[发明专利]使用实时增益计算的风力涡轮机的控制

权利要求书

1.一种风力涡轮机控制系统，包括：

配置成输出用于风力涡轮机的控制机构的控制信号的至少一个控制模块，

用于计算与所述控制模块相关联的增益参数的增益计算器，以及

使用基于由风力涡轮机的转子经历的风域选择的风力涡轮机操作点作为输入的计算机化实时叶片模型，所述计算机化实时叶片模型包括：

风速估算模块，其配置成确定估算的转子平面风速值，以及

空气动力学灵敏度计算器模块，其设置成基于所述估算的转子平面风速值和已确定的所述风力涡轮机操作点来确定空气动力学灵敏度值；

其中基于所述空气动力学灵敏度值计算所述增益参数，

其中所述风力涡轮机操作点由转子速度信号、测量的叶片桨距角信号以及空气密度信号定义，

其中所述控制机构是桨距致动器，

其中所述估算的转子平面风速值是旋转叶片的平面扫掠区域的风速，

其中所述空气动力学灵敏度值是以下组中的一个：

桨距对推力灵敏度，其提供由叶片产生的沿着转子轴线的推力依据叶片桨距角变化的灵敏度的指示；

桨距对转矩灵敏度，其提供转子转矩依据叶片桨距角变化的灵敏度的指示；

桨距对翼载荷灵敏度，其提供叶片翼载荷响应于桨距角变化的灵敏度的指示；以及

桨距对弦向弯矩灵敏度，其提供所述弦向弯矩响应于桨距角变化的灵敏度的指示。

2.根据权利要求1所述的风力涡轮机控制系统，其中所述增益参数是反馈控制模块的一部分。

3.根据权利要求2所述的风力涡轮机控制系统，其中所述增益参数是在所述反馈控制模块中实施的控制律的控制项。

4.根据权利要求2或3所述的风力涡轮机控制系统，其中确定了多个增益参数，并且其中所述多个增益参数中的一个或多个与一个或多个控制模块中的每一个相关联。

5.根据权利要求4所述的风力涡轮机控制系统，其包括多个控制模块，其中每个控制模块提供所述控制信号的分量。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的风力涡轮机控制系统，其中所述增益参数或每个增益参数基于由所述计算机化实时叶片模型计算的相应空气动力学灵敏度值，其中所述空气动力学灵敏度值指示出力响应于控制变量变化的灵敏度。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的风力涡轮机控制系统，其中所述计算机化实时叶片模型是叶片元件动量模型。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的风力涡轮机控制系统，其中依据实际产生的功率值和估算产生的功率值之间的差异来计算所述估算的转子平面风速值。

9.根据权利要求8所述的风力涡轮机控制系统，其中所述估算产生的功率值是从所述计算机化实时叶片模型获得的。

10.一种风力涡轮机，其包括根据权利要求1至9中任一项所述的控制系统。