[发明专利]用于风力涡轮机的控制方法

说明书

本发明涉及一种控制风力涡轮机的方法，该风力涡轮机包括风向传感器、横摆系统和用于相对于风转动风力涡轮机转子的控制系统。该方法包括首先以各时间区间获得数据集，该数据集包括由风向传感器测量的相对于风力涡轮机的风向和被确定为风力涡轮机的功率、扭矩或叶片负荷之一的风力功率参数。数据集被整理入到不同风力功率参数区间的许多仓中。然后基于所获得的随时间推移的数据集，并且对于每个风力仓确定风力功率参数的统计表示，作为相对风向的函数，然后将其用于估计对应于相对风向的风向偏移，其中，风力功率参数达到峰值。随后风力涡轮机的相对风向被调节作为风向偏移集的函数，以产生可用于控制涡轮机的更准确的风向数据。本发明还涉及用于执行如上所述的控制方法的用于风力涡轮机的控制系统。

技术领域

本发明涉及一种控制风力涡轮机的方法，该风力涡轮机包括风向传感器、附接到转子轮毂的风力涡轮机叶片、横摆系统以及用于使风力涡轮机转子相对于风横摆的控制系统，其目标为在不同且变化的风向中最佳地控制风力涡轮机。本发明还涉及用于执行该控制方法的控制系统以及包括该控制系统的风力涡轮机。

背景技术

大多数现代风力涡轮机都是被连续地控制和调节的，目的是在当前风和天气条件下确保从风力中提取最大功率，同时确保在任何时间保持风力涡轮机不同部件上的负荷在可接受的范围内

为了优化电力(功率)生产并减少涡轮机的负荷，了解自由流风的正确的相对风向很重要。大多数情况下，风向是通过诸如放置在机舱顶部的风向标的风向传感器来测量的，然后风力涡轮机转子连续地横摆以面对风。如果风向测量偏离甚至是一或几度，则涡轮机转子的最终非对准可能导致与预期相比在风力涡轮机叶片上的增加且不同的负荷，并因此增加了叶片、叶片根部连接、轴承等上的磨损和疲劳。此外，涡轮机转子的非对准导致随着时间推移电力生产的不可忽略的减少。

然而，由于转子在自由流风到达风传感器之前干扰自由流风，所以来自风向传感器的测量可能远非总是准确的。这也意味着风向传感器的不准确性取决于转子的操作方式，即桨距角上的操作方式，以及转子的旋转速度上操作方式，并且因此也作为风速的函数而间接改变。

补偿这个问题的一种方法是由通过一组基本的风校正参数(WCP)来校准风向标测量。这些参数一般在原型涡轮机上通过将涡轮机上风传感器的测量与附近测风塔(MetMast)的测量进行比较而得到。然而，这样的测量活动将需要几周时间。此外，在测量活动可以开始之前，风传感器需要与涡轮机的主轴对准。这是用特殊的对准工具完成的。然后，原型上找到的风校正参数可用于所有相同类型的风力涡轮机。因此，为了符合找到的风校正参数，需要首先将风传感器以与原型涡轮机上的相同方法准确地对准，以获得正确的风向测量。当在100米高度进行这种对准时，该对准既耗时又不总是准确。此外，风传感器可能有时需要在一段时间后由于磨损、随着时间的推移螺栓松动而重新对准。

还发现这些风校正参数并不适合跨越整个机队的单独涡轮机。风传感器周围的实际气流将从涡轮机到涡轮机、从一个地点到另一个地点变化，并且在一年期间在同一个涡轮机上也会发生变化。此外，对例如风力涡轮机叶片、机舱顶或机舱上的冷却器顶部进行改变或修改已经被认为会引起风传感器周围的气流的变化，从而使得风校正参数更不准确。

在一些方法中，如在US2010/0066087中公开的，从涡轮机输出功率相对于在每个进入风速处建立的风向偏差的分布曲线获得校正参数。在风速仪处测量的风向随后在由相应的校正参数校准的每个进入风速处。

然而，风速的依赖性使得校准方法变得更加复杂。然而更重要的是，这种校准方法已经证明对波动或快速变化的风速非常敏感。此外，风速的依赖性已被证明是有问题的，由于测量或确定的风速本身可能是不准确的，并且尤其需要作为相对于风向的非对准的函数来校准。因此在校准风向中使用风速不可避免地导致校准方法不准确。

发明内容

本发明的实施方式的目的是提供一种用于风力涡轮机的控制方法，其消除或减少了已知控制方法中的上述问题中的一些。