法。因此，無(wú)需用于執(zhí)行該方法的特定的環(huán)境條件或特定的測(cè)量設(shè)置。因此，可以在任意條件下執(zhí)行該方法。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，性能參數(shù)是下述內(nèi)容中的至少一個(gè)或者包括下述內(nèi)容中的至少一個(gè)：有效風(fēng)速，其表示由風(fēng)力渦輪機(jī)經(jīng)受的對(duì)于能量產(chǎn)生有效的風(fēng)速的度量，特別地表示在正交于轉(zhuǎn)子葉片平面的方向上的風(fēng)速的分量；由風(fēng)力渦輪機(jī)產(chǎn)生的功率，特別是有功功率，特別地用在低風(fēng)力范圍和中風(fēng)力范圍中；節(jié)距角，特別地用在高風(fēng)速下；轉(zhuǎn)子速度的增加；或者指示了量的負(fù)載。性能參數(shù)也可以是其他量或者包括其他量。

可以以許多不同的方式估計(jì)或測(cè)量風(fēng)力渦輪機(jī)的性能。在低風(fēng)速和中風(fēng)速下（例如在低于15m/s的風(fēng)速下），所產(chǎn)生的功率（特別是所產(chǎn)生的有功功率）可以用作性能的度量，但是轉(zhuǎn)子速度的增加也可以指示提升的性能。在高風(fēng)速范圍中（諸如在15m/s之上的風(fēng)速），節(jié)距角可以是合理的性能參數(shù)，因?yàn)樽顑?yōu)的機(jī)艙位置將導(dǎo)致最大的風(fēng)流入量和更大的節(jié)距角。所產(chǎn)生的功率（特別是所產(chǎn)生有功功率）、轉(zhuǎn)子速度的增加和/或節(jié)距角的組合能夠作為合適的性能參數(shù)。有效風(fēng)速通?？梢允亲詈线m的性能參數(shù)，其中，有效風(fēng)速可以等于平行于機(jī)艙（即，正交于轉(zhuǎn)子平面）的風(fēng)速分量。有效風(fēng)速可以提供在所有風(fēng)速（即，低、中和高風(fēng)速范圍）下的風(fēng)力渦輪機(jī)性能的一致且適當(dāng)?shù)亩攘俊Ｓ行эL(fēng)速例如可以通過(guò)先進(jìn)的渦輪機(jī)模型，利用實(shí)際功率產(chǎn)量、實(shí)際轉(zhuǎn)子速度和實(shí)際節(jié)距角來(lái)估計(jì)或計(jì)算。這可以是可能的，因?yàn)轱L(fēng)速、轉(zhuǎn)子速度和節(jié)距角的所有可能組合可以導(dǎo)致理論上的功率輸出并且因此可以估計(jì)有效風(fēng)速，如果真實(shí)的操作值是已知的。由此，功率、節(jié)距角以及轉(zhuǎn)子速度的增加可以是常規(guī)地可獲得的測(cè)量值。因此，該方法可以被應(yīng)用而無(wú)需額外的測(cè)量裝置或測(cè)量傳感器。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，使用渦輪機(jī)模型、考慮所產(chǎn)生的實(shí)際功率、實(shí)際轉(zhuǎn)子速度和/或?qū)嶋H節(jié)距角來(lái)估計(jì)有效風(fēng)速。渦輪機(jī)模型可以是模擬風(fēng)力渦輪機(jī)的操作并且由此使機(jī)械和電學(xué)參數(shù)彼此相關(guān)的物理/數(shù)學(xué)模型。因此，可以以簡(jiǎn)單的方式來(lái)實(shí)施該方法。

可以例如使用具有節(jié)距角、旋轉(zhuǎn)速度和功率的列的查閱表來(lái)計(jì)算有效風(fēng)速，因此將有效風(fēng)速表達(dá)為隨節(jié)距角、旋轉(zhuǎn)速度和功率的函數(shù)。有效風(fēng)速可以被計(jì)算為風(fēng)力渦輪機(jī)的替代地或額外的電學(xué)或機(jī)械量的函數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，測(cè)得的風(fēng)向變化的導(dǎo)出包括：使風(fēng)向的多個(gè)測(cè)得的樣本經(jīng)過(guò)具有不同時(shí)間常數(shù)的兩個(gè)低通濾波器，并且形成兩個(gè)低通濾波器的輸出的差值。風(fēng)向變化可以定義為具有最低的時(shí)間常數(shù)的低通濾波器的輸出減去來(lái)自具有最高的時(shí)間常數(shù)的低通濾波器的輸出。因此，可以使用傳統(tǒng)的可獲得的濾波器或者具有能夠相關(guān)的時(shí)間常數(shù)的任意其他濾波器類(lèi)型來(lái)實(shí)施該方法。導(dǎo)出變化的其他方式是可能的，例如將所獲得的測(cè)量值分類(lèi)（binned）。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，導(dǎo)出性能變化包括：使性能參數(shù)的多個(gè)測(cè)得的樣本經(jīng)過(guò)快速的低通濾波器和慢速的低通濾波器，并且形成快速和慢速的低通濾波器的輸出的差值。特別地可以應(yīng)用與用于處理風(fēng)向數(shù)據(jù)的步驟類(lèi)似或甚至相同的步驟。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，確定測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向變化和性能變化之間的相關(guān)值包括將測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向變化和性能變化相乘。因此，可以容易地實(shí)施該方法。在其他實(shí)施例中，這些信號(hào)可以以任意方式組合使得將產(chǎn)生與相關(guān)性有關(guān)的值。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，基于相關(guān)值而校正測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向包括基于相關(guān)值而修改測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向以使得在未來(lái)已修改的測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向和未來(lái)性能參數(shù)之間的相關(guān)性減少。理想地，當(dāng)測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向等于真實(shí)的相對(duì)風(fēng)向并且風(fēng)力渦輪機(jī)基于測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向而偏航至面向風(fēng)時(shí)，在測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向變化和性能變化之間的相關(guān)性應(yīng)該為零。因此，當(dāng)已校正的測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向不與性能參數(shù)相關(guān)時(shí)，能夠預(yù)期的是與校正之前相比，已校正的測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向以更高的精度反映了真實(shí)的相對(duì)風(fēng)向。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，基于相關(guān)值而校正測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向包括從測(cè)得的風(fēng)向減去與相關(guān)值成比例的值。

相關(guān)值可以是正的或負(fù)的。例如，如果測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向變化是正的并且性能變化也是正的，則相關(guān)值是正的。如果測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向變化是負(fù)的并且性能變化是負(fù)的，則相關(guān)值也是正的。如果測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向變化的符號(hào)與性能變化的符號(hào)不同，則相關(guān)值是負(fù)的。減去與相關(guān)值成比例的值（其中，比例因子是正的）可以導(dǎo)致已校正的測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向，該已校正的測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向更精確地對(duì)應(yīng)于真實(shí)的相對(duì)風(fēng)向或者等于真實(shí)的相對(duì)風(fēng)向。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該比例因子被選擇以便避免超調(diào)。特別地，該比例因子大于零但是不應(yīng)被選擇得太高，因?yàn)樵谠撉樾沃?，已校正的相?duì)風(fēng)向可以甚至比之前確定的相對(duì)風(fēng)向更不精確。在執(zhí)行該方法期間可以調(diào)整該比例因子。例如，當(dāng)檢測(cè)到超調(diào)時(shí)（諸如例如，當(dāng)與之前的相關(guān)值相比另外的相關(guān)值的符號(hào)改變時(shí)）可以減小該比例因子，或者可以由pid控制器或類(lèi)似的控制器過(guò)程控制該比例因子。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法進(jìn)一步包括存儲(chǔ)與至少一個(gè)操作和/或環(huán)境或普通（不論是操作的或環(huán)境的）參數(shù)（特別是風(fēng)速）相依賴(lài)/相關(guān)聯(lián)的被確定的相關(guān)值。操作參數(shù)可以例如包括功率輸出、旋轉(zhuǎn)速度、節(jié)距角、操作狀態(tài)。環(huán)境參數(shù)可以例如包括風(fēng)速、風(fēng)向、環(huán)境溫度、濕度等。存儲(chǔ)與至少一個(gè)操作和/或環(huán)境參數(shù)相依賴(lài)/相關(guān)聯(lián)的被確定相關(guān)值可以允許校正也與該至少一個(gè)操作和/或環(huán)境參數(shù)相依賴(lài)的測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向，由此改進(jìn)該方法的精確度。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法進(jìn)一步包括確定風(fēng)速并且減去與相關(guān)值成比例的值以便獲得已校正的測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向，該相關(guān)值與被確定的風(fēng)速相關(guān)聯(lián)。當(dāng)風(fēng)速被確定并且相關(guān)值已經(jīng)被儲(chǔ)存成與（之前所經(jīng)受的）不同風(fēng)速相關(guān)聯(lián)時(shí)，能夠執(zhí)行測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向的風(fēng)速的特定校正。由此，甚至可以改進(jìn)已校正的測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向的精確度。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一種用于校準(zhǔn)風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)向測(cè)量的裝置被提供，其中，該裝置適于接收相對(duì)風(fēng)向的多個(gè)測(cè)量樣本以便獲得多個(gè)測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向，該相對(duì)風(fēng)向表示真實(shí)的風(fēng)向和測(cè)量設(shè)備的定向（特別是正交于轉(zhuǎn)子葉片平面的方向）之間的角度差；基于測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向而導(dǎo)出測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向變化；接收指示風(fēng)力渦輪機(jī)性能的性能參數(shù)的多個(gè)測(cè)得的樣本；基于性能參數(shù)的多個(gè)樣本而導(dǎo)出性能變化；確定在測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向變化和性能變化之間的相關(guān)值；接收相對(duì)風(fēng)向的另外的多個(gè)測(cè)得的樣本；以及基于相關(guān)值而校正另外測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向以便獲得已校正的另外測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向。

應(yīng)該理解的是，單獨(dú)地或以任意組合地公開(kāi)的、描述的、解釋的用于校準(zhǔn)/執(zhí)行風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)向測(cè)量的方法的特征也可以單獨(dú)地或以任意組合地適用于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于校準(zhǔn)/執(zhí)行風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)向測(cè)量的裝置，并且反之亦然。

該裝置可以特別地適于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于校準(zhǔn)和/或執(zhí)行風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)向測(cè)量的方法。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一種風(fēng)力渦輪機(jī)被提供，其包括轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子具有連接至其并且在轉(zhuǎn)子葉片平面中旋轉(zhuǎn)的多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片；根據(jù)前述權(quán)利要求的用于校準(zhǔn)風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)向測(cè)量的裝置；以及用于引導(dǎo)轉(zhuǎn)子葉片平面的偏航系統(tǒng)，該轉(zhuǎn)子葉片平面基于相對(duì)風(fēng)向操作，該相對(duì)風(fēng)向由用于校準(zhǔn)風(fēng)向測(cè)量的裝置校準(zhǔn)。

風(fēng)力渦輪機(jī)特別地進(jìn)一步包括下述內(nèi)容中的至少一個(gè)：三杯風(fēng)速計(jì)，葉輪風(fēng)速計(jì)，超聲風(fēng)速計(jì)，聲共振風(fēng)速計(jì)，和/或壓力風(fēng)速計(jì)，以用于測(cè)量相對(duì)風(fēng)向的多個(gè)樣本。

應(yīng)該注意的是，已經(jīng)參照不同的主題描述了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例。特別地，已經(jīng)參照方法類(lèi)型的權(quán)利要求描述了一些實(shí)施例，而已經(jīng)參照裝置類(lèi)型的權(quán)利要求描述了其他實(shí)施例。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員從以上和以下說(shuō)明書(shū)中將理解的是，除非另外通知，除了屬于一種類(lèi)型的主題的特征的任意組合之外，在關(guān)于不同主題的特征之間的任意組合、特別是在方法類(lèi)型的權(quán)利要求的特征和裝置類(lèi)型的權(quán)利要求的特征之間的任意組合也被視為由本文獻(xiàn)所公開(kāi)。

本發(fā)明的上面限定的方面和另外的方面通過(guò)下文中將要描述的實(shí)施例的示例是明顯的，并且參照實(shí)施例的示例而被解釋。下文中將參照實(shí)施例的示例更詳細(xì)地描述本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于實(shí)施例的示例。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。本發(fā)明不限于所示或所述的實(shí)施例。

圖1在俯視圖中示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的風(fēng)力渦輪機(jī)，其包括根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于校準(zhǔn)和/或執(zhí)行風(fēng)向測(cè)量的裝置；

圖2示出了在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法期間獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)的曲線(xiàn)圖以及根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例所導(dǎo)出的參數(shù)值變化的曲線(xiàn)圖；

圖3在示意圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用作性能參數(shù)的有效風(fēng)矢量；

圖4示出了用于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的校準(zhǔn)/執(zhí)行風(fēng)向測(cè)量的方法的流程圖；

圖5示出了使風(fēng)向變化和有效風(fēng)速變化彼此相關(guān)的測(cè)量值或?qū)С鲋档那€(xiàn)圖；以及

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的與風(fēng)速有關(guān)的平均風(fēng)向相關(guān)值的曲線(xiàn)圖。

具體實(shí)施方式

圖1在俯視圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的風(fēng)力渦輪機(jī)1的示意表示，風(fēng)力渦輪機(jī)1包括根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于校準(zhǔn)和/或執(zhí)行風(fēng)向測(cè)量的裝置3。由此，裝置3適于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于風(fēng)力渦輪機(jī)1的校準(zhǔn)和/或執(zhí)行風(fēng)向測(cè)量的方法。

風(fēng)力渦輪機(jī)1包括轉(zhuǎn)子3，轉(zhuǎn)子3包括轉(zhuǎn)子軸5、轉(zhuǎn)子轂7以及連接至轉(zhuǎn)子轂7的多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片9。轉(zhuǎn)子葉片9在正交于轉(zhuǎn)子軸5的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)13的轉(zhuǎn)子葉片平面11中旋轉(zhuǎn)。為了測(cè)量相對(duì)風(fēng)向的多個(gè)樣本，風(fēng)力渦輪機(jī)1包括安裝在機(jī)艙17處或安裝在機(jī)艙17上的風(fēng)速計(jì)15。機(jī)艙17支撐轉(zhuǎn)子軸5并且進(jìn)一步包括未示出的機(jī)械地聯(lián)接至轉(zhuǎn)子軸5的發(fā)電機(jī)，并且進(jìn)一步包括未示出的轉(zhuǎn)換器和風(fēng)力渦輪機(jī)變壓器。機(jī)艙方向由轉(zhuǎn)子軸線(xiàn)13的方向限定。

真實(shí)的風(fēng)向用附圖標(biāo)記19指示，并且包括投影至風(fēng)力渦輪機(jī)1的位置處的地面上的與機(jī)艙方向13（即旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)13的方向）的角度差α。角度α限定了相對(duì)風(fēng)向，即風(fēng)19相對(duì)于機(jī)艙方向13的方向。

風(fēng)速計(jì)15被提供用于測(cè)量相對(duì)風(fēng)向α。然而，由于調(diào)整誤差、測(cè)量誤差或風(fēng)速計(jì)15的系統(tǒng)性誤差，風(fēng)速計(jì)測(cè)量錯(cuò)誤的角度α'而非真實(shí)的相對(duì)風(fēng)向α。裝置3被提供用于校準(zhǔn)/校正錯(cuò)誤的測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向α'（并且因此用于執(zhí)行風(fēng)向測(cè)量）從而導(dǎo)出已校正的測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向α''，該已校正的測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向α''應(yīng)該以更高的精度反映真實(shí)的相對(duì)風(fēng)向α。已校正的測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向α''被提供至偏航控制器21,偏航控制器21適于控制偏航系統(tǒng)23，偏航系統(tǒng)23允許圍繞豎直的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)25而轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子平面11（特別地包括機(jī)艙17），如由彎曲尖頭27所示，從而引導(dǎo)轉(zhuǎn)子平面11，諸如使其面向風(fēng)19（即，使得旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)13與風(fēng)向19對(duì)準(zhǔn)）。在該情形中，角度差α為零。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，風(fēng)速計(jì)15測(cè)量相對(duì)風(fēng)向的多個(gè)樣本以便獲得多個(gè)測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向α'，該相對(duì)風(fēng)向表示在真實(shí)的風(fēng)向19和測(cè)量設(shè)備的定向14（特別是正交于轉(zhuǎn)子葉片平面11的方向13）之間的角度差α?；谠摐y(cè)得的相對(duì)風(fēng)向α'，裝置3導(dǎo)出測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向變化，如將參照?qǐng)D2進(jìn)行解釋。

在圖2的曲線(xiàn)圖28中，示出了測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向的多個(gè)樣本29，其中，橫坐標(biāo)31表示時(shí)間以及縱坐標(biāo)33表示測(cè)得的角度值。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，風(fēng)向的變化能夠以許多不同方式來(lái)表達(dá)。在圖2的曲線(xiàn)圖30中示出了一種可選擇的方式。在該實(shí)施例中，使用具有高時(shí)間常數(shù)的低通濾波器來(lái)過(guò)濾原始數(shù)據(jù)29從而獲得曲線(xiàn)35，并且額外地使用具有低時(shí)間常數(shù)的低通濾波器來(lái)過(guò)濾以便獲得曲線(xiàn)37（參見(jiàn)圖2中的曲線(xiàn)圖28）。圖2中曲線(xiàn)圖30將高時(shí)間常數(shù)低通濾波器處理的原始數(shù)據(jù)29和低時(shí)間常數(shù)低通濾波器處理的原始數(shù)據(jù)29之間的差別示出為曲線(xiàn)39。該曲線(xiàn)39表示測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向的變化的表達(dá)方式。在其他實(shí)施例中，以不同方式計(jì)算測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向的變化。

由裝置3執(zhí)行的方法進(jìn)一步包括對(duì)指示風(fēng)力渦輪機(jī)1性能的性能參數(shù)的多個(gè)樣本進(jìn)行測(cè)量。該性能參數(shù)可以例如是將參照?qǐng)D3解釋的有效風(fēng)速。有效風(fēng)矢量41能夠被視作真實(shí)風(fēng)向19平行于機(jī)艙方向13（相當(dāng)于轉(zhuǎn)子軸5的轉(zhuǎn)子軸線(xiàn)）的分量?？梢允褂脺u輪機(jī)模型并且考慮實(shí)際功率產(chǎn)量、實(shí)際轉(zhuǎn)子速度和實(shí)際節(jié)距角而計(jì)算有效的風(fēng)矢量41。隨后可以類(lèi)似地將性能參數(shù)的多個(gè)樣本作為測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向進(jìn)行處理（如參照?qǐng)D2所解釋的），從而基于性能參數(shù)的多個(gè)樣本導(dǎo)出性能變化。

性能參數(shù)的多個(gè)樣本被指示為信號(hào)43，信號(hào)43也被提供至接收相對(duì)風(fēng)向α'的多個(gè)測(cè)得的樣本的裝置3（在圖1中示出）。在圖1中，性能參數(shù)43由性能估計(jì)器42估計(jì)并輸出。

裝置3適于確定在測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向變化和性能變化之間的相關(guān)值。當(dāng)對(duì)相對(duì)風(fēng)向的另外的多個(gè)樣本進(jìn)行測(cè)量時(shí)，裝置3輸出已校正的另外測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向α''，該已校正的另外測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向α''基于所確定的相關(guān)值而被校正。

由裝置3執(zhí)行的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的算法的示例在圖4中被示出為流程圖45。機(jī)艙風(fēng)速計(jì)15輸出測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向α'。測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向α'被提供至低時(shí)間常數(shù)低通濾波器47和高時(shí)間常數(shù)低通濾波器49。低時(shí)間常數(shù)低通濾波器47和高時(shí)間常數(shù)低通濾波器49的輸出在減法元件51中相減以便獲得測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向變化53。

性能估計(jì)器42輸出例如有效風(fēng)速43作為性能參數(shù)并且將該有效風(fēng)速提供至低時(shí)間常數(shù)低通濾波器55并且并行地提供至高時(shí)間常數(shù)低通濾波器57。低時(shí)間常數(shù)低通濾波器55和高時(shí)間常數(shù)低通濾波器57的輸出被提供至減法元件59，減法元件59輸出性能變化，特別是有效風(fēng)速變化61。

利用乘法元件63，測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向變化53和性能變化61相乘從而得到相關(guān)值65（在該申請(qǐng)中也稱(chēng)為風(fēng)向修改增益）。相關(guān)值65（特別是風(fēng)向修改增益）在裝置3內(nèi)被內(nèi)部地使用以便校正測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向并且以便輸出已校正的測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向α''。如果風(fēng)向變化和有效風(fēng)速變化相乘，則獲得隨著風(fēng)向變化和有效風(fēng)速變化之間的相關(guān)性而比例變化的值。由這個(gè)值導(dǎo)出的相關(guān)值（或相關(guān)值的比例變化值）可以特別地從風(fēng)向偏移量中減去（或加至風(fēng)向偏移量），該風(fēng)向偏移量隨著時(shí)間變化將朝向風(fēng)向變化和有效風(fēng)速變化之間沒(méi)有相關(guān)性的設(shè)置轉(zhuǎn)變，即，機(jī)艙面向風(fēng)。

為了進(jìn)一步改進(jìn)，可以根據(jù)一些分選參數(shù)（例如，風(fēng)速）而對(duì)風(fēng)向偏移增益進(jìn)行分類(lèi)。在此期間，人們能夠獲得考慮了風(fēng)速或另一參數(shù)的風(fēng)向校準(zhǔn)。

圖5示出了使用來(lái)自風(fēng)力渦輪機(jī)的操作數(shù)據(jù)的風(fēng)向變化和有效風(fēng)速變化之間的關(guān)系。在圖5中，有效風(fēng)速變化相對(duì)于風(fēng)向變化被繪制。數(shù)據(jù)66上的線(xiàn)性回歸64揭示了正的風(fēng)向變化產(chǎn)生更高的有效風(fēng)速的趨勢(shì)。

圖6示出了平均風(fēng)向修改增益（在本發(fā)明的上下文中也稱(chēng)為相關(guān)值，用附圖標(biāo)記65標(biāo)注）隨橫坐標(biāo)67上所示的風(fēng)速的變化。該依賴(lài)性在連接多個(gè)測(cè)量點(diǎn)71的曲線(xiàn)69中被示出。如從圖6中能夠意識(shí)到的，在測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向變化53和性能變化61之間的相關(guān)值取決于風(fēng)速。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以基于取決于風(fēng)速67的相關(guān)值來(lái)校正由風(fēng)速計(jì)15輸出的測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向α'。在其他實(shí)施例中，可以獲得在所有合理的風(fēng)速上進(jìn)行平均而得到的平均相關(guān)值，并且可以基于單個(gè)平均的相關(guān)值校正測(cè)得的相對(duì)風(fēng)向。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，風(fēng)向的變化和一些性能參數(shù)的變化被連續(xù)地表達(dá)。另外，在風(fēng)向的變化和性能參數(shù)的變化之間的相關(guān)性（或者與該相關(guān)性有關(guān)的任意其他值）被連續(xù)地估計(jì)。另外，連續(xù)地，正比于被估計(jì)的相關(guān)性的小的增益從如由風(fēng)速計(jì)測(cè)量的風(fēng)向中被減去。另外，利用從相關(guān)值中導(dǎo)出的風(fēng)向修改來(lái)修改風(fēng)向測(cè)量值。本發(fā)明的實(shí)施例可以顯著地提高渦輪機(jī)的功率產(chǎn)量和/或可以降低渦輪機(jī)的負(fù)載。

可以以多種方式來(lái)表達(dá)風(fēng)向的變化和性能參數(shù)的變化。建議的是基于具有不同時(shí)間常數(shù)的低通濾波器的輸出之間的差值而計(jì)算該變化。然而，本發(fā)明不限于變化的具體表達(dá)方式。風(fēng)向變化和一些性能參數(shù)的變化的一些其他表達(dá)方式是可能的。

如早前已經(jīng)提及的，性能參數(shù)可以包括許多不同的量或者是許多不同的量。建議的是使用有效風(fēng)速，但是也可以使用其他量，類(lèi)似產(chǎn)生的功率、轉(zhuǎn)子速度、節(jié)距角或渦輪機(jī)負(fù)載的一些量的表達(dá)方式。實(shí)際上，可以可能地使用與機(jī)艙偏航位置（相對(duì)于風(fēng)向）有關(guān)的任意參數(shù)。

建議的是通過(guò)將風(fēng)向變化和性能參數(shù)的變化相乘而獲得風(fēng)向修改增益。該操作可以導(dǎo)致在風(fēng)向變化和性能參數(shù)的變化之間的相關(guān)性的成比例的估計(jì)。然而，可以由與風(fēng)向變化和性能參數(shù)的變化之間的相關(guān)性有關(guān)的任意量而可能地形成風(fēng)向修改增益。

如上面也已經(jīng)提及的，風(fēng)向修改值可以是在所有時(shí)刻的所有（風(fēng)）條件下應(yīng)用的單個(gè)數(shù)字，但是在其他實(shí)施例中風(fēng)向修改值也可以是應(yīng)該如何取決于一個(gè)或多個(gè)參數(shù)（例如，風(fēng)速）而修改風(fēng)向的任意種類(lèi)的傳遞函數(shù)表達(dá)式。

應(yīng)該注意的是術(shù)語(yǔ)“包括”沒(méi)有排除其他元件或步驟并且“一”或“一個(gè)”沒(méi)有排除復(fù)數(shù)形式。而且，與不同實(shí)施例相關(guān)聯(lián)地描述的元件可以被組合。還應(yīng)該注意的是，權(quán)利要求中的附圖標(biāo)記不被解釋為限制權(quán)利要求的范圍。