[发明专利]用于确定风力涡轮机转子的角位置的系统和方法

说明书

技术领域

本发明一般地涉及用于确定风力涡轮机转子的角位置的系统和方法。

背景技术

已知可使用风力涡轮机从风能收获电力。涡轮机叶片桨距的控制常用来产生最优涡轮机负载条件，以便以最高的可能效率收获风能。涡轮机的运营商面临的一个问题是波动且不均匀的风力条件可使得与涡轮机相关的部件(包括主轴、塔架以及转子叶片)疲劳并损伤。跨越转子的非对称负载(例如，由于风切变、湍流以及偏航失调)可在转子的叶片上产生不均匀的负载分布，这又可降低能量变换效率，或者甚至导致涡轮机部件的代价高昂的损坏。因此有必要控制涡轮机叶片的桨距来保持各叶片上风力载荷处于安全的操作性极限内，同时最大化风能转换。为了解决这些问题，需要用来基于涡轮机转子的角位置控制涡轮机叶片桨距的系统和方法。

已经提出了先前的系统来通过使用置于转子滑环的末端处的绝对编码器来确定转子的相角。然而，如果转子塔架顶部是弯曲且移动的，则可能由于编码器和涡轮机转子之间的参照系差异而引入测量误差。还提出了其它的系统，其中将三个一维加速计固定到转子上，并围绕转子的旋转轴线置于等距角度处，以去除切向加速分量。然而，此类系统需要用于三个加速计的附加安装、精确定位以及额外布线。

依然需要用于确定风力涡轮机转子的角位置的系统和方法。

发明内容

通过本发明的某些实施例可解决其中一些或全部上述需求。本发明的某些实施例可包括用于确定风力涡轮机转子的角位置的系统和方法。

根据本发明的一个示例性实施例，提供了一种用于确定风力涡轮机的角位置的方法。该方法可包括测量转子的切向加速度(At)和径向加速度(Ar)，测量转子的速度，至少部分地基于转子速度随时间的变化而确定转子的旋转切向加速度(cAt)，至少部分地基于转子速度确定旋转径向加速度(cAr)，至少部分地基于所确定的旋转切向加速度(cAt)调整所测量的切向加速度(At)，至少部分地基于确定的旋转径向加速度(cAr)调整所测量的径向加速度(Ar)，以及至少基于所调整的切向加速度(aAt)和所调整的径向加速度(aAr)确定转子的角位置。

根据另一个示范性实施例，可提供一种用于确定风力涡轮机转子的角位置的系统。该系统可包括至少一个加速计、轴编码器以及一个或多个处理器，该至少一个加速计可操作以测量在转子上的一个或多个测量位置处的切向加速度(At)和径向加速度(Ar)，该轴编码器可操作以测量转子速度。该一个或多个处理器可操作以至少部分地基于转子速度随时间的变化确定转子在一个或多个测量位置处的旋转切向加速度(cAt)，至少部分地基于转子速度确定转子旋转径向加速度(cAr)，利用该确定的旋转切向加速度(cAt)调整测量的切向加速度(At)，利用该确定的旋转径向加速度(cAr)调整测量的径向加速度(Ar)，以及至少基于该调整的切向加速度(aAt)和该调整的径向加速度(aAr)确定转子的角位置。

根据另一个示范性实施例，可提供一种风力涡轮机。该风力涡轮机可包括转子(转子包括一个或多个叶片)、与该转子连通的至少一根轴、与该轴连通的轴编码器以及风力涡轮机控制系统。该风力涡轮机控制系统可包括安装到转子上的至少一个加速计以及一个或多个处理器。该至少一个加速计可操作以测量在转子上的一个或多个测量位置处的切向加速度和径向加速度，且该轴编码器可操作以测量转子的速度。该一个或多个处理器可操作以：至少部分地基于转子速度随时间的变化确定转子在一个或多个测量位置处的旋转切向加速度，至少部分地基于转子速度确定转子旋转径向加速度，利用该确定的旋转切向加速度调整测量的切向加速度，利用该确定的旋转径向加速度调整测量的径向加速度，以及至少基于该调整的切向加速度和该调整的径向加速度确定转子的角位置。

本发明的其它实施例和方面在本文中进行了详细描述，并且被认为是要求保护的发明的一部分。参考以下具体实施方式、附图以及所附的权利要求书，可以理解其它实施例及方面。

附图说明

现在将参考所附表格和图形，附图不一定按比例绘制，并且其中：

图1是根据本发明的一个示例性实施例的说明性涡轮机转子的图解；

图2是根据本发明的一个示例性实施例的说明性风力涡轮机控制系统的方块图；

图3是根据本发明的一个示例性实施例的一种示例性方法的流程图。

部件列表

100 风力涡轮机

102 转子

104 转子叶片a

106 转子叶片b

108 转子叶片c

109 轴线

110 确定的旋转径向加速度(cAr)