[发明专利]用于减轻作用于风力涡轮的转子叶片的负载的系统和方法

权利要求书

1.一种用于减轻作用于风力涡轮的转子叶片的负载的方法，所述方法包括：

经由控制器的状态估计器来确定所述转子叶片的叶片状态估计；

经由所述控制器使用模态分析从所述叶片状态估计重构所述转子叶片的一个或多个负载信号，使得所述一个或多个负载信号包括提前时间；

将所述转子叶片的一个或多个负载信号与负载阈值比较；以及

基于所述比较来实施控制动作，使得由所述一个或多个负载信号提供的所述提前时间允许所述控制动作在所述转子叶片上发生破坏性负载之前实施。

2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述转子叶片的叶片状态估计还包括：

从一个或多个传感器接收与所述转子叶片有关的测量数据；以及

基于所述测量数据来确定所述转子叶片的叶片状态估计。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述一个或多个传感器包括微惯性测量单元(MIMU)、应变仪、加速度计、压力传感器、振动传感器、接近传感器或摄像机传感器中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一个或多个负载信号包括所述转子叶片的叶片末端偏转、叶片弯矩或叶片力中的至少一个。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用所述模态分析还包括确定所述转子叶片的叶片模态响应的速度或偏转。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，确定所述转子叶片的叶片模态响应的速度或偏转还包括使用欧拉-伯努利梁理论。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，确定所述转子叶片的叶片模态响应的速度或偏转还包括：

接收所述转子叶片的测得的末端偏转、对于一个或多个共振模式的所述转子叶片的摆动方向固有频率以及对于所述转子叶片的一个或多个负载信号的增益；

根据所述测得的末端偏转、所述摆动方向固有频率以及对于所述一个或多个负载信号的增益来估计对于所述一个或多个共振模式的所述转子叶片的未来摆动方向叶片末端偏转；以及

根据对于所述一个或多个共振模式的所述转子叶片的未来摆动方向叶片末端偏转来估计未来叶片弯矩。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述增益是水平增益。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，估计对于所述一个或多个共振模式的所述转子叶片的未来摆动方向叶片末端偏转还包括估计对于第一共振模式和第二共振模式的所述转子叶片的未来摆动方向叶片末端偏转。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据对于所述一个或多个共振模式的所述转子叶片的未来摆动方向叶片末端偏转来估计所述未来叶片弯矩还包括：

根据对于所述第一共振模式的所述未来摆动方向叶片末端偏转、对于所述第二共振模式的所述未来摆动方向叶片末端偏转以及一个或多个转换常数来估计所述未来叶片弯矩。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，将所述转子叶片的一个或多个负载信号与所述负载阈值比较还包括将所述未来叶片弯矩与所述负载阈值比较。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，基于所述比较来实施所述控制动作还包括调整所述转子叶片的俯仰角。

13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，调整所述转子叶片的俯仰角还包括下者中的至少一个：

当所述未来叶片弯矩超过所述负载阈值时基于所述一个或多个负载信号中的预期减小来确定对于所述转子叶片的更新的俯仰角极限，或

当所述未来叶片弯矩低于所述负载阈值时允许俯仰角极限指数地衰减到原始俯仰角极限。