[发明专利]风力涡轮机、用于补偿风力涡轮机转子桨叶桨距系统中的不一致的方法及该方法的使用

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有包括一个或更多个转子桨叶的转子的风力涡轮 机、用于补偿风力涡轮机转子桨叶桨距系统中的不一致(disparity)的方 法及该方法的使用。

背景技术

用于控制风力涡轮机的一个或更多个转子桨叶的桨距角的桨距调节 器(pitch actuator)在本领域中是公知的。

各转子桨叶受到例如由以下因素导致的不一致的影响：调节器的生 产差异、桨距调节器组件的各种公差、桨叶轴承摩擦中的变化(例如， 由安装差异、温度变化或桨叶偏转变化导致)、空气密度的变化、风力状 况的偏航误差、风切变、温度变化、变化的风速等。这种桨距系统因此 可以看作是一种具有变化参数的非线性系统。

所述系统的一个问题是，所述变化参数可能导致转子桨叶的恶化的 控制并且因此在风力涡轮机中产生不必要的疲劳。

本发明的一个目的是，提供一种控制风力涡轮机的一个或更多个桨 距调节器的优选的方法而没有上述缺点。

发明内容

本发明涉及一种风力涡轮机，该风力涡轮机包括：

转子，其包括一个或更多个转子桨叶；

桨距系统，其用于控制所述一个或更多个转子桨叶的桨距角，所述 桨距系统包括至少一个桨距调节器、用于生成桨距调节器控制信号的桨 距控制器和用于确定桨距性能参数的值的传感器元件；以及

补偿控制器，其根据控制算法来补偿所述桨距调节器控制信号和所 述桨距性能参数的值之间的不一致，

其中

所述补偿控制器被设置为根据所述不一致来调整所述补偿控制器的 控制算法的参数。

通过术语“桨距系统”意味着实现桨距活动所需的相关部件，包括 电源、电力控制元件、调节器、包括可编程电子器件的数据处理元件、 传感器元件和数据传输元件。

通过术语“不一致”意味着影响调节器控制信号和桨距性能参数之 间的关系的不一致，即，指定/期望和测量/估算的参数之间的差。

通过补偿所述不一致，确保补偿了与期望性能相关的任何偏差，例 如，由于调节器的生产变化、液压阀公差、液压流体粘性的变化、桨叶 轴承摩擦中的变化(例如，由安装差异、温度变化或桨叶偏转变化导致)、 空气密度变化、风力状况偏航误差、风切变等导致的偏差。并且补偿了 电动桨距系统相关的偏差。

此外，确保了可以补偿永久的不一致、缓慢变化的不一致(例如， 与温度变化有关的不一致)和/或较快速变化的不一致(例如，具有平均 风速的不一致)。

更进一步，通过补偿，确保了最小化重要的风力涡轮机性能标准， 例如，推力引导塔(thrust wise tower)负荷、传动系(drive train)负荷、 桨距系统负荷、调节器磨损等，并还确保了最佳电力产品和延长各风力 涡轮机组件的寿命。

另一个优点是，能够针对不同的工作状况和利用不同的负荷干扰获 得最佳补偿。

本发明的一个方面中，所述补偿控制器包括至少一个参数可调节的 自适应控制器。通过在工作期间自适应地调节补偿控制器的工作参数， 确保了有效地补偿与期望性能相关的任何偏差，例如，由于调节器的生 产变化、液压阀公差、液压流体粘性的变化、桨叶轴承摩擦中的变化(例 如，由安装差异、温度变化或桨叶偏转变化导致)、空气密度变化、风力 状态偏航误差、风切变等导致的偏差。

在本发明的另一方面中，所述至少一个自适应控制器中还包括用于 调节所述参数的装置。

在本发明的其它方面中，所述补偿控制器包括自调调整器(STR， SelfTuning Regulator)。通过使用STR，确保了使用调整器从而可以解决 在线优化控制问题，并且确保了自动调节控制器参数以获取期望的系统 性能。此外，由于STR使用系统的动态估计模型，并且控制规则自动地 适应系统和工作负荷动态，所以STR几乎不需要系统特定的调节。

在本发明的一个方面中，所述STR包括用于处理非递归算法的装置， 该非递归算法用于处理模型参数估计，例如最小二乘(LS)法或增广最 小二乘(ELS)法。

在本发明的另一方面中，所述STR包括用于处理递归算法的装置， 该递归算法用于处理模型参数估计，例如递归最小二乘(RLS)法、递归 增广最小二乘(RELS)法、递归最大似然(RML)法、随机近似(STA) 法等等。