專利名稱:控制風輪機葉片的傾斜速度的方法及其控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在風輪機系統(tǒng)內在轉子停止期間控制至少一個風輪機葉片的方法、控制系統(tǒng)、風輪機及其使用。
背景技術：
例如如果風輪機的發(fā)電機突然與配電網(wǎng)斷開，則可啟動停止過程以防風輪機過載。
先前，通過使用預先建立的傾斜速度的值在停止期間控制風輪機的風輪機葉片，直到葉片完全傾斜到風外。
傾斜控制系統(tǒng)主要包括機械的和液壓的組件例如液壓致動器，以使風輪機葉片圍繞它們的縱向軸線轉入或離開風。
現(xiàn)有技術的問題是必須謹慎地選擇用于傾斜速度的值，以確保不會因停止過程期間的控制而使風輪機的任何部分尤其是葉片發(fā)生過載。但是，如果停止過程是減慢發(fā)電機，則風輪機的齒輪裝置會受到損壞。
相關聯(lián)的問題是風輪機尤其是葉片的尺寸必須使其非常堅固以便在停止過程期間經(jīng)受住任何力，其中停止過程會因低傾斜速度而延長。
另一個問題是轉子會脫離控制，即，由于低傾斜速度而加速到極其危險的速度。
本發(fā)明的一個目的是建立一種無上述缺陷的技術。具體地，一個目的是建立關于風輪機轉子尤其是大型現(xiàn)代風輪機的轉子的停止過程是最優(yōu)的而不會損壞風輪機的解決方案。

發(fā)明內容本發(fā)明涉及一種在風輪機系統(tǒng)的轉子的停止過程期間例如在諸如配電網(wǎng)丟失或強風的極端情況下控制至少一個風輪機葉片的方法，其中所述方法響應該系統(tǒng)和/或該系統(tǒng)周圍環(huán)境的一個或多個反饋值來優(yōu)化所述葉片的葉片控制速度，以便至少使施加給轉子的力facc處于非加速力狀態(tài)。
由此建立一種沒有上述現(xiàn)有技術的缺陷的方法。特別有利的是，該方法使得風輪機的轉子能響應于該風輪機和/或該風輪機周圍環(huán)境的反饋值最優(yōu)地且主動地停止。風輪機葉片的主動控制使得風輪機可迅速停止而不會使風輪機受到過大的力，即在停止轉子的時間和力之間實現(xiàn)優(yōu)化。
該方法對于現(xiàn)代風輪機的長且重的風輪機葉片是尤其有利的，在該現(xiàn)代風輪機中可能的過度力會非常大。
因此，該方法使得具有其尺寸不如普通風輪機堅固的轉子系統(tǒng)的風輪機不再會在最優(yōu)的且迅速的停止過程期間受到很大并可能有害的力。
在本發(fā)明的一個方面內，所述控制包括將一個或多個傾斜(俯仰，pitch)或主動停止的風輪機葉片的傾斜角從在停止過程開始時的值調節(jié)到所述非加速狀態(tài)的值，例如大約90度。為了優(yōu)化傾斜，在從停止過程開始到建立葉片非加速狀態(tài)期間控制葉片是尤其有利的，因為如果在此期間沒有迅速控制葉片力，則此期間的葉片力可能例如因轉子速度增加而損壞風輪機。限制轉子速度并且在到達非加速狀態(tài)時重新控制轉子速度。
在本發(fā)明的另一方面內，調節(jié)轉子搖擺機構的搖擺角以實現(xiàn)所述至少一個風輪機葉片的非加速。搖擺機構使得葉片可利用轉子輪轂處的軸承響應掃掠區(qū)域中的不對稱風速而在風輪機葉片的每次旋轉期間卸載。搖擺角是停止過程期間的重要測量數(shù)據(jù)，因為不控制搖擺機構會導致在葉片上施加計劃外的力、在葉片和塔架之間出現(xiàn)碰撞以及搖擺機構過載。
在本發(fā)明的另一方面，所述控制包括閉環(huán)構型，其中所述反饋值是通過測量該系統(tǒng)和/或系統(tǒng)周圍環(huán)境的機械或物理數(shù)據(jù)例如測量傾斜位置(狀態(tài))數(shù)據(jù)、葉片負荷、搖擺角、方位角、葉片軸承的摩擦力、風速、風向、風共享和/或風密度而獲得的。因此，可使風輪機葉片迅速傾斜到非加速狀態(tài)，從而減小轉子超速而風輪機和葉片機構不會過載。因此，反饋值確保防止風輪機發(fā)生嚴重的故障，這是因為監(jiān)控并將風輪機和周圍環(huán)境的關鍵組分反饋回葉片控制系統(tǒng)。
短語“機械或物理數(shù)據(jù)”應當理解為與風輪機系統(tǒng)所產生的電力輸出無關的測量數(shù)據(jù)或與在正常發(fā)電期間的發(fā)電有關的其它測量值。
在本發(fā)明的另一方面內，與具有較高起始斜率的非線性曲線相關聯(lián)地控制傾斜速度。因此，可克服任何慣性，并使葉片迅速傾斜到風外。由于將必要的數(shù)據(jù)測量、反饋并用于使葉片從風內連續(xù)傾斜到風外，因此可在更接近風輪機尤其是轉子系統(tǒng)的物理限制處執(zhí)行傾斜。此外，當反饋值指示時可將速度限制到低的值。
在本發(fā)明的一個方面內，控制傾斜速度包括在最初幾秒內例如在最初五秒內例如在第一至第三秒之間從0到約15度/秒的高的初始過渡(瞬變)。從而可實現(xiàn)尤其是與現(xiàn)代風輪機葉片有關的本發(fā)明的有利實施例，該葉片的長度超過30米例如為39或44米并且重量至少為5噸。
在本發(fā)明的另一方面，所述一個或多個反饋值產生用于在控制值極限內控制所述至少一個風輪機葉片的控制值。從而，風輪機葉片可響應于反饋值以高的初始速度和低的連續(xù)速度傾斜，從而建立非線性速度曲線。
在本發(fā)明的另一方面，在轉子的每次旋轉期間單個地控制所述至少一個風輪機葉片的傾斜角以在轉子上實現(xiàn)基本共同的力。從而，可在停止過程中在每次旋轉期間保護轉子不受不對稱和潛在的致命力的影響。
在本發(fā)明的另一方面，與轉子的每次旋轉期間的周期性的或相似的非線性曲線相關地一例如與掃掠區(qū)域的不同部分內的風速相關地-控制所述至少一個風輪機葉片的傾斜角。從而，可保護風輪機不受由掃掠區(qū)域中的不對稱風力、轉子和/或轉子控制系統(tǒng)中的不平衡所引起的致命的力影響。
應理解，與反饋值相關地控制傾斜角以處理轉子的每次旋轉期間的非線性情況，從而遵循該非線性曲線但并不是沿這種曲線進行控制。
本發(fā)明還涉及一種用于在風輪機系統(tǒng)內的轉子的停止過程期間例如在極端狀況例如配電網(wǎng)丟失或強風期間控制至少一個風輪機葉片的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括測量該系統(tǒng)和/或該系統(tǒng)周圍環(huán)境的一個或多個值的傳感器裝置，用于建立所述測量值的一個或多個反饋值的計算裝置，以及用于控制所述至少一個風輪機葉片的控制裝置，其中所述裝置響應于所述一個或多個反饋值來優(yōu)化所述葉片的葉片控制速度以至少使施加給轉子的力facc處于非加速力狀態(tài)。
從而可建立一種無上述現(xiàn)有技術的缺陷的控制系統(tǒng)。尤其是，控制系統(tǒng)使得風輪機可響應于反饋值主動停止是有利的。風輪機葉片的主動控制使得能迅速停止風輪機而不會使風輪機受到過大的力，即，使停止過程期間的力和時間最優(yōu)化。
該控制系統(tǒng)對于現(xiàn)代風輪機的長且非常重的風輪機葉片是尤其有利的。此外，由于控制系統(tǒng)會在風輪機承受過大的力之前使風輪機停止，所以可將現(xiàn)代風輪機尤其是風輪機葉片設計成不具有標準的超尺寸(over-dimensioning)以承受極端狀況。
在本發(fā)明中，所述控制裝置包括裝置和算法，例如用于將所述至少一個風輪機葉片例如一個或多個傾斜或主動停止(stall)式風輪機葉片的傾斜角從停止過程中的初始值調節(jié)到所述非加速狀態(tài)的值例如90度的傾斜致動器系統(tǒng)和/或用于實現(xiàn)所述至少一個風輪機葉片的非加速的搖擺機構。
在本發(fā)明的另一方面，所述傳感器裝置包括用于測量風輪機系統(tǒng)和/或該系統(tǒng)周圍環(huán)境的機械或物理數(shù)據(jù)的傾斜位置傳感器、葉片負荷傳感器、方位角傳感器、風傳感器和/或搖擺角傳感器。從而，通過建立將在停止過程期間在算法中用作反饋值的風輪機和周圍環(huán)境的相關和必需值來實現(xiàn)本發(fā)明的有利實施例。
在本發(fā)明的又一方面，所述系統(tǒng)包括閉環(huán)構型，以建立所述一個或多個反饋值。從而實現(xiàn)本發(fā)明的有利實施例。
在本發(fā)明的再一方面，所述控制裝置包括用于與具有較高起始斜率的非線性曲線相關聯(lián)地控制傾斜速度的裝置。從而實現(xiàn)本發(fā)明的有利實施例。
在本發(fā)明的一個方面，所述控制裝置包括用于以在最初幾秒內例如在最初五秒內例如在第一至第三秒之間的從0到約15度/秒的高的初始過渡來控制傾斜速度的裝置。從而實現(xiàn)本發(fā)明的有利實施例。
在本發(fā)明的一個方面，所述系統(tǒng)在控制值極限內控制所述至少一個風輪機葉片。從而實現(xiàn)本發(fā)明的有利實施例。
在本發(fā)明的又一方面，所述計算裝置包括例如用于傾斜算法和所述控制值極限的預先建立的值的計算機存儲裝置和微處理器。在控制裝置內并且與迅速反應的傾斜致動器系統(tǒng)相結合地使用計算裝置使得在轉動期間風輪機葉片可轉到風外而不會被損壞。
本發(fā)明還涉及一種風輪機，該風輪機帶有至少一個在轉子內的傾斜或主動停止式風輪機葉片以及用于在停止過程期間響應于風輪機和/或風輪機的周圍環(huán)境的一個或多個反饋值控制傾斜致動器系統(tǒng)和所述至少一個風輪機葉片的傾斜角的控制系統(tǒng)。
在本發(fā)明中，所述至少一個風輪機葉片是具有兩個或三個葉片的風輪機的一部分，所述傾斜致動器系統(tǒng)包括控制所述至少一個風輪機葉片的傾斜角的電動機例如步進電機。使用電動機可使得傾斜致動器系統(tǒng)精確且反應迅速，這對于本發(fā)明是有利的。
在本發(fā)明的其它方面，所述風輪機包括轉子搖擺機構，所述傾斜致動器系統(tǒng)在轉子的每次旋轉期間單個地控制所述至少一個風輪機葉片的傾斜角，以在轉子上實現(xiàn)基本共同的力。
在本發(fā)明的又一方面，所述傾斜控制器系統(tǒng)與轉子每次旋轉期間的周期的或非線性的曲線相關聯(lián)地，例如與在掃掠區(qū)域的不同部分中的風速相關聯(lián)地，控制所述至少一個風輪機葉片的傾斜角。
下文將參照本發(fā)明，在附圖中圖1示出其風輪機轉包括三個風輪機葉片的大型現(xiàn)代風輪機，圖2示出在旋轉期間風輪機轉子所面對的風力分布的示例，圖3示意性地示出傾斜受控風輪機的傾斜系統(tǒng)的功能性，圖4和5示出控制風輪機葉片的公知控制系統(tǒng)的功能性和傾斜速度，
圖6示出用于控制風輪機葉片的控制系統(tǒng)的傾斜角控制策略，圖7和8示出根據(jù)本發(fā)明的用于控制風輪機葉片的控制系統(tǒng)的功能性和傾斜速度，圖9示出如圖7所示的控制系統(tǒng)的傾斜角控制策略，圖10示意性地示出用于在停止過程期間控制風輪機葉片的控制系統(tǒng)的優(yōu)選實施例。
具體實施方式圖1示出具有塔架2和安置在該塔架頂部上的風輪機引擎艙3的現(xiàn)代風輪機1。風輪機轉子的葉片5通過低速軸連接到引擎艙，該低速軸延伸出該引擎艙前端。
如圖所示，超過一定程度的風將起動轉子并使轉子沿垂直于風的方向旋轉。如本領域技術人員已知的，旋轉運動轉化成提供到配電網(wǎng)的電力。
圖2示出大轉子6面對的風力例如轉子頂部處的強風力(例如10米/秒)以及朝向轉子底部的較小風力(例如2-8米/秒)的分布。轉子面對的風力分布會使得在風輪機上產生非常大的力矩，其中風力會試圖從塔架或基部折斷引擎艙。單個地控制風輪機葉片以使風力分布平均，即由包括葉片的轉子所執(zhí)行的旋轉運動在頂部比在底部較少地傾斜入風中。該技術稱為風輪機葉片的周期性傾斜，即在葉片的完整旋轉期間傾斜角周期性變化。
來自與風場內的其它風輪機共享的風或來自氣象或地理條件的風尾流會使風力不均勻或增大風力的不均勻性。
圖3示意性地示出傾斜受控風輪機的傾斜系統(tǒng)的功能性。該風輪機示出為僅具有一個風輪機葉片5。該葉片示出為相對于風向處于兩種位置(狀態(tài))分別為工作位置“a”和非加速或無能量位置“b”，還有停泊位置(未示出)。葉片在位置b圍繞其縱向軸傾斜或轉動到風之外，使得加速力facc為零，即對于風輪機轉子處于非加速狀態(tài)。位置a示出風輪機葉片5處于任何正常的工作位置，其中葉片已經(jīng)傾斜或轉動到風內，從而風在葉片上形成提升力，使得風輪機轉子和軸旋轉。角度φ是從位置a通過b到停泊位置的角度，從而是從給定工作位置通過非加速位置到停泊位置的角度，即在停止過程中例如在風輪機緊急停止期間風輪機葉片必須傾斜以便去除葉片上的力從而保護葉片(由此保護風輪機的其余部分)的角度。
風通過作用在風輪機葉片輪廓上的垂直方向的力Flift和水平方向的力Fdrag影響葉片的葉片輪廓。存在力過剩。并且如果向量分量的和指向前則風輪機葉片會加速，如果向量分量的和指向后則風輪機葉片減速。
圖4和5示出以前的用于控制風輪機葉片的控制系統(tǒng)的功能性。
圖4示意性地示出控制器7如何控制彎曲模型8，該彎曲模型8代表停止過程期間風輪機1內的轉子6的傾斜受控的風輪機葉片5。可在0度至90度之間的角度φ下進行連續(xù)可變的傾斜，其中停泊位置代表風輪機葉片基本在風外。
從正常工作位置到停泊位置經(jīng)過一風輪機葉片必須轉過以使轉子停止旋轉的角度φ。角速度限定風輪機葉片從工作位置到停泊位置的傾斜時間。
風輪機系統(tǒng)的葉片傾斜通常通過液壓系統(tǒng)執(zhí)行，該液壓系統(tǒng)的箱和泵放置在引擎艙內，而伺服閥和氣缸放置在輪轂內。通過空心的低速軸和旋轉的油入口向氣缸提供加壓油。液壓系統(tǒng)的控制通常由繼電器系統(tǒng)建立。
圖5示出關于圖4的控制器的施力以實現(xiàn)角傾斜速度隨時間變化的曲線關系示例，即在系統(tǒng)加速期間的曲線。
該曲線包括向風輪機葉片施加的力的第一和第二等級，其中第一等級高于第二等級以起動葉片的傾斜，從而實現(xiàn)從工作位置到無能量或停泊位置的基本線性或恒定的角傾斜速度。所述等級應謹慎地選取為具有較大的裕度，以免損壞風輪機葉片或其它風輪機組件。
圖內的o/sec應理解為°/sec，即度/秒。
圖6示出如圖4所示的用于控制風輪機轉子內的風輪機葉片的控制系統(tǒng)的傾斜角控制策略。三個曲線均示出風輪機葉片在轉子的正常和停止期間的行為，其中停止過程在大約360度-即曲線開始之后轉子旋轉一周-處開始，并且在達到90度的傾斜角之前轉子約轉一周半。
該策略包括在掃掠區(qū)域中與風速相關聯(lián)地傾斜，從而轉子每旋轉一周傾斜角周期性改變，即，在每次旋轉期間葉片被掃掠進入和離開風。當轉子的停止過程開始時，葉片如圖4和5所示地傾斜，即具有強制葉片遵循圖6所示的曲線的隨時間為線性的傾斜速度。
圖7和8示出根據(jù)本發(fā)明的用于控制風輪機葉片的控制系統(tǒng)的功能性和傾斜速度。
圖7示意性地示出控制器7如何控制彎曲模型8，該彎曲模型8代表停止過程期間風輪機1內的轉子6的傾斜受控的風輪機葉片5?？刂破?響應來自反饋裝置9的一個或多個反饋值而使停止期間的風輪機葉片的傾斜速率最優(yōu)。反饋值由風輪機系統(tǒng)1內的和/或在風輪機系統(tǒng)1的周圍環(huán)境內的傳感器建立。周圍環(huán)境的傳感器可檢測或監(jiān)控風速、風向、風共享和/或風密度以及周圍環(huán)境的其它相關值。
圖8示出本發(fā)明的施加力以實現(xiàn)角傾斜速度隨時間變化的曲線關系示例，即在系統(tǒng)加速期間的曲線。
該曲線包括在最初幾秒例如最初五秒內例如在第一至第三秒之間從0到大約15度/秒的初始高瞬時加速度。該曲線在最初的瞬態(tài)情況之后形成穩(wěn)定狀態(tài)，在該穩(wěn)定狀態(tài)中達到非加速位置。因此，可確保角傾斜速度具有高的初始值和低的隨后值，從而形成非線性速度曲線。
處于緊急狀況(例如強風或者可導致發(fā)生致命的轉子失控的發(fā)電機上的有用負荷丟失)的風輪機可通過使風輪機葉片快速傾斜到“動態(tài)穩(wěn)定位置”而停止，在該動態(tài)穩(wěn)定位置中用于加速葉片的力Facc為零(非加速狀態(tài))。此后，可使葉片以較慢的速度完全停止。獲得動態(tài)穩(wěn)定所必需的傾斜角根據(jù)不同的風速而不同，但是通常大約為10-15°。風輪機葉片應當單個地傾斜以克服轉子內的任何不平衡，例如，一個葉片的反傾斜系統(tǒng)比其它葉片慢。在此情況下的正確方法可例如為減慢其它葉片傾斜系統(tǒng)以避免由于轉子的不平衡而對風輪機造成任何結構損壞。在實現(xiàn)必要的轉子平衡后，可繼續(xù)進行風輪機的停止過程。
圖內的o/sec應理解為°/sec，即度/秒。
圖9示出如圖7所示的控制系統(tǒng)的優(yōu)選的傾斜角控制策略。
三個曲線均示出風輪機葉片在轉子的正常和停止期間的行為，其中停止過程在大約360度-即曲線開始之后轉子旋轉一周-處開始，并且在達到90度的傾斜角之前轉子約轉一周半。
該策略包括在掃掠區(qū)域中與風速相關聯(lián)地傾斜，從而轉子每旋轉一周傾斜角周期性改變，即，在每次旋轉期間葉片被掃掠進入和離開風。當轉子的停止過程開始時，葉片如圖7和8所示地傾斜，即具有隨時間變化的非線性傾斜速度以及允許葉片的傾斜角遵循如圖9所示的最優(yōu)曲線的反饋值，例如，在停止過程內周期地傾斜。
圖10示意性地示出用于在停止過程期間控制風輪機葉片的控制系統(tǒng)的優(yōu)選實施例。
使用傳感器裝置10測量風輪機1和/或該風輪機的周圍環(huán)境的數(shù)據(jù)，所述傳感器裝置例如為傾斜位置傳感器、葉片負荷傳感器、塔架負荷傳感器、基座傳感器、方位角傳感器和/或搖擺角傳感器。將所測量的傳感器數(shù)據(jù)提供給計算裝置11以將該數(shù)據(jù)轉換成反饋信號。在控制器12中使用反饋信號以通過建立控制值MF來控制傾斜，該控制值用于在控制值極限+MF、-MF內控制所述至少一個風輪機葉片5。反饋信號和控制值MF是控制葉片傾斜的信號，從而例如在極端狀況例如配電網(wǎng)丟失或大風狀況下，使風輪機的部分都不會在停止過程期間受超負荷的影響。
控制值可優(yōu)選為力和/或轉矩值。
計算裝置11優(yōu)選地包括用于將與現(xiàn)有控制值MF相比較的所述控制值的預先建立的極限值的計算機存儲裝置和微處理器。通過利用閉環(huán)反饋回路連續(xù)地比較當前控制值與預先建立的值，可優(yōu)化控制值以(基本上)在風輪機的設計極限尤其是風輪機葉片的設計極限下控制轉子。
上文已參照具有用于在停止過程期間控制風輪機葉片的控制系統(tǒng)的風輪機的具體示例舉例說明了本發(fā)明。但是，應當理解，本發(fā)明并不局限于上述特定實施例，而是可在如權利要求
說明的本發(fā)明的范圍內進行各種變化和改變，例如使用諸如風輪機相關組件的溫度的其它測量數(shù)據(jù)來補充或代替上述測量數(shù)據(jù)。
列表1 風輪機或風輪機系統(tǒng)2 風輪機塔架3 風輪機引擎艙4 風輪機輪轂5 風輪機葉片6 轉子7 控制器和算法裝置8 彎曲模型，例如傾斜受控的風輪機葉片9 反饋裝置，例如包括傾斜角、搖擺角、角傾斜或搖擺速度信號(θ，dθ/dt)10 傳感器裝置11 包含算法的計算裝置12 傾斜/搖擺控制器13 控制系統(tǒng)a、b 風輪機轉子的工作位置和非加速位置、無能量或停泊位置Facc風輪機葉片的加速力Flift風輪機葉片的提升力Fdrag風輪機葉片的牽引力MF 控制值φ 風輪機轉子的給定工作位置和非加速、無能量或停泊位置之間的角度
權利要求
1.在風輪機系統(tǒng)(1)內的轉子(6)的停止過程期間例如在諸如配電網(wǎng)丟失或強風的極端情況期間控制至少一個風輪機葉片(5)的方法，其中所述方法響應于該系統(tǒng)和/或該系統(tǒng)周圍環(huán)境的一個或多個反饋值來優(yōu)化所述葉片的葉片控制速度以至少使施加給轉子的力(facc)處于非加速力狀態(tài)。
2.根據(jù)權利要求
1的方法，其特征在于，所述控制包括將一個或多個傾斜或主動停止式風輪機葉片的傾斜角從停止過程開始時的值調節(jié)到所述非加速狀態(tài)的值，例如基本調節(jié)到90度。
3.根據(jù)權利要求
1或2的方法，其特征在于，調節(jié)轉子搖擺機構的搖擺角以實現(xiàn)所述至少一個風輪機葉片(5)的非加速。
4.根據(jù)權利要求
1到3中任一項的方法，其特征在于，在轉子(6)的每次旋轉期間單個地控制所述至少一個風輪機葉片(5)的傾斜角以在轉子上獲得基本共同的力。
5.根據(jù)權利要求
1到4中任一項的方法，其特征在于，所述控制包括閉環(huán)構型，并且所述反饋值是通過測量風輪機系統(tǒng)(1)和/或該系統(tǒng)周圍環(huán)境的機械或物理數(shù)據(jù)例如測量傾斜位置、葉片負荷、塔架負荷、基座負荷、搖擺角、方位角、葉片軸承的摩擦力、風速、風向、風共享和/或風密度數(shù)據(jù)而獲得的。
6.根據(jù)權利要求
1到5中任一項的方法，其特征在于，所述一個或多個反饋值產生用于在控制值極限(-MF、+MF)內控制所述至少一個風輪機葉片(5)的控制值(MF)。
7.根據(jù)權利要求
1到6中任一項的方法，其特征在于，與具有較高起始斜率的非線性曲線相關聯(lián)地控制傾斜速度。
8.根據(jù)權利要求
7的方法，其特征在于，控制傾斜速度包括在最初幾秒內例如在最初五秒內例如在第一至第三秒之間的從0到約15度/秒的高的初始過渡。
9.根據(jù)權利要求
1到8中任一項的方法，其特征在于，與轉子(6)的每次旋轉期間的周期性的或相似的非線性曲線相關聯(lián)地，例如與掃掠區(qū)域的不同部分內的風速相關聯(lián)地，控制所述至少一個風輪機葉片(5)的傾斜角。
10.用于在風輪機系統(tǒng)(1)內的轉子(6)的停止過程期間例如在諸如配電網(wǎng)丟失或強風的極端情況期間控制至少一個風輪機葉片(5)的控制系統(tǒng)(13)，其中該系統(tǒng)包括測量該系統(tǒng)和/或該系統(tǒng)周圍環(huán)境的一個或多個值的傳感器裝置(10)，用于建立所述測量值的一個或多個反饋值的計算裝置(11)，以及用于控制所述至少一個風輪機葉片(5)的控制裝置(12)，其中所述裝置響應于所述一個或多個反饋值來優(yōu)化所述葉片的葉片控制速度以至少使施加給轉子的力(facc)處于非加速力狀態(tài)。
11.根據(jù)權利要求
10的控制系統(tǒng)(13)，其特征在于，所述控制裝置(12)包括裝置和算法，例如用于將所述至少一個風輪機葉片(5)例如一個或多個傾斜或主動停止式風輪機葉片的傾斜角從停止過程中的初始值調節(jié)到所述非加速狀態(tài)的值例如約90度的傾斜致動器系統(tǒng)。
12.根據(jù)權利要求
10或11的控制系統(tǒng)(13)，其特征在于，所述控制裝置(12)包括用于實現(xiàn)所述至少一個風輪機葉片(5)的非加速的搖擺機構。
13.根據(jù)權利要求
10到12中任一項的控制系統(tǒng)(13)，其特征在于，所述傳感器裝置(11)包括用于測量風輪機系統(tǒng)(1)和/或該系統(tǒng)周圍環(huán)境的機械或物理數(shù)據(jù)的傾斜位置傳感器、葉片負荷傳感器、方位角傳感器、風傳感器和/或搖擺角傳感器。
14.根據(jù)權利要求
10到13中任一項的控制系統(tǒng)(13)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括閉環(huán)構型，以建立所述一個或多個反饋值。
15.根據(jù)權利要求
10到14中任一項的控制系統(tǒng)(13)，其特征在于，所述控制裝置(12)包括用于與具有較高起始斜率的非線性曲線相關聯(lián)地控制傾斜速度的裝置。
16.根據(jù)權利要求
10到15中任一項的控制系統(tǒng)(13)，其特征在于，所述控制裝置(12)包括用于以在最初幾秒內例如在最初五秒內例如在第一至第三秒之間的從0到約15度/秒的高的初始過渡來控制傾斜速度的裝置。
17.根據(jù)權利要求
10到16中任一項的控制系統(tǒng)(13)，其特征在于，所述系統(tǒng)在控制值極限(-MF，+MF)內控制所述至少一個風輪機葉片(5)。
18.根據(jù)權利要求
17的控制系統(tǒng)(13)，其特征在于，所述計算裝置(11)包括例如用于傾斜算法和所述控制值極限(-MF，+MF)的預先建立的值的計算機存儲裝置和微處理器。
19.根據(jù)權利要求
10到18中任一項的控制系統(tǒng)(13)，其特征在于，該傾斜算法在轉子(6)的每次旋轉期間單個地控制所述至少一個風輪機葉片(5)的傾斜角以在轉子上獲得基本共同的力。
20.根據(jù)權利要求
10到19中任一項的控制系統(tǒng)(13)，其特征在于，該傾斜算法與轉子(6)的每次旋轉期間的周期性的或相似的非線性曲線相關聯(lián)地，例如與掃掠區(qū)域的不同部分內的風速相關聯(lián)地，控制所述至少一個風輪機葉片(5)的傾斜角。
21.風輪機(1)，該風輪機帶有至少一個在轉子內的傾斜或主動停止式風輪機葉片(5)以及根據(jù)權利要求
10到20中任一項的用于在停止過程期間響應于風輪機和/或風輪機周圍環(huán)境的一個或多個反饋值控制傾斜致動器系統(tǒng)和所述至少一個風輪機葉片(5)的傾斜角的控制系統(tǒng)(13)。
22.根據(jù)權利要求
21的風輪機，其特征在于，所述至少一個風輪機葉片(5)是具有兩個或三個葉片的風輪機的一部分。
23.根據(jù)權利要求
21或22的風輪機，其特征在于，所述傾斜致動器系統(tǒng)包括控制所述至少一個風輪機葉片(5)的傾斜角的電動機，例如步進電機。
24.根據(jù)權利要求
21到23中任一項的風輪機，其特征在于，所述風輪機包括轉子搖擺機構。
25.根據(jù)權利要求
21到24中任一項的風輪機，其特征在于，所述傾斜致動器系統(tǒng)在轉子(6)的每次旋轉期間單個地控制所述至少一個風輪機葉片(5)的傾斜角，以在轉子上獲得基本共同的力。
26.根據(jù)權利要求
21到25中任一項的風輪機，其特征在于，所述傾斜控制器系統(tǒng)與轉子(6)每次旋轉期間的周期性的或非線性的曲線相關聯(lián)地，例如與在掃掠區(qū)域的不同部分中的風速相關聯(lián)地，控制所述至少一個風輪機葉片(5)的傾斜角。
27.根據(jù)權利要求
1到9中任一項的用于控制至少一個風輪機葉片的狀態(tài)的方法的應用，該應用與風輪機系統(tǒng)(1)的緊急停止例如在諸如配電網(wǎng)丟失的極端狀況期間的緊急停止有關。
28.根據(jù)權利要求
10到20中任一項的用于控制至少一個風輪機葉片的狀態(tài)的控制系統(tǒng)的應用，該應用與風輪機系統(tǒng)(1)的緊急停止例如在諸如配電網(wǎng)丟失的極端狀況期間的緊急停止有關。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種在風輪機系統(tǒng)內的轉子停止過程期間控制至少一個風輪機葉片的方法。該方法響應于該系統(tǒng)的一個或多個反饋值和/或該系統(tǒng)周圍環(huán)境的一個或多個反饋值，通過將角傾斜速度從在停止過程初始階段的10°/秒改變到在停止過程的結束階段的5°/秒來優(yōu)化該過程的控制速度。本發(fā)明還公開了一種控制系統(tǒng)和風輪機及其使用。
文檔編號F03D7/02GK1997823SQ20048004366
公開日2007年7月11日 申請日期2004年7月23日
發(fā)明者O·M·杰普森, J·本特森, T·M·漢森 申請人:維斯塔斯風力系統(tǒng)有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan