[发明专利]用于控制处于高热负荷下的风力涡轮机的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于控制风力涡轮机(wind turbine)的部件的温度的方法、用于控制风力涡轮机的部件的温度的控制设备，以及用于控制风力涡轮机的部件的温度的计算机程序。

背景技术

传统的风力涡轮机部件(例如电机、功率变换器、电键盒等等)需要被冷却，以便耗散在操作期间生成的热量。该冷却系统必须被设计成生成将要被冷却的风力涡轮机部件的温度保持为低于预先限定的最大部件温度的冷却功率。

用于风力涡轮机的冷却系统的本设计实践基于具体限定的最大可允许环境气温(maximum allowable ambient air temperature)，其例如可以是35℃或40℃。该冷却系统被设计成将相关部件的温度保持为预先限定的最大部件温度以下，甚至在其中作为机械和电损耗处于其最大值的结果而出现热耗散的最大功率输出下。

如果超过最大可允许环境气温并且涡轮机以最大功率输出(此时作为机械和电损耗处于其最大值的结果而出现热耗散)运行，则冷却系统可能不能将部件的温度保持为预先限定的最大部件温度以下。在这种情况下，需要适当的响应。

EP 1 918 518 A2将上述环境气温用作控制输入。如果环境气温超过限定的最大可允许环境气温，则风力涡轮机被关闭以便冷却并防止部件过热。其他参数(例如部件本身的温度或冷却系统的能力)没有考虑。

除了环境气温之外，部件的温度还受到该部件的所生成的输出功率量、风速、冷却系统的冷却能力以及各种其他参数(例如冷却器被灰尘或昆虫阻塞等等)的影响。在传统冷却系统中，这些参数没有被充分考虑以便向风力涡轮机的部件提供适当的冷却。

发明内容

本发明的目的是保持风力涡轮机的适当功率输出处于热温度条件以下。

这一目的可以通过根据独立权利要求的用于控制风力涡轮机的部件的温度的方法，通过用于控制风力涡轮机的部件的温度的控制设备，通过风力涡轮机以及通过用于控制风力涡轮机的部件的温度的计算机程序来解决。

根据第一示例性实施例，描述了用于控制风力涡轮机的部件的温度的方法。该方法包括限定该风力涡轮机的部件的设定点温度(set point temperature)。此外，确定该部件的实际温度。将所限定的设定点温度和所确定的实际温度彼此相比较。接着，根据该方法，基于所限定的设定点温度和所确定的实际温度的比较结果通过控制风力涡轮机的输出功率来控制该部件的实际温度，以使得该部件的实际温度被保持为低于该部件的设定点温度。

根据另一示例性实施例，描述了用于控制风力涡轮机的部件的温度的控制设备。该控制设备包括用于限定该风力涡轮机的部件的设定点温度的输入单元。此外，该控制设备包括用于确定该部件的实际温度的确定单元。该控制设备还包括用于将所限定的设定点温度和所确定的实际温度相比较的比较单元。此外，控制设备包括控制单元，其用于基于所限定的设定点温度和所确定的实际温度的比较结果通过控制风力涡轮机的输出功率来控制该部件的实际温度，以使得该部件的实际温度被保持为低于该部件的设定点温度。

根据本发明的另一个示例性实施例描述了一种风力涡轮机，其中该风力涡轮机包括上述控制设备和部件。

此外，描述了一种用于控制风力涡轮机的部件的温度的计算机程序，其中当数据处理器执行该计算机程序时，其适于控制上述方法。

通过所述方法，可以(持久地)测量风力涡轮机的部件的实际温度并且将其与该部件的预先限定的设定点温度相比较。当该部件的实际温度达到或超过设定点温度时，降低风力涡轮机的输出功率，以使得实际温度保持为低于设定点温度。因为部件温度通常与风力涡轮机的功率输出有关，所以当降低该风力涡轮机或者特别其部件的输出功率时，也会降低该部件的温度。

因此，根据本发明的涡轮机部件的温度的控制与环境温度无关。该部件温度的控制可以直接与部件的温度有关。因此，通过将部件的温度用作控制方法的输入参数，可以提供适当的控制方法。特别地，部件的温度指示各种其他参数，例如发电、风速、冷却系统的冷却能力以及/或者冷却器被灰尘或昆虫阻塞。