在停機(jī)期間控制風(fēng)力渦輪機(jī)的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于在停機(jī)期間控制獨(dú)立變槳的風(fēng)力渦輪機(jī)的方法，所述風(fēng)力渦輪機(jī)包括至少三個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片(1a、1b、1c)。響應(yīng)于用于停止風(fēng)力渦輪機(jī)操作的停機(jī)命令，確定風(fēng)力渦輪機(jī)每個(gè)葉片(1a、1b、1c)的葉片參數(shù)，例如確定槳距角、彎矩或葉片加速度。比較風(fēng)力渦輪機(jī)葉片(1a、1b、1c)的所述葉片參數(shù)，并且基于所述比較步驟從兩個(gè)或更多個(gè)預(yù)定停機(jī)策略的組中為風(fēng)力渦輪機(jī)選擇停機(jī)策略。最后，根據(jù)所選擇的停機(jī)策略將風(fēng)力渦輪機(jī)葉片(1a、1b、1c)朝著順槳位置移動(dòng)。
【專利說明】在停機(jī)期間控制風(fēng)力渦輪機(jī)的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種在停機(jī)期間控制獨(dú)立變槳的風(fēng)力渦輪機(jī)的方法。更特別地，本發(fā) 明的方法在停機(jī)期間減少風(fēng)力渦輪機(jī)葉片上的負(fù)載。本發(fā)明還涉及一種適于執(zhí)行所述方法 的控制單元，并且涉及一種包括這種控制單元的風(fēng)力渦輪機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002] 在槳距受控的風(fēng)力渦輪機(jī)中，風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的槳距響應(yīng)于風(fēng)況而被調(diào)節(jié)，以便 獲得期望的產(chǎn)能。當(dāng)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片在操作期間旋轉(zhuǎn)時(shí)，風(fēng)力渦輪機(jī)每個(gè)葉片上的負(fù)載例 如由于風(fēng)切變、經(jīng)過塔架、湍流等而改變。這可引起風(fēng)力渦輪機(jī)葉片之中非對(duì)稱的負(fù)載分 布。這是不期望的，因?yàn)槠鋵?dǎo)致轉(zhuǎn)子、傳動(dòng)系等之上的高負(fù)載。為了避免這種情況，有時(shí)使 用獨(dú)立槳距控制策略。根據(jù)獨(dú)立槳距控制策略，各葉片的槳距角被單獨(dú)調(diào)節(jié)以便考慮到每 個(gè)葉片位置處的狀況。
[0003] 當(dāng)例如由于緊急情況而對(duì)槳距受控的風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)出中止命令或停機(jī)命令時(shí)，風(fēng) 力渦輪機(jī)葉片正常地移動(dòng)至順槳位置，即風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的槳距角改變直至所述風(fēng)力渦輪 機(jī)葉片處于其不再捕獲風(fēng)的位置。通常期望的是盡可能快地將風(fēng)力渦輪機(jī)葉片移動(dòng)至順槳 位置。
[0004] 然而，在獨(dú)立變槳的風(fēng)力渦輪機(jī)的情況下，當(dāng)接收到中止命令或停機(jī)命令時(shí)，風(fēng)力 渦輪機(jī)各葉片的槳距角并不相同。相反地，風(fēng)力渦輪機(jī)的每個(gè)葉片的槳距角已經(jīng)以如下方 式調(diào)節(jié)，以使得考慮到所討論的葉片的確切位置占主導(dǎo)的狀況。如果在接收中止命令或停 機(jī)命令時(shí)，風(fēng)力渦輪機(jī)的所有葉片盡可能快地朝著順槳位置簡(jiǎn)單地移動(dòng)，則隨著風(fēng)力渦輪 機(jī)葉片在轉(zhuǎn)子平面中連續(xù)旋轉(zhuǎn)、同時(shí)朝著順槳位置移動(dòng)，槳距角中的相互差將會(huì)保持。由此 風(fēng)力渦輪機(jī)葉片移動(dòng)遠(yuǎn)離支配槳距角中調(diào)節(jié)的位置，但調(diào)節(jié)并未變化。這可導(dǎo)致風(fēng)力渦輪 機(jī)葉片上的非對(duì)稱負(fù)載，而這比風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的槳距角簡(jiǎn)單相同的情況更糟。因此期望 的是提供一種在獨(dú)立變槳的風(fēng)力渦輪機(jī)停機(jī)期間的控制策略，所述控制策略減少風(fēng)力渦輪 機(jī)葉片上的非對(duì)稱負(fù)載。
[0005] 專利文獻(xiàn)EP 2290232公開了一種風(fēng)力渦輪機(jī)槳距角控制裝置，其配置為實(shí)施獨(dú) 立的槳距控制。當(dāng)輸入風(fēng)力渦輪機(jī)中止命令時(shí)，將風(fēng)力渦輪機(jī)的各葉片的槳距角匹配，并且 接下來(lái)將槳距角移動(dòng)至順槳位置。當(dāng)輸入風(fēng)力渦輪機(jī)中止命令時(shí)，可基于多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī) 葉片之中的槳距角識(shí)別代表性的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片。接下來(lái)將代表性的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的槳 距角與風(fēng)力渦輪機(jī)其他葉片的槳距角匹配，接下來(lái)將風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的槳距角移動(dòng)至順槳 位置。代表性的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片可以是槳距角最接近順槳位置的那個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片。
[0006] 專利文獻(xiàn)EP 2290232的控制裝置在停機(jī)期間減少風(fēng)力渦輪機(jī)葉片上的非對(duì)稱負(fù) 載，是因?yàn)闃嘟窃陲L(fēng)力渦輪機(jī)葉片移動(dòng)至順槳位置之前被校準(zhǔn)（aligned)。然而，因?yàn)樗?述校準(zhǔn)必須在朝著順槳位置的移動(dòng)開始之前進(jìn)行，所以使停機(jī)過程延遲。此外，在每次輸入 中止命令時(shí)使用同一停機(jī)策略，然而該停機(jī)策略可能不適于所有情況。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的實(shí)施例的目的是提供一種用于在停機(jī)期間控制獨(dú)立變槳的風(fēng)力渦輪機(jī) 的方法，其中使風(fēng)力渦輪機(jī)葉片上的非對(duì)稱負(fù)載最小化，而使從停機(jī)命令起直至停機(jī)為止 的時(shí)間最小化。
[0008] 本發(fā)明的實(shí)施例的另一目的是提供一種用于在停機(jī)期間控制獨(dú)立變槳的風(fēng)力渦 輪機(jī)的方法，其中能選擇給定環(huán)境下的最優(yōu)停機(jī)策略。
[0009] 根據(jù)第一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種用于在停機(jī)期間控制獨(dú)立變槳的風(fēng)力渦輪機(jī)的 方法，所述風(fēng)力渦輪機(jī)包括至少三個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，所述方法包括以下步驟：
[0010]-接收用于風(fēng)力渦輪機(jī)停止操作的停機(jī)命令，
[0011]-確定風(fēng)力渦輪機(jī)每個(gè)葉片的葉片參數(shù)，
[0012]-比較風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的葉片參數(shù)，
[0013]-基于所述比較步驟，從兩個(gè)或更多個(gè)預(yù)定停機(jī)策略的組中為風(fēng)力渦輪機(jī)選擇停 機(jī)策略，以及
[0014] -根據(jù)所選擇的停機(jī)策略將風(fēng)力渦輪機(jī)葉片朝著順槳位置移動(dòng)。
[0015] 在本文中，術(shù)語(yǔ)"獨(dú)立變槳的風(fēng)力渦輪機(jī)"應(yīng)解釋為意指如下的風(fēng)力渦輪機(jī)，其中 風(fēng)力渦輪機(jī)每個(gè)葉片的槳距角獨(dú)立地調(diào)節(jié)以便考慮到風(fēng)力渦輪機(jī)每個(gè)葉片確切位置占主 導(dǎo)的狀況，以便減少如上所述風(fēng)力渦輪機(jī)葉片上的非對(duì)稱負(fù)載。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的方法，最初接收停機(jī)命令。停機(jī)命令表示風(fēng)力渦輪機(jī)的操作將要停 止。停機(jī)命令可例如響應(yīng)于檢測(cè)到的緊急情況（諸如風(fēng)力渦輪機(jī)的部件失效或故障、風(fēng)力 渦輪機(jī)中的測(cè)得溫度超出范圍、或需要風(fēng)力渦輪機(jī)的操作中斷的任何其他適當(dāng)情況）而產(chǎn) 生。替代地或附加地，停機(jī)命令可響應(yīng)于測(cè)得環(huán)境狀況（諸如風(fēng)速、濕度、空氣密度等）處 于風(fēng)力渦輪機(jī)操作范圍以外而產(chǎn)生。在任何情況下，當(dāng)接收到停機(jī)命令時(shí)，通常期望的是盡 可能快地停止風(fēng)力渦輪機(jī)的操作。
[0017] 當(dāng)已經(jīng)接收到停機(jī)命令后，確定風(fēng)力渦輪機(jī)每個(gè)葉片的葉片參數(shù)。在本文中，術(shù)語(yǔ) "葉片參數(shù)"應(yīng)解釋為意指表示葉片狀況的參數(shù)、例如可測(cè)出的參數(shù)。葉片參數(shù)可例如是槳 距角、葉片彎矩、葉片加速度等。葉片參數(shù)可有利地是表示風(fēng)力渦輪機(jī)葉片上機(jī)械負(fù)載的參 數(shù)和/或反映葉片上的機(jī)械負(fù)載中差異的參數(shù)。
[0018] 應(yīng)指出的是，確定風(fēng)力渦輪機(jī)每個(gè)葉片的葉片參數(shù)的步驟不必包括確定風(fēng)力渦輪 機(jī)每個(gè)葉片的葉片參數(shù)的絕對(duì)值。而是可例如以確定風(fēng)力渦輪機(jī)每個(gè)葉片相對(duì)于參照點(diǎn)、 或相對(duì)于風(fēng)力渦輪機(jī)葉片其他參數(shù)的值的方式確定相對(duì)值。在一些情況下，簡(jiǎn)單地獲得風(fēng) 力渦輪機(jī)每個(gè)葉片相對(duì)于風(fēng)力渦輪機(jī)其他葉片的葉片參數(shù)的測(cè)量值將提供有關(guān)風(fēng)力渦輪 機(jī)轉(zhuǎn)子上非對(duì)稱負(fù)載的充足信息，并且在這樣的情況下不必獲得葉片參數(shù)的絕對(duì)值。
[0019] 葉片參數(shù)可測(cè)出。作為替代例，葉片參數(shù)可由控制系統(tǒng)內(nèi)在地得知。這例如在葉 片參數(shù)是槳距角的情況下是如此，因?yàn)闃嘟怯煽刂葡到y(tǒng)計(jì)算，接下來(lái)葉片旋轉(zhuǎn)至計(jì)算出 的槳距角。
[0020] 接下來(lái)將以該方式獲得的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的葉片參數(shù)進(jìn)行比較。在確定風(fēng)力渦輪 機(jī)葉片的葉片參數(shù)的步驟包括獲得葉片參數(shù)的相對(duì)值的情況下，比較葉片參數(shù)的步驟可構(gòu) 成確定葉片參數(shù)的步驟的一部分。基于該比較步驟，選擇用于風(fēng)力渦輪機(jī)的停機(jī)策略。所 述停機(jī)策略從兩個(gè)或更多個(gè)預(yù)定停機(jī)策略的組中選擇。因此，基于對(duì)葉片參數(shù)的比較，在給 定環(huán)境下總是能選擇適當(dāng)?shù)耐C(jī)策略。
[0021] 在葉片參數(shù)表示葉片上的機(jī)械負(fù)載和/或反映葉片上的機(jī)械負(fù)載中差異的情況 下，對(duì)葉片的葉片參數(shù)的比較表明葉片間機(jī)械負(fù)載中的差異，即所述比較表明葉片上的非 對(duì)稱負(fù)載。由此基于葉片的非對(duì)稱負(fù)載或預(yù)期非對(duì)稱負(fù)載而選擇停機(jī)策略。因而，能選擇 減少或消除這些非對(duì)稱負(fù)載的停機(jī)策略。
[0022] 最后，根據(jù)所選擇的停機(jī)策略將風(fēng)力渦輪機(jī)葉片朝著順槳位置移動(dòng)。
[0023] 在本文中，術(shù)語(yǔ)"將風(fēng)力渦輪機(jī)葉片朝著順槳位置移動(dòng)"應(yīng)解釋為意指以如下方式 改變風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的槳距角，即使得槳距角變得更接近順槳位置。因而，所述移動(dòng)是繞風(fēng) 力渦輪機(jī)葉片縱軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0024] 如上所提到的，葉片參數(shù)可以是風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的槳距角。由于風(fēng)力渦輪機(jī)獨(dú)立 變槳，所以三個(gè)或更多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的槳距角將彼此不同。根據(jù)該實(shí)施例，在比較步驟 期間比較風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的各自槳距角，并且基于槳距角的差異而選擇停機(jī)策略。
[0025] 替代地，葉片參數(shù)可以是表示葉片狀況的其他適當(dāng)?shù)膮?shù)，例如反映葉片上機(jī)械 負(fù)載的參數(shù)，包括但不限于葉片彎矩、葉片加速度等。
[0026] 在葉片參數(shù)是風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的槳距角的情況下，比較槳距角的步驟可包括識(shí)別 風(fēng)力渦輪機(jī)第一葉片、風(fēng)力渦輪機(jī)第二葉片和風(fēng)力渦輪機(jī)第三葉片，其中風(fēng)力渦輪機(jī)第一 葉片是具有離順槳位置最遠(yuǎn)的槳距角的那個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，風(fēng)力渦輪機(jī)第三葉片是具有 離順槳位置最近的槳距角的那個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，風(fēng)力渦輪機(jī)第二葉片具有中間槳距角。
[0027] 根據(jù)該實(shí)施例，比較步驟表明風(fēng)力渦輪機(jī)每個(gè)葉片的槳距角距順槳位置有多近， 還有哪個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片最接近順槳位置，以及哪個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片最遠(yuǎn)離順槳位置。因 而，在該情況下，選擇如下的停機(jī)策略，該停機(jī)策略考慮風(fēng)力渦輪機(jī)葉片相對(duì)于順槳位置的 相互位置。
[0028] 比較槳距角的步驟可進(jìn)一步包括將風(fēng)力渦輪機(jī)第二葉片的槳距角Θ 2與風(fēng)力渦輪 機(jī)第一葉片的槳距角Q1和風(fēng)力渦輪機(jī)第三葉片的槳距角θ3的平均值進(jìn)行比較的步驟，并 且其中選擇停機(jī)策略的步驟包括在θ2大于01和θ3平均值的情況下選擇第一停機(jī)策略 以及在θ 2小于或等于01和03平均值的情況下選擇第二停機(jī)策略。
[0029] 根據(jù)該實(shí)施例，中間槳距角Θ 2與最大槳距角和最小槳距角的平均值（θ 1+ Θ 3)/2 比較。如果中間槳距角大于該平均值，即如果θ 2>( θ 1+ Θ 3)/2,則選擇第一停機(jī)策略。在該 情況下，中間槳距角相比于最小槳距角更接近最大槳距角，并且所選擇的停機(jī)策略考慮到 該情況。
[0030] 另一方面，如果中間槳距角小于或等于該平均值，S卩如果θ2< (θ1+θ3)/2,則選 擇第二停機(jī)策略。在該情況下，中間槳距角相比于最大槳距角更接近最小槳距角，并且所選 擇的停機(jī)策略考慮到該情況。
[0031] 應(yīng)當(dāng)指出的是，本文中假設(shè)在槳距角從操作位置改變至順槳位置時(shí)，風(fēng)力渦輪機(jī) 葉片的槳距角增加。因而，在本文中具有最接近順槳位置的槳距角的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片具有 最大的槳距角，具有最遠(yuǎn)離順槳位置的槳距角的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片具有最小的槳距角。
[0032] 第一停機(jī)策略可包括以第一速度Ii1移動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)第二葉片和風(fēng)力渦輪機(jī)第三 葉片，并且以第二速度k 2移動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)第一葉片，其中ki〈k2。在本文中，術(shù)語(yǔ)"速度"應(yīng) 解釋為意指風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的變槳速率。如上所提到的，當(dāng)中間槳距角相比于最小槳距角 更接近最大槳距角時(shí)選擇第一停機(jī)策略。在該情況下，選擇如下的停機(jī)策略，其中具有最接 近順槳位置的槳距角的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和具有中間槳距角的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片以低速朝著 順槳位置移動(dòng)，而具有最遠(yuǎn)離順槳位置的槳距角的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片以較高速朝著順槳位置 移動(dòng)。由此允許具有最遠(yuǎn)離順槳位置的槳距角的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片"追趕上（catch up)"風(fēng) 力渦輪機(jī)其他葉片。同時(shí)地，風(fēng)力渦輪機(jī)其他葉片朝著順槳位置移動(dòng)。由此確保盡可能快 地減少風(fēng)力渦輪機(jī)葉片上機(jī)械負(fù)載中的任何非對(duì)稱性，而不會(huì)延遲將風(fēng)力渦輪機(jī)葉片移動(dòng) 至順槳位置的過程。
[0033] 替代地或附加地，第二停機(jī)策略可包括以第一速度Ic1移動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)第三葉片， 并且以第二速度匕移動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)第一葉片和風(fēng)力渦輪機(jī)第二葉片，其中ki〈k 2。如上所 述，當(dāng)中間槳距角相比于最大槳距角更接近最小槳距角時(shí)選擇第二停機(jī)策略。在該情況下 選擇如下的停機(jī)策略，其中具有最接近順槳位置的槳距角的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片以低速朝著順 槳位置移動(dòng)，而具有最遠(yuǎn)離順槳位置的槳距角的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和具有中間槳距角的風(fēng)力 渦輪機(jī)葉片以較高速朝著順槳位置移動(dòng)。由此允許后兩個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片"追趕上"最接 近順槳位置的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片。同時(shí)，該最接近順槳位置的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片朝著順槳位置 移動(dòng)。由此盡可能快地減少風(fēng)力渦輪機(jī)葉片上機(jī)械負(fù)載中的任何非對(duì)稱性，而不會(huì)延遲將 風(fēng)力渦輪機(jī)葉片移動(dòng)至順槳位置的過程。
[0034] 所述方法可進(jìn)一步包括如下步驟：
[0035] -在停機(jī)期間監(jiān)測(cè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的槳距角，以及
[0036] -在Θ 2變得小于或等于Θ i和Θ 3的平均值的情況下，從第一停機(jī)策略切換至第 二停機(jī)策略。
[0037] 根據(jù)該實(shí)施例，在最初選擇第一停機(jī)策略的情況下，風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的槳距角受 到監(jiān)測(cè)，并且一旦出現(xiàn)用于選擇第二停機(jī)策略的標(biāo)準(zhǔn)，就執(zhí)行從第一停機(jī)策略至第二停機(jī) 策略的切換。在第一和第二停機(jī)策略是以上所述停機(jī)策略的情況下，這意指具有最接近順 槳位置的槳距角的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片在整個(gè)停機(jī)過程期間以低速移動(dòng)，并且具有最遠(yuǎn)離順槳 位置的槳距角的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片在整個(gè)停機(jī)過程期間、或者至少直至其已達(dá)到具有最接近 順槳位置的槳距角的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的槳距角為止以高速移動(dòng)。然而，具有中間槳距角的 風(fēng)力渦輪機(jī)葉片最初以低速移動(dòng)，接下來(lái)在具有最遠(yuǎn)離順槳位置的槳距角的風(fēng)力渦輪機(jī)葉 片已經(jīng)移動(dòng)到充分接近具有中間槳距角的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片時(shí)，具有中間槳距角的風(fēng)力渦輪 機(jī)葉片在停機(jī)過程的剩余部分中、或至少直至其已經(jīng)達(dá)到具有最接近順槳位置的槳距角的 風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的槳距角為止以高速移動(dòng)。這樣的停機(jī)過程甚至進(jìn)一步減少了風(fēng)力渦輪機(jī) 葉片上機(jī)械負(fù)載中的非對(duì)稱性。
[0038] 所述方法可進(jìn)一步包括在Θ 2超過Θ jP Θ 3平均值一預(yù)定量的情況下、或者在Θ 2 變得大于91和θ3平均值并且從執(zhí)行第一停機(jī)策略至第二停機(jī)策略的切換開始已過去一 預(yù)定時(shí)間的情況下從第二停機(jī)策略切換回第一停機(jī)策略的步驟。
[0039] 根據(jù)該實(shí)施例，如果狀況改變，則執(zhí)行從第二停機(jī)策略切換回第一停機(jī)策略。如果 θ2超過Θ^Ρ 03的平均值，則用于選擇第一停機(jī)策略的標(biāo)準(zhǔn)再次出現(xiàn)，并且因此將適于切 換回第一停機(jī)策略。然而，為了確保θ 2已實(shí)際上超過01和03的平均值，并且確保并非 是因?yàn)殄e(cuò)誤的測(cè)量、波動(dòng)等而檢測(cè)到該狀況，則直至θ 2已超過01和03的平均值一預(yù)定 量或者直至自從第一停機(jī)策略切換至第二停機(jī)策略起過去一特定時(shí)間才作出切換。由此防 止執(zhí)行第一和第二停機(jī)策略之間重復(fù)且迅速的切換。
[0040] 替代地或附加地，所述方法可進(jìn)一步包括以下步驟：
[0041] -在停機(jī)期間監(jiān)測(cè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的槳距角，以及
[0042] -在Θ 3變得大于或等于Θ 2的情況下從第二停機(jī)策略切換至第一停機(jī)策略。
[0043] 根據(jù)該實(shí)施例，最初選擇第二停機(jī)策略，或者以上述方式在停機(jī)過程期間執(zhí)行從 第一停機(jī)策略至第二停機(jī)策略的切換。在停機(jī)策略為以上所述停機(jī)策略的情況下，這意指 具有最遠(yuǎn)離順槳位置的槳距角的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和具有中間槳距角的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片以 相比于具有最接近順槳位置的槳距角的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片以較高速移動(dòng)。由此這兩個(gè)葉片的 槳距角向具有最接近順槳位置的槳距角的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的槳距角靠近。當(dāng)具有中間槳距 角的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的槳距角達(dá)到具有最接近順槳位置的槳距角的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的槳 距角時(shí)，對(duì)于停機(jī)策略的剩余部分而言，具有中間槳距角的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片與具有最接近 順槳位置的槳距角的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片一起以低速移動(dòng)。具有最遠(yuǎn)離順槳位置的槳距角的風(fēng) 力渦輪機(jī)葉片仍以高速移動(dòng)，即該風(fēng)力渦輪機(jī)葉片繼續(xù)向風(fēng)力渦輪機(jī)另外兩個(gè)葉片靠近。 當(dāng)風(fēng)力渦輪機(jī)最后葉片的槳距角達(dá)到風(fēng)力渦輪機(jī)另外兩個(gè)葉片的槳距角時(shí)，風(fēng)力渦輪機(jī)最 后葉片也在停機(jī)過程的剩余部分中以低速移動(dòng)。
[0044] 作為替代例，所述方法可進(jìn)一步包括以下步驟：
[0045]-在停機(jī)期間監(jiān)測(cè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的槳距角，以及
[0046]-在Θ i變得等于Θ 2的情況下，從第一停機(jī)策略切換至第二停機(jī)策略。
[0047] 根據(jù)該實(shí)施例，在最初選擇第一停機(jī)策略的情況下，風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的槳距角受 到監(jiān)測(cè)。當(dāng)風(fēng)力渦輪機(jī)第一葉片"追趕上"風(fēng)力渦輪機(jī)第二葉片時(shí)，即當(dāng)Q1變得等于θ2 時(shí)，執(zhí)行至第二停機(jī)策略的切換。在第一和第二停機(jī)策略是以上所述的停機(jī)策略的情況下， 這意指具有最接近順槳位置的槳距角的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片在整個(gè)停機(jī)過程期間以低速移動(dòng)， 并且具有最遠(yuǎn)離順槳位置的槳距角的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片在整個(gè)停機(jī)過程期間、或至少直至其 已達(dá)到具有最接近順槳位置的槳距角的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的槳距角為止以高速移動(dòng)。具有中 間槳距角的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片最初以低速移動(dòng)。當(dāng)具有最遠(yuǎn)離順槳位置的槳距角的風(fēng)力渦輪 機(jī)葉片達(dá)到具有中間槳距角的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的槳距角時(shí)，風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的速度增加至 高速，并且具有中間槳距角的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片與具有最遠(yuǎn)離順槳位置的槳距角的風(fēng)力渦輪 機(jī)葉片一起以高速移動(dòng)。這樣的停機(jī)過程也顯著地減少風(fēng)力渦輪機(jī)葉片上機(jī)械負(fù)載中的非 對(duì)稱性。
[0048] 所述方法可進(jìn)一步包括以下步驟：
[0049]-在停機(jī)期間監(jiān)測(cè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的葉片參數(shù)，
[0050] -在滿足一個(gè)或多個(gè)預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)的情況下，從兩個(gè)或更多個(gè)停機(jī)策略的組中選擇新 的停機(jī)策略，以及
[0051] -根據(jù)所述新的停機(jī)策略繼續(xù)將風(fēng)力渦輪機(jī)葉片朝著順槳位置移動(dòng)。
[0052] 這可例如以以上所述的方式執(zhí)行。作為替代例，所選擇的停機(jī)策略可與以上描述 的停機(jī)策略不同和/或所監(jiān)測(cè)的葉片參數(shù)可以不是槳距角，而是可替代為其他適當(dāng)類型的 葉片參數(shù)，諸如葉片彎矩、葉片加速度等。
[0053] 所述的一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)可包括風(fēng)力渦輪機(jī)其中一個(gè)葉片的葉片參數(shù)在停機(jī)過程 期間變得與風(fēng)力渦輪機(jī)其他葉片之一的葉片參數(shù)相等，即風(fēng)力渦輪機(jī)其中一個(gè)葉片"追趕 上"風(fēng)力渦輪機(jī)其他葉片之一。當(dāng)該情況發(fā)生時(shí)，與最初選擇停機(jī)策略時(shí)的情況相比，葉片 參數(shù)的非對(duì)稱性將很可能已經(jīng)改變。因此，在該情況下，可適于重新考慮所選擇的停機(jī)策 略，并且可以在新環(huán)境下選擇另一適當(dāng)?shù)耐C(jī)策略。
[0054] 選擇停機(jī)策略的步驟可包括選擇以下停機(jī)策略，所述停機(jī)策略在將風(fēng)力渦輪機(jī)葉 片朝著順槳位置移動(dòng)的同時(shí)導(dǎo)致風(fēng)力渦輪機(jī)葉片上最低的非對(duì)稱葉片負(fù)載。
[0055] 根據(jù)第二個(gè)方面，本發(fā)明提供一種控制單元，其用于控制獨(dú)立變槳的風(fēng)力渦輪機(jī) 的槳距角，風(fēng)力渦輪機(jī)包括至少三個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，所述控制單元能夠執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明 第一方面的方法。本發(fā)明還涉及一種獨(dú)立變槳的風(fēng)力渦輪機(jī)，其包括至少三個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī) 葉片以及根據(jù)本發(fā)明第二方面的控制單元。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0056] 現(xiàn)在將參照所附附圖更詳盡地描述本發(fā)明，其中：
[0057] 圖1展示風(fēng)力渦輪機(jī)的槳距非對(duì)稱性，
[0058] 圖2示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的、在獨(dú)立變槳的風(fēng)力渦輪機(jī)停機(jī)期間選擇停機(jī) 策略的狀態(tài)機(jī)示意圖，
[0059] 圖3為展示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第一停機(jī)過程的圖表，
[0060] 圖4為展示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第二停機(jī)過程的圖表，
[0061] 圖5示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的、在獨(dú)立變槳的風(fēng)力渦輪機(jī)停機(jī)期間選擇停機(jī) 策略的狀態(tài)機(jī)示意圖，
[0062] 圖6為展示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第三停機(jī)過程的圖表，以及
[0063] 圖7為展示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第四停機(jī)過程的圖表。

【具體實(shí)施方式】
[0064] 圖1示出布置在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的三個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片la、lb和lc，其中風(fēng)力渦輪 機(jī)葉片Ia總是與z軸重合。對(duì)于風(fēng)力渦輪機(jī)每個(gè)葉片la、lb、Ic而言，相對(duì)應(yīng)的槳距角以 矢量θ Α、Θ jP Θ。表示。所述矢量指向與相對(duì)應(yīng)的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片la、lb、lc相同的方向， 并且矢量的大小等于槳距角，即I θ x I = θ x。示出合槳距矢量θ Σ = θ Α+θ Β+Θ c。
[0065] 能示出的是，合矢量的平方幅值由下式給出：
[0066] I θ Σ 12 = θ Α2+ θ Β2+ Θ c2- θ Α θ Β- θ Α Θ c- Θ B Θ c
[0067] 合矢量表示了如下意義中的槳距非對(duì)稱性，即如果所有的槳距角相等，則其幅值 等于零。
[0068] 接下來(lái)，考慮平方幅值的時(shí)間導(dǎo)數(shù)：

【權(quán)利要求】
1. 一種用于在停機(jī)期間控制獨(dú)立變槳的風(fēng)力渦輪機(jī)的方法，所述風(fēng)力渦輪機(jī)包括至少 三個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，所述方法包括以下步驟： 接收用于停止風(fēng)力渦輪機(jī)操作的停機(jī)命令， 確定風(fēng)力渦輪機(jī)每個(gè)葉片的葉片參數(shù)， 比較風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的葉片參數(shù)， 基于所述比較步驟，從兩個(gè)或更多個(gè)預(yù)定停機(jī)策略的組中為風(fēng)力渦輪機(jī)選擇停機(jī)策 略，以及 根據(jù)所選擇的停機(jī)策略將風(fēng)力渦輪機(jī)葉片朝著順槳位置移動(dòng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述葉片參數(shù)是風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的槳距 角。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，比較槳距角的步驟包括識(shí)別風(fēng)力渦輪機(jī) 第一葉片、風(fēng)力渦輪機(jī)第二葉片以及風(fēng)力渦輪機(jī)第三葉片，其中風(fēng)力渦輪機(jī)第一葉片為具 有最遠(yuǎn)離順槳位置的槳距角的那個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，風(fēng)力渦輪機(jī)第三葉片為具有最接近順 槳位置的槳距角的那個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，并且風(fēng)力渦輪機(jī)第二葉片具有中間槳距角。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，第一停機(jī)策略包括以第一速度&移動(dòng)風(fēng) 力渦輪機(jī)第二葉片和風(fēng)力渦輪機(jī)第三葉片，并且以第二速度k2移動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)第一葉片， 其中h〈k2。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，第二停機(jī)策略包括以第一速度h移 動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)第三葉片，并且以第二速度k2移動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)第一葉片和風(fēng)力渦輪機(jī)第二葉 片，其中
6. 根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一所述的方法，其特征在于，比較槳距角的步驟進(jìn)一步包 括將風(fēng)力渦輪機(jī)第二葉片的槳距角e2與風(fēng)力渦輪機(jī)第一葉片的槳距角和風(fēng)力渦輪機(jī) 第三葉片的槳距角e3的平均值進(jìn)行比較的步驟，并且其中選擇停機(jī)策略的步驟包括在e2 大于0:和03平均值的情況下選擇第一停機(jī)策略以及在02小于或等于0 :和03平均值 的情況下選擇第二停機(jī)策略。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟： 在停機(jī)期間監(jiān)測(cè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的槳距角，以及 在e2變得小于或等于91和e3的平均值的情況下，從第一停機(jī)策略切換至第二停機(jī) 策略。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包括在02超過0:和03平均值一預(yù)定量的情 況下、或者在e2變得大于91和e3平均值并且從開始執(zhí)行第一停機(jī)策略至第二停機(jī)策略 的切換已過去一預(yù)定時(shí)間的情況下從第二停機(jī)策略切換回第一停機(jī)策略的步驟。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟： 在停機(jī)期間監(jiān)測(cè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的槳距角，以及 在e3變得等于e2的情況下從第二停機(jī)策略切換至第一停機(jī)策略。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟： 在停機(jī)期間監(jiān)測(cè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的槳距角，以及 在變得等于e2的情況下從第一停機(jī)策略切換至第二停機(jī)策略。
11. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟： 在停機(jī)期間監(jiān)測(cè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的葉片參數(shù)， 在滿足一個(gè)或多個(gè)預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)的情況下，從兩個(gè)或更多個(gè)停機(jī)策略的組中選擇新的停機(jī) 策略，以及 根據(jù)所述新的停機(jī)策略繼續(xù)將風(fēng)力渦輪機(jī)葉片朝著順槳位置移動(dòng)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)包括風(fēng)力渦輪機(jī) 其中一個(gè)葉片的葉片參數(shù)變得與風(fēng)力渦輪機(jī)其他葉片之一的葉片參數(shù)相等。
13. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一所述的方法，其特征在于，選擇停機(jī)策略的步驟包括選擇 在將風(fēng)力渦輪機(jī)葉片朝著順槳位置移動(dòng)的同時(shí)導(dǎo)致風(fēng)力渦輪機(jī)葉片上最低非對(duì)稱葉片負(fù) 載的停機(jī)策略。
14. 一種控制單元，其用于控制獨(dú)立變槳的風(fēng)力渦輪機(jī)的槳距角，所述風(fēng)力渦輪機(jī)包括 至少三個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，所述控制單元能夠執(zhí)行根據(jù)前述權(quán)利要求中任一所述的方法。
15. -種獨(dú)立變槳的風(fēng)力渦輪機(jī)，其包括至少三個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片以及根據(jù)權(quán)利要求 14所述的控制單元。
【文檔編號(hào)】F03D7/02GK104379925SQ201380032479
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2013年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月23日
【發(fā)明者】K·哈默魯姆, T·克魯格 申請(qǐng)人:維斯塔斯風(fēng)力系統(tǒng)集團(tuán)公司