[发明专利]带铰接叶片的风力涡轮机的叶片的枢转角控制

说明书

本发明是关于一种用于控制具有可变转子面积的风力涡轮机的方法。风力涡轮机包括具有一个或多个转子叶片(103)的转子，转子叶片(103)以可调节的枢转角(α)铰接布置，其中可变转子面积取决于枢转角，并且其中枢转角可依据枢转致动器(301)提供的可变枢转力(F)进行调节。该方法包括基于与风力涡轮机的实际负载或预测负载相关的输入操作参数确定最大枢转力，基于风力涡轮机的期望操作性能确定期望的枢转力，以及基于期望的枢转力确定要应用于枢转致动器的枢转力设定点，使得枢转力设定点等于或低于最大枢转力。

技术领域

本发明涉及用于控制具有转子的风力涡轮机的方法，其中叶片被铰接以提供可变转子面积，特别地涉及控制这种铰接叶片的枢转角。

背景技术

设置有经由铰链连接到叶片承载结构的风力涡轮机叶片的风力涡轮机允许改变在风力涡轮机叶片和叶片承载结构之间限定的枢转角。因此，可以改变风力涡轮机转子的直径并因此改变转子面积。

因此，转子面积可以在低风速下增加以增加和优化电力生产，而在风能可能足以生产标称风力涡轮机功率的高风速下减小以减小转子面积。

风力涡轮机适应不同风速的灵活性意味着具有相同转子类型的相同类型风力涡轮机可以在具有不同风力条件的不同位置使用。

在不同风力条件下使用相同类型的风力涡轮机的可能性意味着一些风力涡轮机可能比其他风力涡轮机暴露于更高的风致负载。因此，存在风力涡轮机可能暴露于高负载的风险。解决这个问题的一个解决方案是根据最坏的情况来确定风力涡轮机部件的尺寸。但是，这会增加成本。因此，需要改进具有可变转子直径的风力涡轮机，以提高可靠性并降低当这种风力涡轮机在变化的风力条件下使用时风力涡轮机过载的风险。

发明内容

本发明的一个目的是改进具有可变转子直径的涡轮机，诸如改进对转子叶片的枢转角的控制。特别地，一个目的是改进对这种风力涡轮机的控制以提高操作可靠性并降低风力涡轮机暴露于过载的风险。

在本发明的第一方面，提供了一种用于控制具有可变转子面积的风力涡轮机的方法，所述风力涡轮机包括具有一个或多个转子叶片的转子，所述一个或多个转子叶片以可调节的枢转角铰接布置，其中所述可变转子面积取决于所述枢转角，并且其中所述枢转角可依据枢转致动器提供的可变枢转力进行调节，所述方法包括：

-获得与风力涡轮机的实际负载或预测负载相关的输入操作参数，

-基于所述输入操作参数确定最大枢转力，和，

-基于风力涡轮机的期望操作性能确定期望的枢转力，以及

-基于所述期望的枢转力确定要应用于所述枢转致动器的枢转力设定点，使得所述枢转力设定点等于或低于所述最大枢转力。

有利地，通过基于风力涡轮机负载数据确定最大枢转力并根据最大枢转力约束期望的枢转力，可以利用减小转子面积的有限枢转力来控制在变化的负载条件下操作的同一风力涡轮机。以这种方式，可以控制风力涡轮机，使得风致负载保持足够低。

变化的负载条件可以针对在特定位置随着时间在变化的风力条件下操作的同一风力涡轮机，或者变化的负载条件可以针对在不同位置在不同的风力条件下操作的相同类型的不同风力涡轮机。

风力涡轮机的实际负载或预测负载可以是响应于风负载直接生成的负载(即转子推力)。替代地或附加地，负载可以不直接与转子推力相关。例如，风力涡轮机齿轮可能例如由于故障而显示出过平均负载。齿轮负载不是由风负载直接导致的，但是转子面积的减小和由此对齿轮加载的减小可以是有利的，以避免损坏齿轮。

根据一个实施例，风力涡轮机包括一个或多个枢转致动器，所述一个或多个枢转致动器被布置为生成枢转力，并且被布置为使得枢转角依据至少枢转致动器提供的枢转力和响应于转子推力生成的风负载力之间的平衡来获得。