本發(fā)明大體上涉及風(fēng)力渦輪，且更具體而言，涉及用于減小風(fēng)力渦輪塔架的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

風(fēng)力被認(rèn)為是目前可獲得的最清潔、最環(huán)境友好的能源中的一種，且風(fēng)力渦輪在此方面已得到越來越多的關(guān)注?，F(xiàn)代風(fēng)力渦輪通常包括塔架、發(fā)電機(jī)、齒輪箱、機(jī)艙、和轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子具有帶一個(gè)或更多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的可旋轉(zhuǎn)轂。轉(zhuǎn)子葉片使用已知的翼型件原理來捕集風(fēng)的動(dòng)能。轉(zhuǎn)子葉片以旋轉(zhuǎn)能的形式傳送動(dòng)能，以便使將轉(zhuǎn)子葉片聯(lián)接到齒輪箱(或如果未使用齒輪箱，則直接地聯(lián)接到發(fā)電機(jī))的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。發(fā)電機(jī)然后將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，該電能可被調(diào)度至公用電網(wǎng)。

類似于大多數(shù)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，風(fēng)力渦輪經(jīng)歷非期望的振動(dòng)，這可不利地影響風(fēng)力渦輪的操作和/或結(jié)構(gòu)完整性。此類振動(dòng)通常將其自身呈現(xiàn)為風(fēng)力渦輪塔架內(nèi)的彎曲和/或扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。而且，這些彎曲和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)可具有在風(fēng)力渦輪的操作范圍內(nèi)的共振值(例如，特定頻率下的大幅度擺動(dòng))。因此，為了使對(duì)風(fēng)力渦輪的損傷最小化，風(fēng)力渦輪構(gòu)件設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)解決這些非期望的振動(dòng)。

此外，具有格子(lattice)或空間框架式塔架的風(fēng)力渦輪可具有低扭轉(zhuǎn)頻率和低扭轉(zhuǎn)阻尼，從而導(dǎo)致過大的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)、脫扣、和/或塔架損傷。更具體而言，格子形塔架與管狀塔架相比通常具有扭轉(zhuǎn)軸線中的低自然頻率。因此，此種塔架可因?yàn)槠涞妥匀活l率而容易被湍流風(fēng)激勵(lì)。

用于使風(fēng)力渦輪塔架中的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)最小化的一種設(shè)計(jì)途徑是在結(jié)構(gòu)上增強(qiáng)風(fēng)力渦輪，以便改變其振動(dòng)響應(yīng)(例如，使塔架更堅(jiān)固)。然而，此種解決方案可能是極為昂貴的，尤其是在塔架高度繼續(xù)增大時(shí)。另一設(shè)計(jì)途徑涉及通過補(bǔ)充的系統(tǒng)來允許振動(dòng)且解決它們的影響。在此方面，已實(shí)現(xiàn)了各種振動(dòng)阻尼器，其使風(fēng)力渦輪中的共振振動(dòng)的影響減小或最小化。例如，此種阻尼器可減小共振行為的大幅度擺動(dòng)特性。然而，以一種形式或另一種形式，這些共振阻尼器可具有某些缺陷，此種缺陷未完全解決風(fēng)力渦輪的共振振動(dòng)的潛在負(fù)面影響。

鑒于上文，需要一種用于風(fēng)力渦輪塔架的改進(jìn)的主動(dòng)塔架扭轉(zhuǎn)阻尼器。更具體而言，用于格子形塔架的主動(dòng)塔架扭轉(zhuǎn)阻尼器將是有利的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的方面和優(yōu)點(diǎn)將在以下描述中部分地闡述，或可從描述中清楚，或可通過本發(fā)明的實(shí)施而習(xí)得。

一方面，本公開內(nèi)容涉及用于減小風(fēng)力渦輪的塔架(例如，管狀陡峭塔架或格子形塔架結(jié)構(gòu))的振動(dòng)的方法。該方法包括至少部分地基于從一個(gè)或更多個(gè)傳感器獲得的測(cè)量結(jié)果來連續(xù)地確定塔架的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)。另一步驟包括基于該扭轉(zhuǎn)移動(dòng)，通過控制器來連續(xù)地確定用于風(fēng)力渦輪的一個(gè)或更多個(gè)槳距(pitch)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制命令。因此，該方法還包括基于控制命令來操作一個(gè)或更多個(gè)槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以便對(duì)塔架的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)進(jìn)行阻尼。

在一個(gè)實(shí)施例中，連續(xù)地確定塔架的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)的步驟還包括通過一個(gè)或更多個(gè)線性加速度傳感器來測(cè)量風(fēng)力渦輪的第一位置處的第一移動(dòng)和風(fēng)力渦輪的第二位置處的第二移動(dòng)，和從測(cè)得的第二移動(dòng)減去測(cè)得的第一移動(dòng)。更具體而言，在某些實(shí)施例中，第一位置可包括塔架的塔架中心，而第二位置可包括機(jī)艙的后部或后側(cè)，以及機(jī)艙的前部或前側(cè)。

在另一實(shí)施例中，連續(xù)地確定塔架的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)的步驟可包括：通過一個(gè)或更多個(gè)傳感器來測(cè)量塔架的角度移動(dòng)。例如，角度移動(dòng)可包括絕對(duì)角度、角速度、角加速度等。

在其他實(shí)施例中，該方法還可包括過濾從一個(gè)或更多個(gè)傳感器獲得的測(cè)量結(jié)果(例如，扭轉(zhuǎn)移動(dòng)測(cè)量結(jié)果)。

在附加實(shí)施例中，基于扭轉(zhuǎn)移動(dòng)連續(xù)地確定用于風(fēng)力渦輪的一個(gè)或更多個(gè)槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制命令的步驟可包括：將風(fēng)力渦輪的偏航力矩(yaw moment)作為扭轉(zhuǎn)移動(dòng)的函數(shù)來確定，和基于偏航力矩來確定用于風(fēng)力渦輪的阻尼器命令。如在本文中使用的，塔架的偏航力矩大體上指由轉(zhuǎn)子不對(duì)稱引起的風(fēng)力渦輪的轉(zhuǎn)子的負(fù)載。此外，阻尼器命令大體上指生成運(yùn)動(dòng)以便抵抗(counter)塔架的運(yùn)動(dòng)的命令。因此，在某些實(shí)施例中，阻尼器命令可對(duì)應(yīng)于偏航力矩命令，該偏航力矩命令抵抗塔架的因當(dāng)前或之前的激勵(lì)引起的移動(dòng)。

在又一實(shí)施例中，基于控制命令來操作一個(gè)或更多個(gè)槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以便對(duì)塔架的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)進(jìn)行阻尼的步驟還可包括基于阻尼器命令來操作一個(gè)或更多個(gè)槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

在其他實(shí)施例中，該方法還可包括通過槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的一個(gè)或更多個(gè)來連續(xù)地確定塔架的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)。

在另一方面中，本公開涉及用于主動(dòng)地控制風(fēng)力渦輪以便減小風(fēng)力渦輪塔架的振動(dòng)的方法。該方法包括通過一個(gè)或更多個(gè)偏航驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來連續(xù)地確定塔架的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)。另一步驟包括將風(fēng)力渦輪的偏航力矩作為扭轉(zhuǎn)移動(dòng)的函數(shù)來連續(xù)地確定。該方法還包括基于偏航力矩來連續(xù)地確定風(fēng)力渦輪的阻尼器命令。因此，該方法還包括基于阻尼器命令，通過一個(gè)或更多個(gè)槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來控制風(fēng)力渦輪，以便對(duì)塔架的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)進(jìn)行阻尼。

在另一方面中，本公開涉及用于減小風(fēng)力渦輪塔架的振動(dòng)的系統(tǒng)。系統(tǒng)包括構(gòu)造成測(cè)量塔架的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)的一個(gè)或更多個(gè)傳感器，和與一個(gè)或更多個(gè)傳感器通信地聯(lián)接的控制器?？刂破鳂?gòu)造成執(zhí)行一個(gè)或更多個(gè)操作，包括但不限于：至少部分地基于從一個(gè)或更多個(gè)傳感器獲得的測(cè)量結(jié)果來連續(xù)地確定塔架的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)，基于扭轉(zhuǎn)移動(dòng)，通過控制器來連續(xù)地確定用于風(fēng)力渦輪的一個(gè)或更多個(gè)槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制命令，和基于控制命令來操作一個(gè)或更多個(gè)槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以便對(duì)塔架的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)進(jìn)行阻尼。應(yīng)當(dāng)理解的是，控制器還可構(gòu)造成執(zhí)行在本文中所述的附加步驟和/或特征中的任一個(gè)。

此外，系統(tǒng)還可包括一個(gè)或更多個(gè)濾波器，濾波器構(gòu)造成過濾從一個(gè)或更多個(gè)傳感器獲得的測(cè)量結(jié)果，其中，該一個(gè)或更多個(gè)濾波器包括以下中的至少一者：陷波濾波器、低通濾波器、高通濾波器、或它們的組合。

在其他實(shí)施例中，控制器可包括以下控制裝置中的至少一者或組合：比例(P)控制器、比例積分(PI)控制器、比例微分(PD)控制器、比例積分微分(PID)控制器等。

在附加實(shí)施例中，在本文中所述的一個(gè)或更多個(gè)控制器可包括本領(lǐng)域中已知的任何適合的傳感器。例如，在某些實(shí)施例中，一個(gè)或更多個(gè)傳感器可包括以下中的一個(gè)或更多個(gè)：角加速度計(jì)、線性加速度計(jì)、振動(dòng)傳感器、沖角傳感器、照相機(jī)系統(tǒng)、纖維光學(xué)系統(tǒng)、陀螺儀、應(yīng)變儀、微型慣性測(cè)量單元(MIMU)、光探測(cè)和測(cè)距(LIDAR)傳感器、聲探測(cè)和測(cè)距(SODAR)傳感器等。

技術(shù)方案1：一種用于減小風(fēng)力渦輪的塔架的振動(dòng)的方法，所述方法包括：

至少部分地基于從一個(gè)或更多個(gè)傳感器獲得的測(cè)量結(jié)果來連續(xù)地確定所述塔架的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)；

基于所述扭轉(zhuǎn)移動(dòng)，通過控制器來連續(xù)地確定用于所述風(fēng)力渦輪的一個(gè)或更多個(gè)槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制命令；和

基于所述控制命令來操作所述一個(gè)或更多個(gè)槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以便對(duì)所述塔架的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)進(jìn)行阻尼。

技術(shù)方案2：根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其中，連續(xù)地確定所述塔架的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)還包括：

通過一個(gè)或更多個(gè)線性加速度傳感器來測(cè)量所述風(fēng)力渦輪的第一位置處的第一移動(dòng)，

通過一個(gè)或更多個(gè)線性加速度傳感器來測(cè)量所述風(fēng)力渦輪的第二位置處的第二移動(dòng)，和

從測(cè)得的第二移動(dòng)減去測(cè)得的第一移動(dòng)。

技術(shù)方案3：根據(jù)技術(shù)方案2所述的方法，其中，所述第一位置包括塔架中心，且所述第二位置包括機(jī)艙的后側(cè)或機(jī)艙的前側(cè)中的至少一者。

技術(shù)方案4：根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其中，連續(xù)地確定所述塔架的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)還包括通過一個(gè)或更多個(gè)傳感器來測(cè)量所述塔架的角度移動(dòng)。

技術(shù)方案5：根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，還包括過濾從所述一個(gè)或更多個(gè)傳感器獲得的測(cè)量結(jié)果。

技術(shù)方案6：根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其中，基于所述扭轉(zhuǎn)移動(dòng)來連續(xù)地確定用于所述風(fēng)力渦輪的一個(gè)或更多個(gè)槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制命令還包括：

將所述風(fēng)力渦輪的偏航力矩作為所述扭轉(zhuǎn)移動(dòng)的函數(shù)來確定，和

基于所述偏航力矩來確定用于所述風(fēng)力渦輪的阻尼器命令，以便抵抗所述扭轉(zhuǎn)移動(dòng)。

技術(shù)方案7：根據(jù)技術(shù)方案6所述的方法，其中，基于所述控制命令來操作所述一個(gè)或更多個(gè)槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以便對(duì)所述塔架的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)進(jìn)行阻尼還包括：

基于所述阻尼器命令來操作所述一個(gè)或更多個(gè)槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

技術(shù)方案8：根據(jù)技術(shù)方案6所述的方法，其中，所述塔架的偏航力矩對(duì)應(yīng)于由轉(zhuǎn)子不對(duì)稱引起的所述風(fēng)力渦輪的轉(zhuǎn)子的負(fù)載。

技術(shù)方案9：根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，還包括通過一個(gè)或更多個(gè)偏航驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來連續(xù)地確定所述塔架的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)。

技術(shù)方案10：一種用于主動(dòng)地控制風(fēng)力渦輪以便減小所述風(fēng)力渦輪的塔架的振動(dòng)的方法，所述方法包括：

通過一個(gè)或更多個(gè)槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來連續(xù)地確定所述塔架的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)；

將所述風(fēng)力渦輪的偏航力矩作為所述扭轉(zhuǎn)移動(dòng)的函數(shù)來連續(xù)地確定；

基于所述偏航力矩來連續(xù)地確定用于所述風(fēng)力渦輪的阻尼器命令；和

基于所述阻尼器命令，通過所述一個(gè)或更多個(gè)槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來控制所述風(fēng)力渦輪，以便對(duì)所述塔架的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)進(jìn)行阻尼。

技術(shù)方案11：一種用于減小風(fēng)力渦輪的塔架的振動(dòng)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

一個(gè)或更多個(gè)傳感器，其構(gòu)造成測(cè)量所述塔架的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)；

控制器，其與所述一個(gè)或更多個(gè)傳感器通信地聯(lián)接，所述控制器構(gòu)造成執(zhí)行一個(gè)或更多個(gè)操作，所述操作包括：

至少部分地基于從一個(gè)或更多個(gè)傳感器獲得的測(cè)量結(jié)果來連續(xù)地確定所述塔架的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)，

基于所述扭轉(zhuǎn)移動(dòng)，通過控制器來連續(xù)地確定用于所述風(fēng)力渦輪的一個(gè)或更多個(gè)槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制命令，和

基于所述控制命令來操作所述一個(gè)或更多個(gè)槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以便對(duì)所述塔架的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)進(jìn)行阻尼。

技術(shù)方案12：根據(jù)技術(shù)方案11所述的系統(tǒng)，其中，連續(xù)地確定所述塔架的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)還包括：

通過一個(gè)或更多個(gè)線性加速度傳感器來測(cè)量所述風(fēng)力渦輪的第一位置處的第一移動(dòng)，

通過一個(gè)或更多個(gè)線性加速度傳感器來測(cè)量所述風(fēng)力渦輪的第二位置處的第二移動(dòng)，和

從測(cè)得的第二移動(dòng)減去測(cè)得的第一移動(dòng)。

技術(shù)方案13：根據(jù)技術(shù)方案12所述的系統(tǒng)，其中，所述第一位置包括塔架中心，且所述第二位置包括機(jī)艙的后側(cè)或機(jī)艙的前側(cè)中的至少一者。

技術(shù)方案14：根據(jù)技術(shù)方案11所述的系統(tǒng)，其中，連續(xù)地確定所述塔架的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)還包括通過所述一個(gè)或更多個(gè)傳感器來測(cè)量所述塔架的角度移動(dòng)。

技術(shù)方案15：根據(jù)技術(shù)方案11所述的系統(tǒng)，還包括構(gòu)造成過濾從所述一個(gè)或更多個(gè)傳感器獲得的測(cè)量結(jié)果的一個(gè)或更多個(gè)濾波器，其中，所述一個(gè)或更多個(gè)濾波器包括以下中的至少一者：陷波濾波器、低通濾波器、高通濾波器、或它們的組合。

技術(shù)方案16：根據(jù)技術(shù)方案11所述的系統(tǒng)，其中，基于所述扭轉(zhuǎn)移動(dòng)來連續(xù)地確定用于所述風(fēng)力渦輪的一個(gè)或更多個(gè)槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制命令還包括：

將所述風(fēng)力渦輪的偏航力矩作為所述扭轉(zhuǎn)移動(dòng)的函數(shù)來確定，其中，所述塔架的偏航力矩對(duì)應(yīng)于所述風(fēng)力渦輪的轉(zhuǎn)子的不對(duì)稱負(fù)載，和

基于所述偏航力矩來確定用于所述風(fēng)力渦輪的阻尼器命令。

技術(shù)方案17：根據(jù)技術(shù)方案11所述的系統(tǒng)，其中，基于所述控制命令來操作所述一個(gè)或更多個(gè)槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以便對(duì)所述塔架的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)進(jìn)行阻尼還包括：

基于所述阻尼器命令來操作所述一個(gè)或更多個(gè)槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

技術(shù)方案18：根據(jù)技術(shù)方案11所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器還包括以下控制裝置中的至少一個(gè)或更多個(gè)：比例(P)控制器、比例積分(PI)控制器、比例微分(PD)控制器，或比例積分微分(PID)控制器。

技術(shù)方案19：根據(jù)技術(shù)方案11所述的系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)或更多個(gè)傳感器包括以下中的一個(gè)或更多個(gè)：角加速度計(jì)、線性加速度計(jì)、振動(dòng)傳感器、沖角傳感器、照相機(jī)系統(tǒng)、纖維光學(xué)系統(tǒng)、陀螺儀、應(yīng)變儀、微型慣性測(cè)量單元(MIMU)、光探測(cè)和測(cè)距(LIDAR)傳感器、或聲探測(cè)和測(cè)距(SODAR)傳感器。

技術(shù)方案20：根據(jù)技術(shù)方案11所述的系統(tǒng)，其中，所述塔架包括格子形塔架結(jié)構(gòu)。

技術(shù)方案21：一種用于減小風(fēng)力渦輪10的塔架12的振動(dòng)的方法，所述方法包括：

至少部分地基于從一個(gè)或更多個(gè)傳感器獲得的測(cè)量結(jié)果來連續(xù)地確定所述塔架12的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)；

基于所述扭轉(zhuǎn)移動(dòng)，通過控制器25來連續(xù)地確定用于所述風(fēng)力渦輪10的一個(gè)或更多個(gè)槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)38的控制命令；和

基于所述控制命令來操作所述一個(gè)或更多個(gè)槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)38，以便對(duì)所述塔架12的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)進(jìn)行阻尼。

技術(shù)方案22：根據(jù)技術(shù)方案21所述的方法，其中，連續(xù)地確定所述塔架12的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)還包括：

通過一個(gè)或更多個(gè)線性加速度傳感器102，104來測(cè)量所述風(fēng)力渦輪10的第一位置處的第一移動(dòng)，

通過一個(gè)或更多個(gè)線性加速度傳感器102，104來測(cè)量所述風(fēng)力渦輪10的第二位置處的第二移動(dòng)，和

從測(cè)得的第二移動(dòng)減去測(cè)得的第一移動(dòng)，其中，所述第一位置包括塔架中心，且所述第二位置包括機(jī)艙16的后側(cè)或機(jī)艙16的前側(cè)中的至少一者。

技術(shù)方案23：根據(jù)技術(shù)方案21所述的方法，其中，連續(xù)地確定所述塔架12的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)還包括通過一個(gè)或更多個(gè)傳感器來測(cè)量所述塔架12的角度移動(dòng)。

技術(shù)方案24：根據(jù)技術(shù)方案21所述的方法，還包括過濾從所述一個(gè)或更多個(gè)傳感器獲得的測(cè)量結(jié)果。

技術(shù)方案25：根據(jù)技術(shù)方案21所述的方法，其中，基于所述扭轉(zhuǎn)移動(dòng)來連續(xù)地確定用于所述風(fēng)力渦輪10的一個(gè)或更多個(gè)槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)38的控制命令還包括：

將所述風(fēng)力渦輪10的偏航力矩作為所述扭轉(zhuǎn)移動(dòng)的函數(shù)來確定，和

基于所述偏航力矩來確定用于所述風(fēng)力渦輪10的阻尼器命令，以便抵抗所述扭轉(zhuǎn)移動(dòng)。

技術(shù)方案26：根據(jù)技術(shù)方案25所述的方法，其中，基于所述控制命令來操作所述一個(gè)或更多個(gè)槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)38以便對(duì)所述塔架12的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)進(jìn)行阻尼還包括：

基于所述阻尼器命令來操作所述一個(gè)或更多個(gè)槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)38。

技術(shù)方案27：根據(jù)技術(shù)方案25所述的方法，其中，所述塔架12的偏航力矩對(duì)應(yīng)于由轉(zhuǎn)子不對(duì)稱引起的所述風(fēng)力渦輪10的轉(zhuǎn)子的負(fù)載。

技術(shù)方案28：根據(jù)技術(shù)方案21所述的方法，還包括通過一個(gè)或更多個(gè)偏航驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)50來連續(xù)地確定所述塔架12的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)。

技術(shù)方案29：一種用于主動(dòng)地控制風(fēng)力渦輪10以便減小所述風(fēng)力渦輪10的塔架12的振動(dòng)的方法，所述方法包括：

通過一個(gè)或更多個(gè)槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)38來連續(xù)地確定所述塔架12的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)；

將所述風(fēng)力渦輪10的偏航力矩作為所述扭轉(zhuǎn)移動(dòng)的函數(shù)來連續(xù)地確定；

基于所述偏航力矩來連續(xù)地確定用于所述風(fēng)力渦輪10的阻尼器命令；和

基于所述阻尼器命令，通過所述一個(gè)或更多個(gè)槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)38來控制所述風(fēng)力渦輪10，以便對(duì)所述塔架12的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)進(jìn)行阻尼。

技術(shù)方案30：一種用于減小風(fēng)力渦輪10的塔架12的振動(dòng)的系統(tǒng)100，所述系統(tǒng)100包括：

一個(gè)或更多個(gè)傳感器，其構(gòu)造成測(cè)量所述塔架12的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)；

控制器25，其與所述一個(gè)或更多個(gè)傳感器通信地聯(lián)接，所述控制器25構(gòu)造成執(zhí)行一個(gè)或更多個(gè)操作，所述操作包括：

至少部分地基于從一個(gè)或更多個(gè)傳感器獲得的測(cè)量結(jié)果來連續(xù)地確定所述塔架12的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)，

基于所述扭轉(zhuǎn)移動(dòng)，通過控制器25來連續(xù)地確定用于所述風(fēng)力渦輪10的一個(gè)或更多個(gè)槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)38的控制命令，和

基于所述控制命令來操作所述一個(gè)或更多個(gè)槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)38，以便對(duì)所述塔架12的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)進(jìn)行阻尼。

技術(shù)方案31：根據(jù)技術(shù)方案30所述的系統(tǒng)100，還包括構(gòu)造成過濾從所述一個(gè)或更多個(gè)傳感器獲得的測(cè)量結(jié)果的一個(gè)或更多個(gè)濾波器，其中，所述一個(gè)或更多個(gè)濾波器包括以下中的至少一者：陷波濾波器、低通濾波器、高通濾波器、或它們的組合。

技術(shù)方案32：根據(jù)技術(shù)方案30所述的系統(tǒng)100，其中，基于所述扭轉(zhuǎn)移動(dòng)來連續(xù)地確定用于所述風(fēng)力渦輪10的一個(gè)或更多個(gè)槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)38的控制命令還包括：

將所述風(fēng)力渦輪10的偏航力矩作為所述扭轉(zhuǎn)移動(dòng)的函數(shù)來確定，其中，所述塔架12的偏航力矩對(duì)應(yīng)于所述風(fēng)力渦輪10的轉(zhuǎn)子的不對(duì)稱負(fù)載，和

基于所述偏航力矩來確定用于所述風(fēng)力渦輪10的阻尼器命令。

技術(shù)方案33：根據(jù)技術(shù)方案30所述的系統(tǒng)100，其中，所述控制器25還包括以下控制裝置中的至少一個(gè)或更多個(gè)：比例(P)控制器25、比例積分(PI)控制器25、比例微分(PD)控制器25，或比例積分微分(PID)控制器25。

技術(shù)方案34：根據(jù)技術(shù)方案30所述的系統(tǒng)100，其中，所述一個(gè)或更多個(gè)傳感器包括以下中的一個(gè)或更多個(gè)：角加速度計(jì)、線性加速度計(jì)、振動(dòng)傳感器、沖角傳感器、照相機(jī)系統(tǒng)100、纖維光學(xué)系統(tǒng)100、陀螺儀、應(yīng)變儀、微型慣性測(cè)量單元(MIMU)、光探測(cè)和測(cè)距(LIDAR)傳感器、或聲探測(cè)和測(cè)距(SODAR)傳感器。

技術(shù)方案35：根據(jù)技術(shù)方案30所述的系統(tǒng)100，其中，所述塔架12包括格子形塔架12結(jié)構(gòu)。

通過參照以下描述和所附權(quán)利要求，本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解。并入本說明書中且構(gòu)成本說明書的一部分的附圖例示出本發(fā)明的實(shí)施例，且與描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。

附圖說明

本發(fā)明的針對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員的完整且能夠?qū)崿F(xiàn)的公開內(nèi)容，包括其最佳實(shí)施方式，在參照附圖作出的說明書中得到闡述，在附圖中：

圖1例示出根據(jù)本公開的具有格子形塔架結(jié)構(gòu)的風(fēng)力渦輪的透視圖；

圖2例示出根據(jù)本公開的具有格子形塔架結(jié)構(gòu)的風(fēng)力渦輪的備選實(shí)施例的透視圖；

圖3例示出根據(jù)本公開的風(fēng)力渦輪的機(jī)艙的一個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)透視圖；

圖4例示出可包括在風(fēng)力渦輪的控制器中的適合的構(gòu)件的一個(gè)實(shí)施例的框圖；

圖5例示出根據(jù)本公開的可通過風(fēng)力渦輪控制器實(shí)現(xiàn)的用于減小風(fēng)力渦輪振動(dòng)的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的框圖；

圖6例示出風(fēng)力渦輪的一個(gè)實(shí)施例的俯視圖，特別例示出構(gòu)造成測(cè)量風(fēng)力渦輪塔架的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)的多個(gè)傳感器；

圖7例示出根據(jù)本公開的可通過風(fēng)力渦輪控制器實(shí)現(xiàn)的用于減小風(fēng)力渦輪振動(dòng)的系統(tǒng)的另一實(shí)施例的示意圖；

圖8例示出各種圖表，這些圖表繪出了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本公開的用于風(fēng)力渦輪塔架的主動(dòng)扭轉(zhuǎn)阻尼的系統(tǒng)的效果；且

圖9例示出根據(jù)本公開的可通過風(fēng)力渦輪控制器實(shí)現(xiàn)的用于減小風(fēng)力渦輪的振動(dòng)的方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。

部件列表

10 風(fēng)力渦輪

12 塔架

14 水平支架

15 轉(zhuǎn)子

16 機(jī)艙

18 腿部

20 可旋轉(zhuǎn)轂

22 轉(zhuǎn)子葉片

24 對(duì)角支架

25 控制器

26 包覆材料

28 螺栓連接

30 發(fā)電機(jī)

32 轉(zhuǎn)子軸

34 發(fā)電機(jī)軸

36 齒輪箱

38 槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)

40 槳距驅(qū)動(dòng)馬達(dá)

42 槳距驅(qū)動(dòng)齒輪箱

44 槳距驅(qū)動(dòng)小齒輪

46 槳距軸承

48 槳距軸線

50 偏航驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)

52 偏航軸承

54 傳感器

55 傳感器

56 傳感器

57 傳感器

58 傳感器

59 傳感器

60 處理器

62 存儲(chǔ)器裝置

64 通信模塊

66 傳感器接口

100 系統(tǒng)

102 傳感器

104 傳感器

106 塔架中心

108 機(jī)艙的后側(cè)

110 濾波器

112 副控制裝置

114 D/Q轉(zhuǎn)變

116 主槳距控制命令

118 偏航力矩

120 固定的框架控制動(dòng)作

122 用于第一葉片的槳距命令

124 用于第二葉片的槳距命令

126 用于第三葉片的槳距命令

128 轉(zhuǎn)子位置

130 未被阻尼的風(fēng)力渦輪

132 被阻尼的風(fēng)力渦輪

134 塔架前/后阻尼器

136 塔架側(cè)/側(cè)阻尼器

138 基線控制傳感器測(cè)量結(jié)果

140 比較器

142 扭轉(zhuǎn)阻尼器

200 方法

202 方法步驟

204 方法步驟

206 方法步驟。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將詳細(xì)地參照本發(fā)明的實(shí)施例，其一個(gè)或更多個(gè)實(shí)例在附圖中例示出。各實(shí)例是作為本發(fā)明的解釋而非本發(fā)明的限制來提供的。實(shí)際上，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的是，可在本發(fā)明中作出各種改型和變型，而不脫離本發(fā)明的范圍或精神。例如，作為一個(gè)實(shí)施例的一部分而例示或描述的特征可與另一實(shí)施例一起使用以產(chǎn)生又一個(gè)實(shí)施例。因此，意圖本發(fā)明覆蓋落入所附權(quán)利要求和它們的等同物的范圍內(nèi)的此種改型和變型。

現(xiàn)代風(fēng)力渦輪經(jīng)歷尺寸方面的增大，這包括增大的轉(zhuǎn)子直徑。因此，風(fēng)力渦輪的構(gòu)件上的負(fù)載也增大。這還涉及風(fēng)力渦輪的塔架，其包括整個(gè)風(fēng)力渦輪的質(zhì)量的較大部分。結(jié)果，為了通過提供更強(qiáng)或附加的材料來耐受增大的負(fù)載，塔架經(jīng)歷質(zhì)量方面的最大增大。根據(jù)本文中所述的實(shí)施例，可通過提供用于塔架的主動(dòng)阻尼器來減小塔架上的負(fù)載。結(jié)果，可減小負(fù)載。因此，風(fēng)力渦輪或風(fēng)力渦輪構(gòu)件(例如，塔架)的材料強(qiáng)度不需要增大，或者甚至可減小。

大體上，本公開涉及用于主動(dòng)地控制風(fēng)力渦輪以便減小風(fēng)力渦輪塔架的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)的系統(tǒng)和方法。更具體而言，在某些實(shí)施例中，系統(tǒng)包括用于測(cè)量機(jī)器頭部的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)的一個(gè)或更多個(gè)傳感器，例如，通過塔架中心中和發(fā)電機(jī)框架的端部處的角度移動(dòng)傳感器或線性移動(dòng)傳感器。例如，在某些實(shí)施例中，通過從隨后的發(fā)電機(jī)框架移動(dòng)減去側(cè)向塔架移動(dòng)，可在預(yù)計(jì)自然頻率附近進(jìn)行過濾時(shí)確定扭轉(zhuǎn)塔架移動(dòng)。更具體而言，發(fā)電機(jī)框架自然頻率模式通常高得多，例如，五倍高，且因此可從塔架自然頻率模式中辨認(rèn)。在附加實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子軸處的偏航力矩(例如，Q)的測(cè)量結(jié)果也可附加地或?qū)ｉT地用于確定扭轉(zhuǎn)移動(dòng)。因此，通過使用獨(dú)立槳距控制，可引入偏航力矩，其補(bǔ)償(offset)且因此阻尼不需要的塔架扭轉(zhuǎn)移動(dòng)。因此，槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可足夠快，以有效地阻尼自然頻率的區(qū)域中的塔架振動(dòng)。

本公開提供了現(xiàn)有技術(shù)中不存在的許多優(yōu)點(diǎn)。例如，根據(jù)本公開的主動(dòng)阻尼系統(tǒng)可通過使用現(xiàn)存的傳感器(例如，加速度計(jì))、和槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，而沒有對(duì)風(fēng)力渦輪的附加成本。此外，本公開的系統(tǒng)減小了在扭轉(zhuǎn)方面弱的塔架(如，格子形塔架結(jié)構(gòu))中的塔架振動(dòng)。這些塔架設(shè)計(jì)又以更低的成本實(shí)現(xiàn)更高的轂，從而允許在低風(fēng)速地點(diǎn)處建造渦輪，在低風(fēng)速地點(diǎn)處，用于塔架的成本在其他情況下將是極大的。

現(xiàn)在參看附圖，圖1和2為根據(jù)本公開的示范風(fēng)力渦輪10的透視圖。如圖所示，風(fēng)力渦輪10包括轉(zhuǎn)子15，轉(zhuǎn)子15具有可旋轉(zhuǎn)的轂20，轂20具有安裝到其和從其延伸的多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片22。此外，如本領(lǐng)域中公知的那樣，轂20由收納在機(jī)艙16內(nèi)的任何方式的功率生成構(gòu)件旋轉(zhuǎn)地支承。機(jī)艙16被支承在塔架結(jié)構(gòu)12的頂上，塔架結(jié)構(gòu)12在例示的實(shí)施例中為由腿部18、水平支架14和對(duì)角支架24形成的開放的格子形結(jié)構(gòu)。腿部18通常為角鐵部件或管部件，且支架14,24通常為角鐵部件。這些格子形框架塔架結(jié)構(gòu)12在本領(lǐng)域中也稱為“空間框架”塔架。格子形塔架結(jié)構(gòu)12可分區(qū)段制造，且架立在風(fēng)力渦輪地點(diǎn)處。在圖1的實(shí)施例中，包覆材料26可應(yīng)用在格子形結(jié)構(gòu)上，其可為任何類型的適合的織物，諸如設(shè)計(jì)成用于苛刻的天氣條件的建筑織物。因此，包覆26構(gòu)造成保護(hù)塔架12內(nèi)的工人和設(shè)備。此外，包覆26對(duì)風(fēng)力渦輪10提供美觀的外觀。

現(xiàn)在參看圖3，如本文中所述的風(fēng)力渦輪10還可包括控制器25，控制器25構(gòu)造成控制渦輪10的各種構(gòu)件。更具體而言，如圖所示，繪出了圖1和2中所示的風(fēng)力渦輪10的機(jī)艙16的一個(gè)實(shí)施例的內(nèi)部視圖，特別例示出可通過控制器25控制的示例構(gòu)件。如圖所示，發(fā)電機(jī)30可配置在機(jī)艙16內(nèi)，且可聯(lián)接到轉(zhuǎn)子15，以用于從由轉(zhuǎn)子15生成的旋轉(zhuǎn)能來產(chǎn)生電功率。例如，如例示的實(shí)施例中所示的，轉(zhuǎn)子15可包括轉(zhuǎn)子軸32，該轉(zhuǎn)子軸32聯(lián)接到轂20以用于與其一起旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子軸32又可通過齒輪箱36來可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到發(fā)電機(jī)30的發(fā)電機(jī)軸34。如一般理解的那樣，轉(zhuǎn)子軸32可響應(yīng)于轉(zhuǎn)子葉片22和轂20的旋轉(zhuǎn)來對(duì)齒輪箱36提供低速、高扭矩輸入。齒輪箱36因此可構(gòu)造成將低速、高扭矩輸入轉(zhuǎn)換成高速、低扭矩輸出，以驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)軸34，且因此驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)30。

各轉(zhuǎn)子葉片22還可包括槳距驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)38，槳距驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)38構(gòu)造成使各轉(zhuǎn)子葉片22圍繞其槳距軸線48旋轉(zhuǎn)。此外，各槳距調(diào)整機(jī)構(gòu)38可包括槳距驅(qū)動(dòng)馬達(dá)40(例如，任何適合的電動(dòng)馬達(dá))、槳距驅(qū)動(dòng)齒輪箱42、和槳距驅(qū)動(dòng)小齒輪44。在此種實(shí)施例中，槳距驅(qū)動(dòng)馬達(dá)40可聯(lián)接到槳距驅(qū)動(dòng)齒輪箱42，以便槳距驅(qū)動(dòng)馬達(dá)40將機(jī)械力給予槳距驅(qū)動(dòng)齒輪箱42。類似地，槳距驅(qū)動(dòng)齒輪箱42可聯(lián)接到槳距驅(qū)動(dòng)小齒輪44以用于與其一起旋轉(zhuǎn)。槳距驅(qū)動(dòng)小齒輪44又可與聯(lián)接在轂20與對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子葉片22之間的槳距軸承46旋轉(zhuǎn)地接合，使得槳距驅(qū)動(dòng)小齒輪44的旋轉(zhuǎn)引起槳距軸承46的旋轉(zhuǎn)。因此，在此種實(shí)施例中，槳距驅(qū)動(dòng)馬達(dá)40的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)槳距驅(qū)動(dòng)齒輪箱42和槳距驅(qū)動(dòng)小齒輪44，從而使槳距軸承46和轉(zhuǎn)子葉片22圍繞槳距軸線48旋轉(zhuǎn)。類似地，風(fēng)力渦輪10可包括通信地聯(lián)接到控制器25的一個(gè)或更多個(gè)偏航驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)50，其中各偏航驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)50構(gòu)造成改變機(jī)艙16相對(duì)于風(fēng)的角度(例如，通過接合風(fēng)力渦輪10的偏航軸承52)。

此外，風(fēng)力渦輪10還可包括一個(gè)或更多個(gè)傳感器(例如，54, 55, 56, 57, 58, 59, 102, 104)，以用于測(cè)量風(fēng)力渦輪10的各種負(fù)載和/或操作條件。在本文中使用的用語“操作條件”可指涉及與風(fēng)力渦輪10的操作有關(guān)的任何操作參數(shù)，以便提供與風(fēng)力渦輪10的操作狀態(tài)相關(guān)的信息。例如，操作條件可包括但不限于槳距角度、發(fā)電機(jī)扭矩、發(fā)電機(jī)速度、功率輸出等。例如，在本文中使用的用語“負(fù)載條件”一般指作用在各種風(fēng)力渦輪構(gòu)件中的一個(gè)上的任何負(fù)載條件。例如，負(fù)載條件可包括扭轉(zhuǎn)移動(dòng)、應(yīng)力、應(yīng)變、扭曲、力矩、力等。此外，負(fù)載和/或操作條件還可包括任何測(cè)得的負(fù)載和/或操作條件(例如，葉片速度、加速度等)的微分。此外，本文中所述的傳感器54,55,56,57,58,59可包括本領(lǐng)域中已知的任何適合的傳感器。例如，在某些實(shí)施例中，傳感器可包括以下的一個(gè)或更多個(gè)：角加速度計(jì)、線性加速度計(jì)、振動(dòng)傳感器、沖角傳感器、照相機(jī)系統(tǒng)、纖維光學(xué)系統(tǒng)、陀螺儀、應(yīng)變儀、微型慣性測(cè)量單元(MIMU)、光探測(cè)和測(cè)距(LIDAR)傳感器、聲探測(cè)和測(cè)距(SODAR)傳感器、風(fēng)速計(jì)等。

更具體而言，如圖所示，傳感器可包括：用于監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)子葉片22的葉片傳感器58；用于監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)30的扭矩、轉(zhuǎn)速、和加速度和/或功率輸出的發(fā)電機(jī)傳感器57；用于監(jiān)測(cè)風(fēng)速的風(fēng)傳感器59；和/或用于測(cè)量作用在轉(zhuǎn)子軸32上的負(fù)載和/或轉(zhuǎn)子軸32的轉(zhuǎn)速的軸傳感器54。此外，風(fēng)力渦輪10可包括用于測(cè)量通過塔架12傳輸?shù)呢?fù)載和/或塔架12的加速度的一個(gè)或更多個(gè)塔架傳感器56。當(dāng)然，風(fēng)力渦輪10還可包括用于測(cè)量風(fēng)力渦輪10的任何其他適合的負(fù)載和/或操作條件的各種其他適合的傳感器。例如，風(fēng)力渦輪10還可包括一個(gè)或更多個(gè)傳感器55(例如，加速度計(jì))，以用于監(jiān)測(cè)齒輪箱36的加速度和/或機(jī)器頭部的一個(gè)或更多個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件(例如，發(fā)電機(jī)框架、主框架或臺(tái)板等)的加速度。

現(xiàn)在參看圖4，例示出可包括在根據(jù)本主題的方面的控制器25內(nèi)的適合的構(gòu)件的一個(gè)實(shí)施例的框圖。如圖所示，控制器25可包括一個(gè)或更多個(gè)處理器60和相關(guān)存儲(chǔ)器裝置62，它們構(gòu)造成執(zhí)行多種計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的功能(例如，如本文中公開地執(zhí)行方法、步驟、計(jì)算等，和儲(chǔ)存相關(guān)數(shù)據(jù))。此外，控制器25還可包括通信模塊64，以有助于控制器25與風(fēng)力渦輪10各種構(gòu)件之間的通信。此外，通信模塊64可包括傳感器接口66(例如，一個(gè)或更多個(gè)模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器)，以允許從傳感器傳輸?shù)男盘?hào)轉(zhuǎn)換成可由處理器60理解和處理的信號(hào)。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是，如本文中所述的傳感器可使用任何適合的手段來通信地聯(lián)接到通信模塊64。例如，傳感器可經(jīng)由有線連接來聯(lián)接到傳感器接口66。然而，在備選實(shí)施例中，傳感器可經(jīng)由無線連接來聯(lián)接到傳感器接口66，諸如通過使用本領(lǐng)域中已知的任何適合的無線通信協(xié)議。

現(xiàn)在參看圖5和6，例示出可由控制器25實(shí)現(xiàn)的用于減小風(fēng)力渦輪的塔架(例如，風(fēng)力渦輪10的塔架12)的振動(dòng)的系統(tǒng)100的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。如圖所示，在所例示的實(shí)施例中，系統(tǒng)100可對(duì)應(yīng)于閉環(huán)控制方案，其提供用于風(fēng)力渦輪10的連續(xù)和/或主動(dòng)的塔架扭轉(zhuǎn)阻尼。更具體而言，如圖5中所示，系統(tǒng)100接收表示塔架12的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)的多個(gè)傳感器測(cè)量結(jié)果(例如，來自圖6的傳感器102,104)。更具體而言，如提到的那樣，傳感器102,104可通信地聯(lián)接到控制器25(例如，經(jīng)由傳感器接口66)，使得控制器25可使用傳感器測(cè)量結(jié)果來執(zhí)行一個(gè)或更多個(gè)操作。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)100可構(gòu)造成通過測(cè)量風(fēng)力渦輪10的第一位置處的第一移動(dòng)(例如，通過傳感器102)和風(fēng)力渦輪的第二位置處的第二移動(dòng)(例如，通過傳感器104)，且從測(cè)得的第二移動(dòng)減去測(cè)得的第一移動(dòng)來連續(xù)地確定塔架12的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)。更具體而言，如圖6中所示，第一位置可對(duì)應(yīng)于塔架12的塔架中心106，而第二位置可取決于風(fēng)力渦輪構(gòu)造而包括機(jī)艙16的后側(cè)或前側(cè)。在某些實(shí)施例中，機(jī)艙16的后側(cè)一般指機(jī)艙16的與風(fēng)力渦輪10的轉(zhuǎn)子15相反的側(cè)部。

在備選實(shí)施例中，系統(tǒng)100可構(gòu)造為通過經(jīng)由一個(gè)或更多個(gè)傳感器102,104測(cè)量塔架12的角加速度來連續(xù)地確定塔架12的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)。例如，如圖6中所示，傳感器102可構(gòu)造成確定機(jī)艙16的頂部相對(duì)于塔架中心106的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)(即，角旋轉(zhuǎn)θ)。在又一實(shí)施例中，系統(tǒng)100可構(gòu)造成通過偏航驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)50中的一個(gè)或更多個(gè)來連續(xù)地確定塔架12的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)。

在附加實(shí)施例中，如圖5中所示，系統(tǒng)100還可包括一個(gè)或更多個(gè)濾波器110，濾波器110構(gòu)造成過濾從傳感器(例如，56,102,104)獲得的傳感器測(cè)量結(jié)果。應(yīng)當(dāng)理解的是，濾波器可為本領(lǐng)域中已知的任何適合的濾波器。更具體而言，在某些實(shí)施例中，濾波器可包括陷波濾波器、低通濾波器、高通濾波器、或它們的組合。

仍參看圖5，過濾后的傳感器測(cè)量結(jié)果然后可被通過副控制裝置112發(fā)送。在某些實(shí)施例中，副控制裝置112可為以下中的任一者：比例(P)控制器、比例積分(PI)控制器、比例微分(PD)控制器、比例積分微分(PID)控制器等。例如，如所例示實(shí)施例中所示的，副控制裝置112對(duì)應(yīng)于PID控制器，其一般被理解為基于測(cè)得的過程變量與期望的設(shè)定點(diǎn)之間的差異來確定或計(jì)算誤差值的控制回路反饋機(jī)構(gòu)。因此，PID控制器試圖使用被操縱變量調(diào)整過程來使誤差最小化。因此，在一些實(shí)施例中，PID控制器112構(gòu)造成基于傳感器測(cè)量結(jié)果與塔架12的可允許扭轉(zhuǎn)移動(dòng)之間的差異來確定固定的框架控制動(dòng)作(例如，固定的框架/Q槳距命令)。

基于該固定的框架控制動(dòng)作命令，控制器25構(gòu)造成連續(xù)地確定用于風(fēng)力渦輪10的槳距控制機(jī)構(gòu)38中的一個(gè)或更多個(gè)的一個(gè)或更多個(gè)槳距命令116。例如，如圖5的實(shí)施例中所示，表示三相系統(tǒng)的固定框架控制動(dòng)作可被轉(zhuǎn)變成直接求積(d-p)旋轉(zhuǎn)參考系。因此，系統(tǒng)100構(gòu)造成確定主槳距控制命令116，主槳距控制命令116隨后被作為單獨(dú)的槳距命令發(fā)送至槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)38中的各個(gè)。因此，槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)38可(根據(jù)需要)改變轉(zhuǎn)子葉片22中的各個(gè)的槳距角度，以便阻尼塔架12的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)。

更具體而言，在某些實(shí)施例中，系統(tǒng)100可構(gòu)造成通過作為扭轉(zhuǎn)移動(dòng)的函數(shù)確定風(fēng)力渦輪10的偏航力矩來連續(xù)地確定用于槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)38的控制命令(例如，主槳距控制命令116)。此外，系統(tǒng)10可基于偏航力矩來確定用于風(fēng)力渦輪10的阻尼器命令。因此，發(fā)送至槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)38中的各個(gè)的阻尼器命令構(gòu)造成根據(jù)需要來改變轉(zhuǎn)子葉片22中的各個(gè)的槳距角度，以便阻尼塔架12的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)。此外，在某些實(shí)施例中，阻尼器命令可作為補(bǔ)償加到現(xiàn)有的槳距命令，以便抵抗或補(bǔ)償塔架12的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)。如在本文中使用的，塔架的偏航力矩一般指由轉(zhuǎn)子不對(duì)稱導(dǎo)致的風(fēng)力渦輪的轉(zhuǎn)子的負(fù)載。

例如，如圖7中所示，示出了根據(jù)本公開的用于減小風(fēng)力渦輪10的振動(dòng)的系統(tǒng)100的另一實(shí)施例的示意圖。如圖所示，系統(tǒng)100可包括扭轉(zhuǎn)阻尼器142，扭轉(zhuǎn)阻尼器142構(gòu)造成接收一個(gè)或更多個(gè)傳感器測(cè)量結(jié)果，即，扭轉(zhuǎn)移動(dòng)信號(hào)。此外，系統(tǒng)100可以可選地包括塔架前/后阻尼器134和塔架側(cè)/側(cè)阻尼器136。因此，塔架前/后阻尼器134和塔架側(cè)/側(cè)阻尼器136構(gòu)造成分別接收塔架頂部加速度。此外，速度和功率控制138構(gòu)造成接收一個(gè)或更多個(gè)基線控制傳感器測(cè)量結(jié)果。系統(tǒng)100然后構(gòu)造成至少部分地基于扭轉(zhuǎn)移動(dòng)信號(hào)來處理數(shù)據(jù)，以確定用于風(fēng)力渦輪10的一個(gè)或更多個(gè)槳距命令和/或扭矩命令。更具體而言，如圖所示，系統(tǒng)100可包括一個(gè)或更多個(gè)比較器140，比較器140構(gòu)造成處理數(shù)據(jù)，以確定用于風(fēng)力渦輪10的槳距命令和/或扭矩命令。因此，在某些實(shí)施例中，槳距命令可被加至主槳距控制命令，例如以用于速度控制。因此，槳距命令將補(bǔ)償角度提供至控制器25的現(xiàn)有槳距角度設(shè)定點(diǎn)。

現(xiàn)在參看圖8，例示出各種圖表，這些圖表繪出實(shí)現(xiàn)根據(jù)本公開的用于風(fēng)力渦輪塔架12的主動(dòng)扭轉(zhuǎn)阻尼的系統(tǒng)100的效果。更具體而言，圖表(1)例示出偏航力矩118對(duì)時(shí)間；圖表(2)例示出固定的框架控制動(dòng)作120對(duì)時(shí)間；圖表(3)例示出用于風(fēng)力渦輪10的三個(gè)不同轉(zhuǎn)子葉片22的槳距命令(例如，122,124,126)對(duì)時(shí)間；圖表(4)例示出風(fēng)力渦輪10的轉(zhuǎn)子位置128對(duì)時(shí)間；且圖表(5)例示出用于阻尼的132風(fēng)力渦輪和未阻尼的130的風(fēng)力渦輪的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)對(duì)時(shí)間。如圖所示，偏航力矩118(圖表(1))導(dǎo)致風(fēng)力渦輪的轉(zhuǎn)子葉片22中的各個(gè)的三個(gè)不同的槳距命令122,124,126(圖表(3))，以便阻尼塔架12的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)(圖表(5))。

現(xiàn)在參看圖9，示出了用于減小風(fēng)力渦輪10的塔架(例如，管狀陡峭塔架或格子形塔架結(jié)構(gòu))的振動(dòng)的方法200的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。如在202處所示，該方法200包括至少部分地基于從一個(gè)或更多個(gè)傳感器獲得的測(cè)量結(jié)果來確定塔架的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)。如在204處所示，該方法200包括基于扭轉(zhuǎn)移動(dòng)通過控制器來確定用于風(fēng)力渦輪的一個(gè)或更多個(gè)槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制命令。因此，在206處，該方法200還包括基于控制命令來操作一個(gè)或更多個(gè)槳距驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以便對(duì)塔架的扭轉(zhuǎn)移動(dòng)進(jìn)行阻尼。

本書面說明使用示例以公開本發(fā)明，包括最佳實(shí)施方式，并且還使任何本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造并且使用任何裝置或系統(tǒng)，并執(zhí)行任何合并的方法。本發(fā)明的可申請(qǐng)專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括由本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其他示例。如果這些其他示例包括不與權(quán)利要求的字面語言不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果這些其他示例包括與權(quán)利要求的字面語言無顯著差別的等同結(jié)構(gòu)元件，則這些其他示例意圖在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。