是恒定的。該解決方案可將各個塔架軌線映射到非線性可變的減振系數(shù)，非線性可變的 減振系數(shù)是塔架曉度和塔架速度的2維標量函數(shù)。
[0048] 函數(shù)可備選地或另外通過能量減少比和使塔架14停止運動所剩的時間來參數(shù) 化?？蒞數(shù)字的方式解通過能量減少因數(shù)和使塔架停止運動所剩的時間而參數(shù)化的函數(shù)， W確定非線性可變的減振系數(shù)，非線性可變的減振系數(shù)看上去像圖5中顯示的輪廓標記。 非線性可變的減振系數(shù)可存儲為具有無量綱輸入的查找表，而且可在線使用。在備選實施 例中，可基于逼近函數(shù)來確定非線性可變的減振系數(shù)。例如，可通過解公式（11)所顯示的 W下逼近函數(shù)來確定非線性可變的減振系數(shù)：
其中，策是非線性可變的減振系數(shù)，氣r礎.κ?是使塔架14停止運動所剩的時間的角度表 示，并且是Erati。是能量減少因數(shù)。
[0049] 在一個實施例中，可基于查找表來確定非線性可變的減振系數(shù)，查找表將使塔架 14停止運動所剩的時間和能量減少因數(shù)映射到非線性可變的減振系數(shù)。例如，可通過針對 使塔架14停止運動所剩的時間和能量減少因數(shù)的各種可行值而解公式（11)的函數(shù)來產生 查找表。
[0050] 在一個實施例中，非線性塔架減振模型29可確定基于相平面圖的非線性可變的 減振系數(shù)。圖5顯示根據(jù)一個實施例，可用來確定非線性可變的減振系數(shù)的相平面圖的半 平面500的示例。為了說明，在圖5中僅顯示相平面圖的半平面500。另一個半平面（未顯 示）與顯示的半平面500反對稱。在目前構想到的構造中，Y軸502表示有量綱或無量綱 塔架曉度，并且X軸504表示有量綱或無量綱塔架前后速度。在一個實施例中，Y軸502表 示在公式（3)中確定的第一無量綱參數(shù)，并且X軸504表示在公式（4)中確定的第二無量 綱參數(shù)。
[0051] 在Y軸502上顯示的參考標號312表示沿順風方向（+1)和逆風方向（-1)曉曲的 風力滿輪塔架的最大塔架曉度極限。半平面500中的各種半圓508的半徑表示塔架的凈能 量，并且寫在半圓的邊界線上的各種數(shù)字表示非線性可變的減振系數(shù)。最里面的半圓508 的半徑R0將最大凈能量表示為塔架的設計極限312,并且因此在最里面的半圓上注意到的 非線性可變的系數(shù)等于〇(由參考標號510顯示）。如由半圓508證明的那樣，半圓508的 半徑（凈能量）和塔架前后速度的變化會改變在各個對應的半圓508上注意到的非線性塔 架減振系數(shù)。例如，當半圓508的半徑為Ri時，則非線性塔架減振系數(shù)等于0. 25,而當半圓 508'的半徑為R2時，則非線性塔架減振系數(shù)等于0. 3。
[0052] 在一個實施例中，預測的凈能量映射到相平面圖，W確定非線性可變的減振系數(shù)。 在另一個實施例中，預測塔架曉度和當前塔架前后速度映射到相平面圖，W確定非線性可 變的減振系數(shù)。
[0053] 可通過消耗塔架14的凈能量的至少一部分來控制塔架14的減振/負載/應力。 例如可通過使葉片與塔架速度同相地變獎來消耗塔架14的凈能量。因而，只要塔架停止運 動且塔架速度為零，則獎距變化/添加可接近零。如果獎距控制裝置，諸如可變的葉片變獎 系統(tǒng)32或促動器34受最大變獎速率的限制，而且如果當塔架運動時，需要激進的變獎速 率，則獎距可能無法在使塔架14停止運動所剩的時間里歸復為零，而且將提高塔架14的凈 能量，而非降低塔架14的凈能量。因此在最大變獎速率和最大變獎加速度低的情況下，限 制非線性塔架減振的激進程度是合乎需要的。圖6是示出確定塔架減振命令是否滿足變獎 速率約束，如果不滿足，則修改塔架減振命令的示例方法600的流程圖。參考標號602表示 葉片24的所需獎距角變化。如前面參照圖3所提到的那樣，塔架減振命令可包括所需獎距 角變化命令602。參考標號604表示使塔架14停止運動所剩的時間。在框606處，基于所 需獎距角變化602和使塔架14停止運動所剩的時間604來確定所需變獎速率。例如可使 用W下公式（12)來確定所需變獎速率：
其中，fe:是在使塔架14停止所剩的時間里實現(xiàn)所需變獎變化的所需變獎速率 是塔架減振命令或所需獎距角變化命令，并且了^^是使塔架14停止運動所剩的時間。在框 608處，執(zhí)行檢查，W確定所需變獎速率是否大于獎距控制裝置（諸如可變的葉片變獎系統(tǒng) 32或促動器34)的最大變獎速率。如本文所用，用語"最大變獎速率"指的是可由獎距控制 裝置實現(xiàn)的獎距角的額定變化速率/最大變化速率。當確定所需變獎速率大于最大變獎速 率時，則在框610處，產生塔架減振變獎命令，W按最大變獎速率改變葉片24的獎距角，W 對葉片24的獎距角實現(xiàn)所需獎距角變化。相反，當確定所需變獎速率小于或等于最大變獎 速率時，則在框612處，產生塔架減振命令，W按所需變獎速率改變葉片24的獎距角，W對 葉片24的獎距角實現(xiàn)所需獎距角變化。
[0054] 雖然已經在本文示出和描述了本發(fā)明的僅某些特征，但本領域技術人員將想到許 多修改和改變。因此，要理解的是，所附權利要求意于覆蓋落在本發(fā)明的真實精神內的所有 運樣的修改和改變。
【主權項】
1. 一種風力渦輪系統(tǒng)，包括： 塔架； 多個葉片； 轉子，其由所述塔架支承，并且可旋轉地聯(lián)接到所述多個葉片上； 控制單元，其編程成進行下者： 預測所述塔架在一個或多個未來時間點處的凈能量；以及 如果預測的凈能量在設計極限內，則繼續(xù)基線運行控制模型，以使所述風力渦輪系統(tǒng) 正常運行； 如果所述預測的凈能量超過所述設計極限，則使用非線性塔架減振模型來產生塔架減 振命令，以控制所述風力渦輪系統(tǒng)的塔架減振。2. 根據(jù)權利要求1所述的風力渦輪系統(tǒng)，其特征在于，所述非線性塔架減振模型構造 成產生與所述塔架的塔架速度同相的塔架減振命令。3. 根據(jù)權利要求2所述的風力渦輪系統(tǒng)，其特征在于，所述塔架減振命令包括所需槳 距角變化，其滿足所述風力渦輪系統(tǒng)的變槳速率約束、變槳加速度約束或它們兩者。4. 根據(jù)權利要求2所述的風力渦輪系統(tǒng)，其特征在于，所述非線性塔架減振模型構造 成至少部分地基于非線性可變的減振系數(shù)、所述塔架的質量、所述塔架的運動方向、空氣動 力敏感度和所述塔架的自然頻率，來產生所述塔架減振命令。5. 根據(jù)權利要求4所述的風力渦輪系統(tǒng)，其特征在于，所述非線性塔架減振模型構造 成確定所述非線性可變的減振系數(shù)，所述非線性可變的減振系數(shù)為所述塔架停止運動所剩 的時間和能量減少因數(shù)的函數(shù)。6. 根據(jù)權利要求5所述的風力渦輪系統(tǒng)，其特征在于，所述非線性塔架減振模型構造 成基于查找表來確定所述非線性可變的減振系數(shù)，所述查找表將使所述塔架停止運動所剩 的時間和所述能量減少因數(shù)映射到所述非線性可變的減振系數(shù)。7. 根據(jù)權利要求5所述的風力渦輪系統(tǒng)，其特征在于，所述非線性塔架減振模型構造 成至少部分地基于平面相圖來確定所述非線性可變的減振系數(shù)。8. 根據(jù)權利要求6所述的風力渦輪系統(tǒng)，其特征在于，所述非線性塔架減振模型構造 成通過解基于使所述塔架停止運動所剩的時間和所述能量減少因數(shù)的函數(shù)，來確定所述非 線性可變的減振系數(shù)。9. 根據(jù)權利要求8所述的風力渦輪系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元進一步編程成通 過解兩點邊界值優(yōu)化問題來確定所述函數(shù)。10. 根據(jù)權利要求1所述的風力渦輪系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元進一步編程成 至少部分地基于預測的塔架撓度來預測所述凈能量。
【專利摘要】本發(fā)明涉及用以運行風力渦輪系統(tǒng)的方法和系統(tǒng)。介紹一種風力渦輪系統(tǒng)。該風力渦輪系統(tǒng)包括塔架、多個葉片、由塔架支承且可旋轉地聯(lián)接到多個葉片上的轉子、控制單元，控制單元編程成預測塔架在一個或多個未來時間點處的凈能量，而且如果預測的凈能量在設計極限內，則繼續(xù)基線運行控制模型，以使風力渦輪系統(tǒng)正常運行，如果預測的凈能量超過設計極限，則使用非線性塔架減振模型來產生塔架減振命令，以控制風力渦輪系統(tǒng)的塔架減振。
【IPC分類】F03D7/04
【公開號】CN105298749
【申請?zhí)枴緾N201510370353
【發(fā)明人】A.S.德什潘德, P.阿加瓦爾
【申請人】通用電氣公司
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年6月30日
【公告號】CA2895386A1, EP2963283A1, US20150377213