[发明专利]用于风力涡轮机的快速反应控制系统

说明书

本公开涉及用于风力涡轮机的控制系统，该控制系统包括多个控制器并且其中至少一些控制器在不同的采样频率下操作。该控制系统包括至少两个控制器单元，用于确定子系统的操作值(OV)的第一控制器(10)和用于子系统的第二控制器(20)。第二控制器比第一控制器在更高的采样频率下操作。被公开的是，通过将子系统的操作值(OV)设定为内部操作值(V5)和差值(V4)的和，能够获得对接收到的用于控制子系统的需求值(V1)的更快反应。

技术领域

本发明涉及风力涡轮机的控制，尤其涉及使用多个控制器来进行控制，其中至少一些控制器以不同的采样频率操作。

背景技术

对现代风力涡轮机进行连续地控制和调节，目的是确保在当前风况和天气条件下的来自风中的最优功率提取，同时确保在任何时候风力涡轮机的不同部件上的负载被保持在可接受的限制内，并且同时遵守任何外部设定的操作限制。为了实现这一点，风力涡轮机中的控制器收集和监测多个参数，例如当前风速和风向、转子的旋转速度、每个叶片的桨距角、偏航角、电网系统上的信息、以及从位于例如叶片、机舱或塔架上的传感器测量出的参数(例如应力或振动)。另外，可以经由通信网络接收外部命令。基于这一点并且遵循一些控制策略，涡轮机的控制参数被确定，以便在给定条件下最优地运作。

风力涡轮机的控制器结构可以通过多种方式来实现。在一种类型的控制系统中，使用多个控制器单元，其中每个控制器单元负责从给定子系统的直接控制到基于多个输入的设定点计算的范围内的某些操作任务。在这种系统中，各种控制任务的性质和复杂性是非常多样的，并且通常，控制器单元的计算能力也是非常多样的。因此，某些控制器单元可能充当瓶颈因素，并且限制其他控制器的支持快速反应变化条件的能力。

本发明是在这样的背景下被设计的。

发明内容

有利的是，即使是在一个或多个单元或过程以比期望反应时间慢的速度操作的情况下，也实现能够支持对变化的条件进行快速反应的对风力涡轮机的控制。同样有利的是，实现能够支持比某些计算单元所能递送的更快的反应速率或响应、同时确保风力涡轮机在安全限制内操作的对风力涡轮器的控制。

因此，在第一方面中，提供了一种用于风力涡轮机的控制系统，该控制系统包括至少两个控制器单元：

第一控制器，其被布置成用于确定该控制系统的子系统的操作值，该第一控制器被布置成以第一采样频率操作；以及

第二控制器，其用于操作该子系统，该第二控制器单元被布置成以第二采样频率操作，该第二采样频率高于该第一采样频率；其中

该控制系统被布置成用于接收控制子系统的需求值；

其中该控制系统被布置成使得该第一控制器和该第二控制器并行地接收该需求值。

其中该第二控制器确定由该第二控制器接收的需求值和经由第一控制器被接收到该第二控制器的需求值之间的差值；

其中该第一控制器基于该需求值确定内部操作值；并且

其中该第二控制器接收该内部操作值并且将该操作值设定为该内部操作值和该差值的和。