用于調(diào)整風(fēng)力渦輪機的偏航的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于調(diào)整風(fēng)力渦輪機的偏航的裝置，該裝置適于安裝在風(fēng)力渦輪機上，包括：用于測量風(fēng)向的系統(tǒng)，其適于基于風(fēng)向通過控制信號控制風(fēng)力渦輪機的偏航角度，及風(fēng)傳感器系統(tǒng)，其適于確定風(fēng)力渦輪機的偏航誤差，及用于基于由風(fēng)傳感器系統(tǒng)確定的偏航誤差修正控制信號的裝置。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于調(diào)整風(fēng)力渦輪機的偏航的裝置和方法。 用于調(diào)整風(fēng)力渦輪機的偏航的裝置

【背景技術(shù)】
[0002] 在風(fēng)力渦輪機中，必須要控制風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子相對于風(fēng)的朝向，即所謂的偏航。常 規(guī)的風(fēng)力渦輪機具有安裝在塔架上的機艙，其中機艙可以經(jīng)由偏航系統(tǒng)適當(dāng)?shù)爻L(fēng)向旋 轉(zhuǎn)。偏航也被稱為方位（azimuth)。機艙具有通過軸連接至風(fēng)力潤輪機轉(zhuǎn)子的發(fā)電機，使 得偏航驅(qū)動器能夠適當(dāng)?shù)乜刂妻D(zhuǎn)子的朝向。當(dāng)轉(zhuǎn)子軸與風(fēng)向平行時，功率輸出被最大化和 /或負(fù)載被最小化，此時獲得風(fēng)力渦輪機的最佳性能。如果未獲得這種最佳位置，則認(rèn)為風(fēng) 力渦輪機具有"偏航誤差"。偏航誤差被表示為其偏離最佳位置的角度大小。
[0003] 按照慣例，一個或多個風(fēng)向標(biāo)和/或聲波風(fēng)傳感器被置于轉(zhuǎn)子后方的風(fēng)力渦輪機 機艙上，其中，它們的風(fēng)向測量值作為電子信號被傳遞給風(fēng)力渦輪機控制系統(tǒng)?；谶@些信 號，控制系統(tǒng)激活偏航驅(qū)動電機并且相應(yīng)地調(diào)整渦輪機偏航。也可以使用機械的風(fēng)向標(biāo)和 聲波風(fēng)傳感器并且它們在本領(lǐng)域內(nèi)是公知的。
[0004] 因為當(dāng)風(fēng)力渦輪機運行時，風(fēng)向標(biāo)和/或聲波風(fēng)傳感器測量是已經(jīng)穿過轉(zhuǎn)子的 風(fēng)，因此它們在風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子之后的機艙上的位置很不理想。因而，測量值受轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的 湍流以及機艙引起的其他空氣動力學(xué)效應(yīng)的影響較大。此外，取決于風(fēng)向，建筑物、樹木以 及相鄰的風(fēng)力渦輪機可能顯著地影響風(fēng)向讀數(shù)。這意味著風(fēng)向標(biāo)和/或聲波風(fēng)傳感器將向 風(fēng)力渦輪機控制系統(tǒng)報告錯誤的信息，并且由此產(chǎn)生偏航誤差。這種偏航誤差取決于多個 因素，其中包括：風(fēng)速、風(fēng)向、地形、風(fēng)力渦輪機的設(shè)計、風(fēng)向標(biāo)和/或聲波風(fēng)傳感器的設(shè)計 以及風(fēng)力渦輪機控制系統(tǒng)偏航算法。
[0005] 因此，至少在一些風(fēng)力狀況下，即使是正確校準(zhǔn)的風(fēng)向標(biāo)和/或聲波風(fēng)傳感器，也 會使風(fēng)力渦輪機產(chǎn)生偏航誤差，并且因此使得風(fēng)力渦輪機不能最佳地運行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 考慮到上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的一個目的是提供一種設(shè)備，其降低了風(fēng)力渦輪機 的偏航誤差，使得渦輪機的負(fù)荷降低和/或產(chǎn)出更高。
[0007] 上述目的可以通過一種用于調(diào)整風(fēng)力渦輪機的偏航的裝置來實現(xiàn)，該裝置適于安 裝在風(fēng)力渦輪機上，包括：用于測量風(fēng)向的系統(tǒng)，其適于基于風(fēng)向通過控制信號控制風(fēng)力渦 輪機的偏航角度，及風(fēng)傳感器系統(tǒng)，其適于確定風(fēng)力渦輪機的偏航誤差，及用于基于由風(fēng)傳 感器系統(tǒng)確定的偏航誤差修正控制信號的裝置。
[0008] 因此，有可能修正給風(fēng)力渦輪機偏航系統(tǒng)的控制信號，這導(dǎo)致了風(fēng)力渦輪機的偏 航的調(diào)整。換言之，本發(fā)明將操縱（manipulate)常規(guī)的風(fēng)力渦輪機偏航系統(tǒng)，使其改變偏 航角度但無需改變偏航控制系統(tǒng)，而是僅修正來自用于測量風(fēng)向的系統(tǒng)的現(xiàn)有信號。
[0009] 風(fēng)傳感器系統(tǒng)可以有利地是一種裝置，其可以現(xiàn)場確定偏航誤差。為了確定偏航 誤差，風(fēng)傳感器系統(tǒng)可以是能夠以比風(fēng)測量系統(tǒng)高的精度確定相對于轉(zhuǎn)子的實際風(fēng)向的系 統(tǒng)。因此，風(fēng)傳感器系統(tǒng)可以用于修正控制信號。
[0010] 用于修正控制信號的裝置不會替代從用于測量風(fēng)向的系統(tǒng)至偏航系統(tǒng)的控制信 號，而是僅僅利用或修正它。
[0011] 在一個實例中，風(fēng)傳感器系統(tǒng)將比已經(jīng)安裝的用于測量風(fēng)向的系統(tǒng)更加精確地測 量風(fēng)向，并且因此可以以高精度確定偏航誤差。不立即使用由風(fēng)傳感器系統(tǒng)測得的更精確 的風(fēng)向并且不因此接管測量風(fēng)向的系統(tǒng)的作用的原因在于：與風(fēng)力渦輪機中的控制系統(tǒng)如 何運行有關(guān)的數(shù)據(jù)并不總是可用的。因此，這種信息的缺乏導(dǎo)致難以（如果并非不可能的 話）直接地干預(yù)風(fēng)力渦輪機偏航系統(tǒng)。此外，如果對操作系統(tǒng)進行改變，則風(fēng)力渦輪機制造 商的保修和責(zé)任可能無效。換言之，干預(yù)現(xiàn)有設(shè)施的需要可能要被保持在最低限度，或者安 全避免。
[0012] 通過這種方式，本發(fā)明可以用于最優(yōu)化已經(jīng)運行的風(fēng)力渦輪機的性能，而不改變 風(fēng)力渦輪機的操作系統(tǒng)或偏航算法。
[0013] 優(yōu)選地，用于測量風(fēng)向的系統(tǒng)包括風(fēng)向標(biāo)或聲波風(fēng)傳感器。機械式風(fēng)向標(biāo)被頻繁 地用于控制風(fēng)力渦輪機的偏航?？蛇x地，聲波風(fēng)傳感器可以用于確定風(fēng)向，這些傳感器是本 領(lǐng)域內(nèi)已知的。風(fēng)力渦輪機也可以使用兩個或更多個用于測量風(fēng)向的系統(tǒng)，從而確定風(fēng)向。 作為實例，風(fēng)力渦輪機可以具有兩個風(fēng)向標(biāo)，其中，在一個風(fēng)向標(biāo)故障的情況下，另一個可 以作為備用。此外，偏航控制系統(tǒng)可以使用來自兩個風(fēng)向標(biāo)的控制信號，例如通過使用風(fēng)向 標(biāo)確定的平均風(fēng)向。在一個實例中，當(dāng)本發(fā)明被安裝時，風(fēng)測量系統(tǒng)可以被理解為已經(jīng)存在 于風(fēng)力渦輪機上的風(fēng)傳感器系統(tǒng)。
[0014] 優(yōu)選地，用于修正控制信號的裝置包括用于移動或旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)以測量相對于風(fēng)力渦 輪機的風(fēng)向的裝置。通過這種方式，可能通過以機械方式移動或旋轉(zhuǎn)用于測量風(fēng)向的系統(tǒng) 來修正控制信號，而不對風(fēng)力渦輪機的電子控制系統(tǒng)做出任何改變。這樣做的好處是其可 以被用于任何風(fēng)力渦輪機上，而無需直接干預(yù)其控制系統(tǒng)或偏航算法。在一個實例中，這種 優(yōu)選實施方式通過分離其風(fēng)向標(biāo)并將風(fēng)向標(biāo)重新附接到旋轉(zhuǎn)基部上而在風(fēng)力渦輪機上實 現(xiàn)，其中，基部的旋轉(zhuǎn)由風(fēng)傳感器系統(tǒng)控制。
[0015] 有利地，用于移動或旋轉(zhuǎn)用于測量風(fēng)向的裝置的系統(tǒng)包括伺服機構(gòu)，該伺服機構(gòu) 促進用于測量相對于風(fēng)力渦輪機的風(fēng)向的系統(tǒng)的移動或旋轉(zhuǎn)，優(yōu)選地，該伺服機構(gòu)包括電 機和/或致動器。使用伺服機構(gòu)是一種旋轉(zhuǎn)或移動用于測量風(fēng)向的系統(tǒng)的簡單方式，并且 其易于安裝。
[0016] 在一個實施方式中，伺服機構(gòu)是彈簧加載的，其適于在沒有來自風(fēng)傳感器系統(tǒng)的 信號的情況下或者在存在來自風(fēng)傳感器系統(tǒng)的特定信號的情況下，清除對控制信號的修 正。該實施方式具有如下優(yōu)勢：如果風(fēng)傳感器系統(tǒng)出現(xiàn)誤差，則彈簧可以將風(fēng)力渦輪機重置 到用于測量風(fēng)向的系統(tǒng)的原始設(shè)置。這種安全預(yù)防措施也可以用于避免風(fēng)傳感器系統(tǒng)對風(fēng) 向標(biāo)施加太大的修正（可能是不可接受的）。此外，在風(fēng)力渦輪機的啟動階段，通過用于測 量風(fēng)向的系統(tǒng)（例如風(fēng)向標(biāo)）來執(zhí)行初始偏航控制可能是有利的，并且僅在風(fēng)力渦輪機運 行期間使用本發(fā)明調(diào)整風(fēng)力渦輪機的偏航。因此，彈簧加載的機構(gòu)是一種簡單的確保信號 在需要時不被修改的方式，即使是在風(fēng)傳感器系統(tǒng)失效的情況下。
[0017] 上述安全預(yù)防措施也可以通過用以控制伺服機構(gòu)的控制軟件實現(xiàn)，從而系統(tǒng)在出 現(xiàn)特定信號或沒有信號的情況下恢復(fù)到未修正狀態(tài)。
[0018] 在一個實施方式中，風(fēng)傳感器系統(tǒng)包括LiDAR或螺旋轂蓋旋轉(zhuǎn)風(fēng)速儀。這是有利 的，因為相比于機艙安裝的風(fēng)向標(biāo)，LiDAR(光探測與測距）和螺旋轂蓋風(fēng)速儀都提供了更 精確的風(fēng)向。因此，能夠確定偏航誤差息。
[0019] LiDAR可以用于在風(fēng)力渦輪機前面測量風(fēng)速和風(fēng)向，而不是在機艙位置測量，其中 現(xiàn)有的風(fēng)向標(biāo)一般位于該機艙位置?？梢愿鶕?jù)該信息確定偏航誤差。LiDAR通過檢測懸浮 在空氣流中的顆粒的速度而生成數(shù)據(jù)，并且基于該數(shù)據(jù)計算空氣流的性質(zhì)。舉例來說，所述 性質(zhì)可以是風(fēng)速和風(fēng)向。LiDAR的一個實例在W0 2001/150942中公開，通過引用將該專利 文獻全文并入本文。
[0020] 螺旋轂蓋風(fēng)速儀公開在EP 1733241B1中，通過引用將該專利文獻全文并入本文。 螺旋轂蓋風(fēng)速儀可以具有至少一個固定在風(fēng)力渦輪機的轉(zhuǎn)子上的傳感器以及角度傳感器， 該角度傳感器可以確定轉(zhuǎn)子的角位置。然后，電路能夠?qū)⒅辽僖粋€傳感器的輸出和角度傳 感器的輸出之間的關(guān)系轉(zhuǎn)換為風(fēng)力渦輪機所承受的風(fēng)的速度和方向。因此，其可以確定風(fēng) 力潤輪機偏航誤差。
[0021 ] 在一種實施方式中，風(fēng)傳感器系統(tǒng)包括傳感器和控制器，其中，控制器適于確定傳 感器中的錯誤，在出現(xiàn)錯誤的情況下，風(fēng)傳感器系統(tǒng)將終止移動、旋轉(zhuǎn)、或?qū)碜燥L(fēng)測量系 統(tǒng)的信號的修正。優(yōu)點是：如果在風(fēng)傳感器系統(tǒng)中檢測到誤差，則來自風(fēng)測量系統(tǒng)的控制信 號被恢復(fù)到其原始的未改變的狀態(tài)，此時本發(fā)明不調(diào)整風(fēng)力渦輪機的偏航。
[0022] 在一種實施方式中，用于修正控制信號的裝置還使控制信號以由風(fēng)力渦輪機產(chǎn)生 的功率為基礎(chǔ)。進一步基于風(fēng)力渦輪機產(chǎn)生的功率（例如功率曲線）來修正控制信號具有 如下優(yōu)勢：風(fēng)力渦輪機的偏航可以被更好地調(diào)整，從而優(yōu)化產(chǎn)生的功率和/或降低負(fù)荷。
[0023] 在一種實施方式中，用于修正控制信號的裝置還使控制信號以氣象數(shù)據(jù)和/或風(fēng) 力渦輪機的變形和/或風(fēng)力渦輪機中的震動和/或風(fēng)力渦輪機的基本方向為基礎(chǔ)。舉例來 說，氣象數(shù)據(jù)可以是：壓力、溫度、降水量和/或濕度?？梢栽陲L(fēng)力渦輪機上或者在風(fēng)力渦輪 機的附近測量氣象數(shù)據(jù)?？梢酝ㄟ^風(fēng)力渦輪機上的應(yīng)變計來測量風(fēng)力渦輪機的變形。例如， 定位在風(fēng)力渦輪機上的應(yīng)變計，用以測量塔架和葉片上的負(fù)荷。風(fēng)力渦輪機中的震動可能 是低頻率震動，希望這些震動盡量減小，因為它們可能會對人和動物造成損害。基本方向可 以用作對改變風(fēng)性質(zhì)的地形或構(gòu)造中的物理變化的衡量。例如，如果另一風(fēng)力渦輪機或樹 位于風(fēng)力渦輪機的北邊，則無論何時風(fēng)從北邊吹來，都可以修正控制信號，從而補償由于風(fēng) 力渦輪機或樹而產(chǎn)生的風(fēng)擾動。使用這些不同輸入中的一個或多個（除了偏航誤差之外） 來修正控制信號的一個優(yōu)勢在于：風(fēng)力渦輪機上的負(fù)荷可以降低和/或風(fēng)力渦輪機產(chǎn)生的 功率可以在更大程度上被優(yōu)化。
[0024] 本發(fā)明也可以被視為包括根據(jù)本發(fā)明的用于改變風(fēng)力渦輪機的偏航的裝置的風(fēng) 力渦輪機。
[0025] 本發(fā)明還涉及一種調(diào)整風(fēng)力渦輪機的偏航角度的方法，其中，風(fēng)測量設(shè)備控制風(fēng) 力渦輪機的偏航，其中，基于由風(fēng)傳感器系統(tǒng)確定的偏航誤差而修正受控的偏航角度。通過 這種方式，有可能優(yōu)化風(fēng)力渦輪機的性能。
[0026] 根據(jù)該方法，可以通過電子地修正控制信號或者機械地移動或旋轉(zhuǎn)風(fēng)測量設(shè)備來 調(diào)整風(fēng)力渦輪機的偏航。這些修正是簡單的，并且不會改變或干預(yù)風(fēng)力渦輪機的現(xiàn)有控制 系統(tǒng)。
[0027] 有利地，機械地移動或旋轉(zhuǎn)風(fēng)測量設(shè)備可以由一機構(gòu)輔助完成，該機構(gòu)優(yōu)選地是 伺服機構(gòu)。伺服機構(gòu)的使用既簡單，又相對容易安裝，此外，其還相對便宜。
[0028] 該方法中的風(fēng)傳感器系統(tǒng)可以通過使用LiDAR或螺旋轂蓋風(fēng)速儀來確定偏航誤 差。LiDAR和螺旋轂蓋風(fēng)速儀都可以高精度地確定風(fēng)向，并且因此在優(yōu)化風(fēng)力渦輪機時是優(yōu) 選的。LiDAR可以是基于渦輪機的或基于地面的。
[0029] 應(yīng)該理解的是，該方法可以適于與上文中針對裝置給出的任何實施方式結(jié)合。
[0030] 作為替代，本發(fā)明可以被視為一種用于調(diào)整風(fēng)力渦輪機的偏航的裝置，該裝置適 于安裝在風(fēng)力渦輪機上，包括：包含基部和翼的風(fēng)向標(biāo)，該裝置適于基于基部上的設(shè)置點和 翼之間的角度控制風(fēng)力渦輪機的偏航角度；風(fēng)傳感器系統(tǒng)，其適于確定風(fēng)力渦輪機的偏航 誤差；及用于基于由風(fēng)傳感器系統(tǒng)確定的偏航誤差相對于風(fēng)力渦輪機旋轉(zhuǎn)基部的裝置，由 此使得設(shè)置點能夠相對于風(fēng)力渦輪機可旋轉(zhuǎn)的移位。本發(fā)明的這種實施方式可以適于包括 本文中描述的任意實施方式和/或優(yōu)選和/或有利的特征。
[0031] 作為另一替代，本發(fā)明可以被視為用于調(diào)整風(fēng)力渦輪機的偏航的裝置，該裝置適 于安裝在風(fēng)力渦輪機上，其中，該裝置（其由來自風(fēng)傳感器系統(tǒng)的信號引導(dǎo)）直接地干預(yù)風(fēng) 向標(biāo)的移動部件或已經(jīng)安裝在風(fēng)力渦輪機上的風(fēng)測量系統(tǒng)的聲波測量機構(gòu)。本發(fā)明的這種 實施方式可以適于包括本申請中描述的任意實施方式或優(yōu)選和有利的特征。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032] 下文中，將參考附圖更加詳細地描述本發(fā)明：
[0033] 圖1是風(fēng)力渦輪機的示意圖。
[0034] 圖2是本發(fā)明實施方式的示意圖。
[0035] 圖3是由本發(fā)明實施方式控制的風(fēng)力渦輪機的示意圖。

【具體實施方式】
[0036] 圖1示出了具有塔架2和機艙3的風(fēng)力渦輪機1。轉(zhuǎn)子4安裝在機艙3上。機艙3 經(jīng)由偏航驅(qū)動器5連接到塔架2上，該偏航驅(qū)動器5能夠在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)機艙3。偏航驅(qū)動 器5是包括偏航控制設(shè)備的偏航系統(tǒng)的一部分，該偏航控制設(shè)備控制電機和中斷機構(gòu)。偏 航控制設(shè)備可以從風(fēng)力渦輪機控制系統(tǒng)獲取輸入和/或直接從風(fēng)向標(biāo)6獲取輸入。風(fēng)向標(biāo) 6具有相對于風(fēng)向改變位置的翼15和連接到機艙的基部12。在圖1所示的實施方式中，當(dāng) 風(fēng)力渦輪機運行時，風(fēng)向標(biāo)6相對于風(fēng)位于轉(zhuǎn)子4后方的機艙3上。這是風(fēng)向標(biāo)6的常規(guī) 位置。這也意味著風(fēng)向標(biāo)6相對于轉(zhuǎn)子4處于下風(fēng)方向，因此由轉(zhuǎn)子4產(chǎn)生的風(fēng)中的變化 和擾動將影響風(fēng)向標(biāo)6。這將導(dǎo)致風(fēng)力渦輪機1的偏航誤差，S卩，轉(zhuǎn)子4不是正好迎著風(fēng)。 在測試本發(fā)明的過程中，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)風(fēng)力渦輪機具有5至20度之間的偏航誤差。
[0037] 圖2示出了具有螺旋轂蓋風(fēng)速儀的風(fēng)力渦輪機1的一部分?？梢源_定風(fēng)速的傳感 器7位于螺旋轂蓋8上，傳感器連接到螺旋轂蓋風(fēng)速儀控制器9上。然后，可以基于從傳感 器7和角度傳感器接收的信息確定風(fēng)向，角度傳感器測量螺旋轂蓋8和/或轉(zhuǎn)子4的角位 置。螺旋轂蓋風(fēng)速儀控制器9由此可以計算螺旋轂蓋8和轉(zhuǎn)子4上的風(fēng)向。如果風(fēng)沒有從 正面直接刮到轉(zhuǎn)子上，則存在偏航誤差，并且風(fēng)力渦輪機沒有利用全部的風(fēng)力。此外，風(fēng)力 渦輪機的負(fù)荷將會不必要的大，這可能磨損風(fēng)力渦輪機并且降低其使用壽命。
[0038] 螺旋轂蓋風(fēng)速儀控制器9確定是否存在偏航誤差，并且隨后發(fā)送信號至伺服控制 器10。伺服控制器10控制能夠旋轉(zhuǎn)風(fēng)向標(biāo)6的基部12的伺服機構(gòu)11。伺服控制器10隨 后發(fā)送信號至旋轉(zhuǎn)基部12的伺服機構(gòu)11。然后，翼15將相對于基部12改變方向。這將由 風(fēng)力渦輪機控制裝置13檢測到，并且一個信號會被發(fā)送至偏航驅(qū)動器5,其將改變并適當(dāng) 調(diào)整風(fēng)力渦輪機1的偏航。
[0039] 例如，如果螺旋轂蓋風(fēng)速儀發(fā)現(xiàn)風(fēng)力渦輪機偏離10度，其會將基部以相反方向旋 轉(zhuǎn)10度，這會導(dǎo)致偏航驅(qū)動器的激活，該偏航驅(qū)動器會將機艙逆風(fēng)旋轉(zhuǎn)10度，并放置轉(zhuǎn)子 從而風(fēng)會從正面吹擊轉(zhuǎn)子。這在圖3中示出。此處，風(fēng)力渦輪機具有10度的偏航誤差，在 圖3A中被示出為風(fēng)（以箭頭表示）和轉(zhuǎn)子4的旋轉(zhuǎn)軸之間的10度差值。這由螺旋轂蓋風(fēng) 速儀檢測，并且基部12因此被旋轉(zhuǎn)10度。因此，基部12上的風(fēng)向標(biāo)6的原始設(shè)置點14被 旋轉(zhuǎn)10度，如圖3B中所示。隨后，風(fēng)力渦輪機控制裝置13將意識到偏航需要被修正，因為 相對于翼15的設(shè)置點被改變了，偏航驅(qū)動器5被激活，并且風(fēng)力渦輪機被置于新的偏航角 度，如圖3C中所示。
[0040] 當(dāng)渦輪機1處于啟動過程中時，來自螺旋轂蓋風(fēng)速儀的數(shù)據(jù)將感知到并報告轉(zhuǎn)子 4沒有旋轉(zhuǎn)。這會導(dǎo)致信號被發(fā)送給伺服控制器10,通知伺服控制器10其需要重新將風(fēng)向 標(biāo)6設(shè)定到原始位置。這是由于當(dāng)轉(zhuǎn)子4未旋轉(zhuǎn)時螺旋轂蓋風(fēng)速儀不能適當(dāng)?shù)卮_定風(fēng)向。 如果設(shè)置點14未被重置，則轉(zhuǎn)子4可能不會被定位為迎風(fēng)，也就不會開始旋轉(zhuǎn)。因此，優(yōu)選 地，伺服控制器10具有重置功能，當(dāng)風(fēng)力渦輪機1未運行時或者從螺旋轂蓋風(fēng)速儀控制器 9接收到錯誤消息時，伺服控制器10通過電子或機械手段將風(fēng)向標(biāo)6重置（例如重置基部 12上的設(shè)置點）為未變狀態(tài)。此外，如果對風(fēng)力渦輪機偏航進行較大調(diào)整是不可接受的，則 伺服機構(gòu)11可以被限制為僅對設(shè)置點進行一定程度的變化。例如，設(shè)置點的移位可以被限 制為 5、10、15、20、25、30、40 度。
[0041] 盡管未在圖中示出，基部12也可以是彈簧加載的，從而當(dāng)沒有信號發(fā)送到伺服機 構(gòu)11或者在伺服系統(tǒng)中出現(xiàn)錯誤時，設(shè)置點14被恢復(fù)成原始渦輪機風(fēng)向標(biāo)的原始的、未被 修正的位置（也可以被稱為中性狀態(tài)）。這可以被視為本發(fā)明的故障保護機制，其確保了風(fēng) 力渦輪機能夠總是被恢復(fù)成按照其最初被安裝的那樣運行。
[0042] 當(dāng)使用本發(fā)明時，在風(fēng)力渦輪機上引入較大負(fù)荷幾乎沒有風(fēng)險。相反，風(fēng)力渦輪機 上的負(fù)荷預(yù)計會降低，因為偏航確保了轉(zhuǎn)子4的更加正確的定位。
[0043] 在上述實例中，風(fēng)傳感器系統(tǒng)是螺旋轂蓋風(fēng)速儀。本發(fā)明技術(shù)人員將認(rèn)識到， LiDAR也可以用于確定風(fēng)力渦輪機前的風(fēng)向，并且由此意識到螺旋轂蓋風(fēng)速儀可以由 LiDAR取代。安裝在機艙上的以及定位在地面上的LiDAR都是已知的，并且都可以使用。
[0044] 代替如上所述的旋轉(zhuǎn)基部12,本發(fā)明也可以如下所述地實施在風(fēng)力渦輪機中：使 螺旋轂蓋風(fēng)速儀或LiDAR(或者可以確定偏航誤差的任何其他儀器）修正從風(fēng)向標(biāo)6至風(fēng) 力渦輪機控制裝置13的信號或風(fēng)向標(biāo)6內(nèi)的信號。
[0045] 代替使用旋轉(zhuǎn)的基部，本發(fā)明也可以通過下述方式來實施：使用其他直接干預(yù)和 改變現(xiàn)有渦輪機風(fēng)向標(biāo)的功能的機械設(shè)備。因此，旋轉(zhuǎn)現(xiàn)有風(fēng)向標(biāo)的基部的另一種替代手 段是直接影響翼15。舉例來說，這可以通過操縱刮過翼15的風(fēng)（例如，通過改變風(fēng)的方向 的翅片或者可以影響翼15的風(fēng)扇）來實現(xiàn)。翼15也可以附接到彈簧或彈性設(shè)備，這些彈 簧或彈性設(shè)備可以用于操縱風(fēng)向標(biāo)6。作為又一替代方式，本發(fā)明可以接管對風(fēng)向標(biāo)6的控 制，這意味著翼15的方向可以由來自風(fēng)傳感器系統(tǒng)（例如：螺旋轂蓋風(fēng)速儀）的信號來控 制，并且由此忽略作用在翼15上的風(fēng)。
[0046] 附圖標(biāo)記列表：
[0047] 1風(fēng)力渦輪機
[0048] 2 塔架
[0049] 3 機艙
[0050] 4 轉(zhuǎn)子
[0051] 5偏航驅(qū)動器
[0052] 6風(fēng)向標(biāo)
[0053] 7傳感器
[0054] 8螺旋轂蓋
[0055] 9螺旋轂蓋風(fēng)速儀控制器
[0056] 10伺服控制器
[0057] 11伺服機構(gòu)
[0058] 12 基部
[0059] 13風(fēng)力渦輪機控制裝置
[0060] 14設(shè)置點
[0061] 15 翼
【權(quán)利要求】
1. 一種用于調(diào)整風(fēng)力渦輪機的偏航的裝置，該裝置適于安裝在風(fēng)力渦輪機上，包括： -用于測量風(fēng)向的系統(tǒng)，適于基于風(fēng)向通過控制信號控制風(fēng)力渦輪機的偏航角度，及 -風(fēng)傳感器系統(tǒng)，適于確定風(fēng)力渦輪機的偏航誤差，及 用于基于由風(fēng)傳感器系統(tǒng)確定的偏航誤差修正控制信號的裝置。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，用于測量風(fēng)向的系統(tǒng)包括風(fēng)向標(biāo)或聲波風(fēng)傳感器。
3. 如前述任一權(quán)利要求所述的裝置，其中，用于修正控制信號的裝置包括用于移動或 旋轉(zhuǎn)用以測量相對于風(fēng)力渦輪機的風(fēng)向的系統(tǒng)的裝置。
4. 如前述任一權(quán)利要求所述的裝置，其中，用于移動或旋轉(zhuǎn)用以測量風(fēng)向的系統(tǒng)的裝 置包括伺服機構(gòu)，該伺服機構(gòu)促進用以測量相對于風(fēng)力渦輪機的風(fēng)向的系統(tǒng)的移動或旋 轉(zhuǎn)，優(yōu)選地，該伺服機構(gòu)包括電機和/或致動器。
5. 如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，伺服機構(gòu)是彈簧加載的，適于在沒有來自風(fēng)傳感器 系統(tǒng)的信號的情況下或者在存在來自風(fēng)傳感器系統(tǒng)的特定信號的情況下，清除對控制信號 的修正。
6. 如權(quán)利要求1-2中任一項所述的裝置，其中，控制信號是電信號，并且用于修正控制 信號的裝置通過電子手段修正信號。
7. 如前述任一權(quán)利要求所述的裝置，其中，風(fēng)傳感器系統(tǒng)包括LiDAR或螺旋轂蓋風(fēng)速 儀。
8. 如前述任一權(quán)利要求所述的裝置，其中，風(fēng)傳感器系統(tǒng)包括傳感器和控制器，其中， 控制器適于確定傳感器中的錯誤，在這種錯誤出現(xiàn)的情況下，控制器將終止對控制信號的 修正。
9. 如前述任一權(quán)利要求所述的裝置，其中，用于修正控制信號的裝置還使控制信號以 由風(fēng)力渦輪機產(chǎn)生的功率為基礎(chǔ)。
10. 如前述任一權(quán)利要求所述的裝置，其中，用于修正控制信號的裝置還使控制信號以 氣象數(shù)據(jù)和/或風(fēng)力渦輪機的變形和/或風(fēng)力渦輪機中的震動和/或風(fēng)力渦輪機的基本方 向為基礎(chǔ)。
11. 一種包括根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的裝置的風(fēng)力渦輪機。
12. -種調(diào)整風(fēng)力渦輪機的偏航角度的方法，其中，風(fēng)測量設(shè)備控制風(fēng)力渦輪機的偏 航，其中，基于由風(fēng)傳感器系統(tǒng)確定的偏航誤差而修正受控的偏航角度。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，通過以電子手段修正控制信號而修正偏航角 度。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，通過以機械手段移動或旋轉(zhuǎn)風(fēng)測量設(shè)備而修 正偏航角度。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，通過一機構(gòu)促進移動或旋轉(zhuǎn)，該機構(gòu)優(yōu)選是伺服機 構(gòu)。
16. 如權(quán)利要求12-15中任一項所述的方法，其中，風(fēng)傳感器系統(tǒng)通過使用LiDAR或螺 旋轂蓋風(fēng)速儀而確定偏航誤差。
17. 如權(quán)利要求12-16中任一項所述的方法，其中，基于由風(fēng)力渦輪機產(chǎn)生的功率進一 步修正受控的偏航角度。
18. 如權(quán)利要求12-17中任一項所述的方法，其中，基于氣象數(shù)據(jù)和/或風(fēng)力渦輪機的 變形和/或風(fēng)力渦輪機中的震動和/或風(fēng)力渦輪機的基本方向來進一步修正受控的偏航角 度。
【文檔編號】F03D7/02GK104114859SQ201380008677
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月8日
【發(fā)明者】J·K·漢森 申請人:羅蒙溫德股份公司