[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、偏航系统以及用于使风力涡轮机的转子相对于风进行偏航的控制系统。该方法包括在执行偏航事件之前由风向传感器测量第一风向参数。偏航事件包括以下步骤：根据风向参数确定风力涡轮机的偏航参数，以及使风力涡轮机根据偏航参数进行偏航。然后确定数据集，该数据集包括第一风向参数、被确定为在偏航事件之前和之后测量的风向参数的差的风向传感器角度、以及指示在偏航事件期间执行的偏航的偏航角度。随着时间的推移获得一组数据集，并且根据该组数据集来确定用于调整风向参数的风向偏移。然后将调整后的风向参数用于风力涡轮机的控制。本发明还涉及一种用于风力涡轮机的控制系统，用于执行如上所述的控制方法。

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、偏航系统以及用于使风力涡轮机的转子相对于风偏航的控制系统，从而实现在不同和变化的风向下最优地控制风力涡轮机的目的。本发明还涉及用于执行这种控制方法的控制系统和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节，目的是确保在当前风况和天气条件下从风中提取最大功率，同时确保在风力涡轮机的不同部件上的负载随时保持在可接受的限度内

为了优化发电量并减少涡轮机的负载，知道自由流动的风的正确相对风向是重要的。最通常地，通过风向传感器测量风向，风向传感器诸如放置在机舱的顶部上的风向标，然后风力涡轮机转子连续地偏航以面向风。如果风向测量值存在偏差，甚至仅一度或几度，所造成的涡轮机转子的错位也可能导致风力涡轮机叶片上的负载与预期的相比增加和不同，由此，叶片、叶根连接部、轴承等上的磨损和疲劳增加。此外，涡轮机转子的错位导致发电量随着时间不可忽略地减少。

然而，由于转子在自由流动的风到达风传感器之前会干扰自由流动的风，因此来自风向传感器的测量值可能并非总是准确的。

补偿该问题的一种方法是通过一组基本的偏移参数来校准风向标测量值。通过将来自涡轮机上的风传感器的测量值与来自附近的Met Mast的测量值进行比较，通常在原型涡轮机上找到这些参数。由此，风向标被校准，使得当机舱转向直接面对风时，风向标检测到0度的相对风向。

然而，令人意外的是，已经发现以这种方式校准的风传感器并非总是准确的，即仍然可能不准确地测量不同于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误差。此外，已经看到风向测量值中的这个误差不是简单地偏差恒定值，而是偏差基于转子运行(并且因此基于风速)的值和基于风如何以及从哪里通过转子的参数。

对于一些涡轮机而言，并且似乎是由增加的转子尺寸引起的，已经看到这种误差更加明显。在风向传感器测量到的相对风向的值太高的情况下，这种误差可能导致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，除了转子在风中的非最佳定位之外，这种偏航还导致偏航部件上的大幅度增加的磨损。

为了校正这种影响，已经提出使用附近的参考测量值，如METmast或LIDAR，然后将由参考给出的相对风向与来自转子后面的风向传感器的测量值进行比较。然后，可以通过由涡轮机上的风传感器测量到的风向与参考测量值之间的传递函数来校正测量到的风向。然而，已经发现这种传递函数与涡轮机类型和转子尺寸非常相关。甚至可能还存在涡轮机之间以及地点之间的变化。因此，生成这种传递函数既很耗时又很昂贵，因为它需要用于风力涡轮机的所有不同变体的附近的METmast或LIDAR。

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，其消除或减少已知控制方法中的一些上述问题。

因此，本发明的实施方式的目的是，通过提供一种改善偏航和降低风力涡轮机转子错位的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的一些或全部上述缺点。

另一个目的是建立风向校正参数而无需来自任何附近的METmast或LIDAR的测量。