[发明专利]减少风力涡轮机的振动的方法和减少振动的控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于发电的风力涡轮机的领域。具体地，本发明涉及一种用于减少风力涡轮机的叶片或涡轮机自身的振动的方法和控制系统。此外，本发明涉及一种风力涡轮机以及一种用于对上述用于减少风力涡轮机的叶片的振动的方法进行控制的计算机程序。

背景技术

风能越来越多地被视为用于补充并且甚至替代其他类型能源（诸如例如，化石燃料）的可行选项。在对风能的早期开发中，大多数风力涡轮机被构造为以恒定速度进行操作。然而，近来，趋势朝向于使用可变速度风力涡轮机来更好地捕获可用的风力。在大多数情况下，可以对风力涡轮机叶片螺距角进行调整，以控制可变速度风力涡轮机的操作。然而，在诸如叶片上的冰、痕迹、风切变或高湍流之类的某些风条件期间，可以在涡轮机或叶片上引起较高振动。振动水平可以由G传感器监视，并且，当达到较高振动时，涡轮机将受到较大的力影响并将磨损地更快得多。

因此，存在对提供一种应对减弱叶片和/或涡轮机的振动的方式的方法的需要，以避免损坏涡轮机。

发明内容

该需要可以由根据独立权利要求所述的主题满足。优选实施例由从属权利要求描述。

根据一个示例性方面，提供了一种用于减少具有多个设置点的风力涡轮机的振动的方法，所述多个设置点表征所述风力涡轮机的操作参数的设置值，其中，所述方法包括：测量与作用于风力涡轮机的加速力相对应的加速力值；以及确定测量到的加速力值是否高于预定阈值。此外，在确定了所述加速力值高于所述预定阈值的情况下，对所述多个设置点中的至少一个设置点的设置点值进行修改，以在不减少风力涡轮机的功率输出的同时减少振动。具体地，可以增大风力涡轮机的功率输出，例如电力输出。此外，减少的振动可以是沿边的叶片振动。加速力的相应值可以由传感器（例如G力传感器）测量，所述传感器可以附着或固定至风力涡轮机的叶片或由叶片驱动的涡轮机的转轴（shaft）（例如处于发动机舱中）。加速力的合适阈值界限可以在例如1 g（即，1乘以重力）与3 g之间的区间内。具体地，合适阈值界限可以在1.2 g与2.5 g之间（更具体地，在1.2 g与2 g之间）的区间内（例如1.5 g、1.75 g或2 g）。例如，相应g力可以由固定至叶片的应变仪直接测量，或者可以通过固定至涡轮机的g传感器（例如，所述g传感器被固定至风力涡轮机的塔架或者布置或固定在发动机舱中）的测量值而确定、计算或估计，根据所述测量值，可以导出与作用于叶片的特定g力相对应的沿边的振动幅度。

根据一个示例性方面，提供了一种用于减少风力涡轮机的振动的控制系统，其中，所述控制系统包括：测量单元，其适于测量与作用于涡轮机的加速力相对应的加速力值；以及确定单元，其适于确定测量到的加速力值是否高于预定阈值。此外，所述控制系统包括：控制单元，其适于在确定了所述加速力值高于所述预定阈值的情况下，对多个设置点中的至少一个设置点的设置点值进行修改，其中，以在不减少风力涡轮机的功率输出的同时减少振动的这种方式来执行所述修改。

所述控制系统可以由分别由软件执行的计算机程序实现。然而，所述控制系统还可以由分别由硬件执行的一个或多个具体电子电路实现。此外，所述控制系统还可以以混合形式（即，以软件模块和硬件模块的组合）实现。

根据一个示例性方面，提供了一种用于生成电力的风力涡轮机，其中，所述风力涡轮机包括塔架、转子，所述转子被布置在所述塔架的顶部处并包括至少一个叶片，其中，所述转子可围绕旋转轴或转轴而旋转，并且，所述至少一个叶片相对于所述旋转轴径向延伸。此外，所述风力涡轮机包括与所述转子机械耦合的发电机和根据一个示例性方面的控制系统。具体地，所述风力涡轮机还可以包括：频率转换器，其适于由所述控制系统以控制（例如增大或减小）所述风力涡轮机的功率输出的这种方式来控制。

根据另一方面，提供了一种用于减少振动的计算机程序，所述计算机程序在被处理单元执行时适于控制根据一个示例性方面的方法。

如这里所使用的，对计算机程序的引用意图与对程序元素和/或包含以下指令的计算机可读介质的引用等效，所述指令用于控制计算机系统来协调根据一个示例性方面的用于减少振动的方法的性能。可以以任何合适编程语言（诸如例如JAVA、C++）将计算机程序元素实现为计算机可读指令代码，并可以将计算机程序元素存储在计算机可读介质（可移除盘、易失性或非易失性存储器、嵌入式存储器/处理器等）上。指令代码可操作用于将计算机或任何其他可编程器件编程为执行所预期的功能。所述计算机程序可以从网络（诸如万维网）得到，从所述网络可以下载所述计算机程序。