[其他]风力涡轮机控制系统及风力涡轮机系统

说明书

技术领域

本实用新型总体涉及风力涡轮机，并且更具体地涉及用于控制风力涡轮机的系统。 

背景技术

至少一些已知的风力涡轮机包括固定在塔架上的机舱。机舱包括转子组件，转子组件通过轴联接至发电机。在已知的转子组件中，多个转子叶片从转子延伸。转子叶片定向成使得通过转子叶片之上的风使转子转动并且使轴旋转，由此驱动发电机产生电力。 

在已知的风力涡轮机操作期间，功率输出大体随着风速而增大，直到达到额定功率输出为止。至少一些已知的风力涡轮机响应于风速的增大来调节转子叶片的桨距以保持恒定的功率输出。至少一些已知的风力涡轮机包括反馈控制系统，以监测风力涡轮机功率输出并且改变转子叶片的桨距从而将功率输出调节到预定的功率输出水平。 

在突发湍流阵风的情况下，风速、风湍流、和风切变可能在相对较小的时间间隔中发生剧烈变化并且可能造成转子失衡。至少一些已知的风力涡轮机在发生湍流阵风与基于反馈控制系统的操作而对转子叶片变桨之间具有时滞。因此，负载失衡和发电机转速可能在这种湍流阵风期间显著增大，并且可能超过造成发电机跳闸和风力涡轮机关机的最大预定功率输出水平。此外，转子叶片可能经受造成疲劳裂纹和/或故障的应力，从而可能最终造成风力涡轮机的次优性能。 

实用新型内容

在一个方面中，提供一种用于与风力涡轮机一起使用的风力涡轮机控制系统。该风力涡轮机包括转子，转子可旋转地联接至定位在机舱内的发电机。转子包括联接至毂的一个或多个转子叶片。风力涡轮机控制系统包括第一传感器，第一传感器被构造成感测相对于风力涡轮机处于第一距离处的第一风况。第二传感器被构造成感测相对于风力涡轮机处于第二距离处的第二风况，第二距离比第一距离长。控制器联接至第一传感器和第二传感器。控制器被构造成至少部分地基于所感测到的第一风况和所感测到的第二风况来计算风力涡轮机操作指令。 

在另一个方面中，提供一种风力涡轮机。该风力涡轮机包括：塔架；机舱，机舱联接至塔架；发电机，发电机定位在机舱内；转子，转子通过转子轴联接至发电机；至少一个转子叶片，该至少一个转子叶片联接至所述转子；以及风力涡轮机控制系统。风力涡轮机控制系统包括第一传感器，第一传感器被构造成感测相对于风力涡轮机处于第一距离处的第一风况。第二传感器被构造成感测相对于风力涡轮机处于第二距离处的第二风况，第二距离比第一距离长。控制器联接至第一传感器并且联接至第二传感器。控制器被构造成至少部分地基于所感测到的第一风况和所感测到的第二风况来计算风力涡轮机操作指令。 

附图说明

图1是示例性风力涡轮机的透视图。 

图2是包括示例性风力涡轮机控制系统的图1中所示的风力涡轮机的示意图。 

图3是图1中所示的风力涡轮机的另一个透视图。 

图4是可以与图2中所示的风力涡轮机控制系统一起使用的示例性负载调节系统的示意图。 

图5是示出了可以用于操作图1中所示的风力涡轮机的示例性方法的流程图。 

具体实施方式

本文所描述的示例性系统通过提供控制系统来克服已知风力涡轮机的缺点，该控制系统基于所感测到的风力涡轮机的迎风风况来操作风力涡轮机。此外，风力涡轮机包括LIDAR传感器，以用于感测风力涡轮机的两个迎风位置处的风况。通过确定风力涡轮机的迎风风况，控制系统有利于防止由可能对风力涡轮机部件造成损坏的突发阵风而造成的风力涡轮机的超速。通过防止风力涡轮机超速，有利于降低操作风力涡轮机系统的成本。如本文中所使用的，术语“超速”指的是可能发生对转子轴的潜在损坏（其中包括对涡轮机的损坏）的转子轴的转速。 

图1是示例性风力涡轮机10的透视图。在示例性实施例中，风力涡轮机10是水平轴线风力涡轮机。备选地，风力涡轮机10可以是竖直轴线风力涡轮机。在示例性实施例中，风力涡轮机10包括从支承表面14延伸的塔架12、安装在塔架12上的机舱16、定位在机舱16内的发电机18、联接至发电机18的齿轮箱20、以及通过转子轴24可旋转地联接至齿轮箱20的转子22。转子22包括可旋转毂26和至少一个转子叶片28，这至少一个转子叶片28联接至毂26并且从毂26向外延伸。备选地，风力涡轮机10不包括齿轮箱20，使得转子22通过转子轴24联接至发电机18。