[发明专利]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、多个桨距可调节的转子叶片、偏航系统以及用于使风力涡轮机转子相对于风偏航并且用于改变转子叶片的桨距的控制系统。该方法包括通过风向传感器测量风向参数，其中所述风向参数是相对于风力涡轮机的风向的指示。然后首先与预定偏移参数相关地校准将测量出的相对风向，并且其次与风向补偿参数相关地调节已校准的相对风向，其中所述风向补偿参数取决于已校准的相对风向。然后，已调节的相对风向被用于风力涡轮机的控制参数的确定。用于相对风向的已校准且已调节的参数从一组数据获得，该组数据包括随时间的并且如由风力涡轮机上的风向传感器测量的以及如由第二风向传感器测量的相对于风力涡轮机的风向。本发明还涉及一种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，所述风力涡轮机包括风向传感器、偏航系统以及用于使风力涡轮机转子相对于风偏航的控制系统，目的是在不同的和改变的风向下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这种控制系统的风力涡轮机。

背景技术

大多数现代风力涡轮机被连续地控制和调整，目的是确保在当前风和天气状况下来自风的最大电力提取，同时确保风力涡轮机的不同部件上的负载在任何时间都被保持在可接受的限度内。

为了优化涡轮机的电力生产并减小负载，重要的是要知道自由流动的风的正确相对风向。最常见地风向由风向传感器(例如放置在机舱的顶部上的风向标)测量，并且风力涡轮机转子随后被连续地偏航以面向风。如果风向测量值偏离即使一度或几度，则所得的涡轮机转子的未对准可能导致风力涡轮机叶片上比预期增加的和不同的负载，以及由此叶片、叶片根部连接、轴承等上增加的磨损和疲劳。此外，涡轮机转子的未对准造成电力产生随时间的不可忽略的减少。

然而，来自风向传感器的测量值可能出于一个原因远不是总是准确的，因为转子在自由流动的风到达风传感器之前干扰自由流动的风。

弥补该问题的一种方式是通过一组基本偏移参数来校准风向标测量值。这些参数典型地通过将来自涡轮机上的风传感器的测量值与来自附近测风桅杆的测量值进行比较而在原型涡轮机上找到。由此风向标被校准，使得当机舱被转动为直接逆风时风向标检测到0度的相对风向。

然而，已经惊讶地发现，以这种方式校准的风传感器仍然不总是准确的，因为仍然可能不准确地测量到不同于0度的风向。换句话说，当风力涡轮机没有直接指向逆风时，风向传感器仍然可能在相对风向测量值中显示出误差。此外，风向测量值中的误差已经被发现为不是简单地是以恒定值偏移，而是以取决于转子操作(并且由此取决于风速)的值以及以取决于风如何和从哪里通过转子的参数偏移。

对于一些涡轮机而且看似由增加的转子尺寸引起的，这种误差已经被发现为甚至更加明显。在风向传感器测量相对风向的过高值的情况下，这种误差可能造成风力涡轮机在实际风向的任一侧上来回偏航。除了风力涡轮机的非最佳控制之外，这种偏航除了造成转子在风中的非最佳定位之外，还造成偏航部件上的高度增加的磨损。

发明内容

本发明的各实施例的一个目的是提供一种风力涡轮机的控制方法，该方法消除或减少已知控制方法中的一些上述问题。

因此，本发明的各实施例的一个目的是通过提供改进的偏航和降低的风力涡轮机转子的未对准风险的风力涡轮机控制方法来克服或至少减少已知风向测量值的一些或所有上述缺点。

本发明的另一个目的是提供一种风力涡轮机的控制方法，该方法增加风力涡轮机的年发电量(AEP)，同时优选地减少由于转子在风中的未对准或不必要的偏航而导致的涡轮机上的疲劳负载或磨损。

本发明的各实施例的又一个目的是提供一种改进由常规风向传感器获得的风向测量值的方法以及提供一种校准来自风向传感器的测量值的方法，所述方法可以在现有设备上实现。