本發(fā)明涉及一種用于控制風(fēng)力渦輪機在特定風(fēng)速閾值之上的運行的方法。本發(fā)明更涉及一種風(fēng)力渦輪機，其被準(zhǔn)備和設(shè)計來執(zhí)行本方法。

背景技術(shù)：
風(fēng)力渦輪機及其部件被設(shè)計來抵抗和應(yīng)付高風(fēng)速。風(fēng)力渦輪機可能被暴露在例如高于25m/s的風(fēng)速下。本風(fēng)速被風(fēng)力渦輪機制造商稱為典型的“風(fēng)速閾值”。如果達到并且甚至高出給定的風(fēng)速閾值，則相當(dāng)高的機械載荷正作用于風(fēng)力渦輪機部件。已知如果所測量的和平均的風(fēng)速達到閾值，則改變旋轉(zhuǎn)風(fēng)力渦輪機葉片的槳距角直到達到葉片的所謂的“順槳位置”為止。因此減小了正作用于葉片的風(fēng)力載荷，以及由此避免了（疲勞）載荷。甚至已知如果在風(fēng)力渦輪機現(xiàn)場達到具有高風(fēng)速的所謂的“高風(fēng)情形”，則從電網(wǎng)斷開風(fēng)力渦輪機。作為缺點，如果風(fēng)力渦輪機接近于這個限制運行范圍，則對于風(fēng)力渦輪機運營商來說損失了電能以及由此損失了金錢。文獻EP0847496B1描述了假如達到“高風(fēng)情形”的另一個解決方案。根據(jù)所述的方法，如果達到特定風(fēng)速，則連續(xù)地降低風(fēng)力渦輪機的標(biāo)稱輸出功率以及轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。因此避免了風(fēng)力渦輪機及其部件的過載。輸出功率和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速的連續(xù)降低取決于風(fēng)速度的上升來完成。在該過程期間，風(fēng)力渦輪機與電網(wǎng)保持連接。因此避免了或者至少延遲了風(fēng)力渦輪機的斷開。因為電功率仍然被饋入到電網(wǎng)中，所以最小化了或者甚至避免了經(jīng)濟損失。存在與如EP0847496A中所述的這個方法有關(guān)的缺點。將總是存在以下情形，其中達到風(fēng)速閾值，然而風(fēng)力渦輪機及其部件未同時受到疲勞載荷的危害。根據(jù)EP0847496A，風(fēng)力渦輪機將降低轉(zhuǎn)速乃至電輸出功率，從而對于運營商來說不必要地?fù)p失了潛在產(chǎn)生的輸出功率。因此在那些情形下，所述方法不是有成本效益的。文獻EP1497556B1公開了另一個控制方法，其中對渦輪機的功率輸出進行了調(diào)節(jié)。通過改變轉(zhuǎn)子葉片角在預(yù)定義的風(fēng)速范圍內(nèi)來對轉(zhuǎn)子速度進行調(diào)節(jié)。超過定義的風(fēng)速相關(guān)閾值輸出功率就降低，同時定義的轉(zhuǎn)子葉片極限角被用作為閾值。在WO28121775A、WO28121776A以及WO28121778A中描述了用于在高風(fēng)速情形下運行風(fēng)力渦輪機的其他嘗試。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
因此本發(fā)明的目的是提供改進的方法并且借鑒現(xiàn)有技術(shù)文獻來提供改進的風(fēng)力渦輪機，從而以改進的方式允許風(fēng)力渦輪機在特定風(fēng)速閾值之上的運行。本目的由權(quán)利要求1和權(quán)利要求10的特征來解決。優(yōu)選配置由從屬權(quán)利要求來處理。所述風(fēng)力渦輪機至少包括轉(zhuǎn)子、槳距系統(tǒng)以及發(fā)電機。轉(zhuǎn)子的風(fēng)力渦輪機葉片由風(fēng)力來驅(qū)動，從而轉(zhuǎn)子以特定的轉(zhuǎn)速來旋轉(zhuǎn)。例如，轉(zhuǎn)子通過旋轉(zhuǎn)軸與發(fā)電機耦合。從而發(fā)電機取決于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)葉片甚至由風(fēng)力發(fā)電功率驅(qū)動。發(fā)電機的電功率被用它的電氣值（即頻率、振幅、相位角）調(diào)整并且被饋入到電網(wǎng)中，所述電網(wǎng)與風(fēng)力渦輪機連接。在優(yōu)選配置中，發(fā)電機與轉(zhuǎn)換器連接，同時該轉(zhuǎn)換器被用來借鑒所連接的電網(wǎng)的要求來調(diào)整發(fā)電機的輸出功率。在另一個優(yōu)選配置中，所使用的發(fā)電機是轉(zhuǎn)矩控制發(fā)電機。轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)葉片與槳距系統(tǒng)連接。槳距系統(tǒng)被用來將葉片的槳距角調(diào)整到進來的風(fēng)的方向。槳距角被以使得最佳量的風(fēng)能被變換成轉(zhuǎn)速以及產(chǎn)生的電功率的方式加以調(diào)整。根據(jù)本發(fā)明，借鑒其總體性能的風(fēng)力渦輪機由第一控制回路以及由第二控制回路來控制。被饋入到電網(wǎng)中的風(fēng)力渦輪機的輸出功率由第一控制回路來控制。風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速以及由此旋轉(zhuǎn)風(fēng)力渦輪機葉片的轉(zhuǎn)速由第二控制回路來控制。如果達到或者甚至超過預(yù)定義的特定風(fēng)速閾值，則激活第一控制回路和第二控制回路。在優(yōu)選配置中，如果達到或者甚至超過了第一預(yù)定義的特定風(fēng)速閾值，則激活第一控制回路。相應(yīng)地，如果達到或者甚至超過了第二預(yù)定義的特定風(fēng)速閾值，則激活第二控制回路。在優(yōu)選配置中，第一預(yù)定義的特定風(fēng)速閾值和第二預(yù)定義的特定風(fēng)速閾值是相同的，它們在其值上是相等的。在優(yōu)選配置中，所述特定風(fēng)速閾值被定義并且被熟稱為那些風(fēng)速值，如果所述風(fēng)速值被超過其可能導(dǎo)致風(fēng)力渦輪機部件損壞。例如，高于25m/s的風(fēng)速可能導(dǎo)致部件損壞。因此，這個25m/s值可能被用作為風(fēng)速閾值。第一控制回路和第二控制回路被彼此獨立地激活和操作。第一控制回路被準(zhǔn)備并且被布置成影響風(fēng)力渦輪機的輸出功率，所述輸出功率被饋入電網(wǎng)。如果達到或者甚至超過了風(fēng)速閾值，則被饋入電網(wǎng)的輸出功率被從標(biāo)稱值減小到更低的值。在優(yōu)選配置中，輸出功率取決于不斷增加的風(fēng)速而被降低。從而能借鑒風(fēng)速的連續(xù)且成比例的增加以連續(xù)且成比例的方式來完成功率降低。在優(yōu)選配置中，葉片的槳距位置或分配的槳距參考值可能被用來確定所述風(fēng)速。槳距位置以及槳距參考值是風(fēng)速的函數(shù)，從而已經(jīng)在風(fēng)力渦輪機中被實現(xiàn)的這個知識可能被用于此目的。在優(yōu)選配置中，風(fēng)速由轉(zhuǎn)杯風(fēng)速表或者由所謂的“FT傳感器”來測量，其例如通過聲學(xué)共振測量來測量風(fēng)速。轉(zhuǎn)杯風(fēng)速表和所述傳感器可能被布置在風(fēng)力渦輪機處或者被布置在被分配給風(fēng)力渦輪機的氣象塔處。在優(yōu)選配置中，在特定預(yù)定義的時間段期間對所測量的風(fēng)速進行平均。因此，經(jīng)平均的風(fēng)速被用來激活兩個回路，或者用來操作和控制第一控制回路。優(yōu)選地通過轉(zhuǎn)換器來降低風(fēng)力渦輪機的輸出功率，所述轉(zhuǎn)換器被布置在風(fēng)力渦輪機的發(fā)電機與電網(wǎng)之間。如果有在風(fēng)力渦輪機中使用的轉(zhuǎn)矩控制發(fā)電機，則優(yōu)選地通過轉(zhuǎn)矩控制發(fā)電機來降低風(fēng)力渦輪機的輸出功率。在優(yōu)選配置中，可以通過監(jiān)測旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速來確定風(fēng)速，所述旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動發(fā)電機。第二控制回路被準(zhǔn)備并且被布置成控制轉(zhuǎn)子或旋轉(zhuǎn)風(fēng)力渦輪機葉片的轉(zhuǎn)速。如果達到或者甚至超過風(fēng)湍流閾值，則將轉(zhuǎn)速從標(biāo)稱值減小到更低的值。特定風(fēng)湍流閾值被定義并且被熟稱為那些風(fēng)湍流閾值，如果那些風(fēng)湍流閾值被超過則可能導(dǎo)致風(fēng)力渦輪機的部件損壞。在優(yōu)選配置中，轉(zhuǎn)速取決于不斷增加的風(fēng)湍流而被降低。從而能借鑒風(fēng)湍流的連續(xù)且成比例增加以連續(xù)且成比例的方式來完成轉(zhuǎn)速降低。在優(yōu)選配置中，對轉(zhuǎn)子速度加速度進行監(jiān)測，因為它是風(fēng)湍流的函數(shù)。從而已經(jīng)在風(fēng)力渦輪機中被實現(xiàn)的這個知識可能被用于此目的。在優(yōu)選配置中，在特定預(yù)定義的時間段期間對風(fēng)湍流值進行監(jiān)測和平均。因此，經(jīng)平均的值被用于轉(zhuǎn)速的降低。現(xiàn)在，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選配置存在風(fēng)力渦輪機的不同運行模式：如果風(fēng)速低于風(fēng)速閾值，則風(fēng)力渦輪機在其已知的“正?！蹦Ｊ较逻\行。不激活第一控制回路和第二控制回路。關(guān)于標(biāo)稱輸出功率值而優(yōu)化了被饋入電網(wǎng)的風(fēng)力渦輪機的輸出功率。借鑒進來的風(fēng)并且借鑒穩(wěn)定電網(wǎng)及其狀況來完成該優(yōu)化。如果風(fēng)速達到風(fēng)速閾值或者甚至超過該閾值，則激活風(fēng)力渦輪機的第一控制回路和第二控制回路。在這種情況下，如上所述通過第一控制回路將風(fēng)力渦輪機的輸出功率從標(biāo)稱值減小到更低的值。如果風(fēng)湍流低于風(fēng)湍流閾值，則即使風(fēng)速進一步增加轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速也保持恒定。優(yōu)選地通過葉片的槳距角的調(diào)整來完成這個。如果風(fēng)湍流達到或者超過風(fēng)湍流閾值，則降低轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。優(yōu)選地通過葉片的槳距角的調(diào)整來完成這個。因此如果達到了臨界風(fēng)速，則在降低轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速之前降低被饋入電網(wǎng)的風(fēng)力渦輪機的輸出功率。本發(fā)明允許所產(chǎn)生的功率的控制以及轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速的控制。兩個控制以獨立的方式來加以執(zhí)行，因此延長了用于在電網(wǎng)中饋送功率可用的時間段。本發(fā)明允許風(fēng)力渦輪機甚至在高風(fēng)情形期間以有利的方式與電網(wǎng)保持連接。本發(fā)明確保了風(fēng)力渦輪機部件被保持低于它們的疲勞載荷極限。因此，部件的壽命不受風(fēng)力渦輪機在高風(fēng)情形下的運行的限制。本發(fā)明允許保持轉(zhuǎn)子的標(biāo)稱轉(zhuǎn)速，并且允許同時降低風(fēng)力渦輪機的輸出功率。因此對風(fēng)力渦輪機部件（即葉片、傳動系統(tǒng)、軸等）產(chǎn)生較少載荷。附圖說明借助于圖1更詳細(xì)地示出了本發(fā)明。具體實施方式在第一步驟S1中，確定了風(fēng)速WS。在第二步驟S2中，將風(fēng)速與風(fēng)速閾值WST進行比較。如果風(fēng)速WS低于風(fēng)速閾值WST，則如步驟S3中所示，風(fēng)力渦輪機在正常模式NM下運行。因此關(guān)于風(fēng)力渦輪機的標(biāo)稱輸出功率值而優(yōu)化了風(fēng)力渦輪機的輸出功率Pout，所述輸出功率Pout被饋入電網(wǎng)GR。借鑒進來的風(fēng)并且借鑒穩(wěn)定電網(wǎng)及其狀況來完成該優(yōu)化。繼續(xù)風(fēng)速WS的確定。如果風(fēng)速WS達到風(fēng)速閾值WST或者甚至超過該閾值WST，則如步驟S4中所示，激活風(fēng)力渦輪機的第一控制回路CL1和第二控制回路CL2。如步驟S5中所示，被饋入電網(wǎng)GR的風(fēng)力渦輪機的輸出功率Pout通過第一控制回路CL1而被從標(biāo)稱值減小到更低的值。這個優(yōu)選地取決于風(fēng)速WS的動態(tài)行為或增加來完成。在步驟S6中，確定了風(fēng)湍流WT并且將其與風(fēng)湍流閾值WTT進行比較。如果風(fēng)湍流WT低于風(fēng)湍流閾值WTT，則如步驟S7中所示，使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速RS保持在預(yù)定義值處。因此，即使風(fēng)速WS將要進一步地增加轉(zhuǎn)速RS也保持恒定。優(yōu)選地通過葉片的槳距角的調(diào)整來使轉(zhuǎn)速RS的值保持恒定。如果風(fēng)湍流WT達到或者超過風(fēng)湍流閾值WTT，則通過第二回路CL2來降低轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速RS。這個在步驟S8中被示出。優(yōu)選地通過葉片的槳距角的調(diào)整來完成這個降低。