[发明专利]针对风力涡轮转子叶片的改进极端负载控制的系统及方法

权利要求书

1.一种用于减小作用在风力涡轮的至少一个转子叶片上的负载的方法，所述方法包括：

经由处理器计算所述至少一个转子叶片的挥舞弯矩；

经由所述处理器计算所述至少一个转子叶片的摆振弯矩；

经由所述处理器根据所述至少一个转子叶片的挥舞弯矩和摆振弯矩计算所述至少一个转子叶片的叶根弯矩的平均负载包络；

经由所述处理器根据所述至少一个转子叶片的叶根弯矩的平均负载包络以及未来负载估计来计算所述至少一个转子叶片的叶根弯矩的总负载包络；以及

当所述总负载包络高于某个阈值时，经由所述处理器实施控制动作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算所述挥舞弯矩进一步包括：根据作用在所述风力涡轮的转子上的等效推力和所述至少一个转子叶片的总长度来计算所述挥舞弯矩。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：根据推力、转子半径和一个或多个处理器变量来计算作用在所述转子上的等效推力，所述一个或多个处理器变量包括桨毂负载传感器测量值、d-q坐标力矩或所述推力施加在所述至少一个转子叶片上所在的空气动力学位置中的至少一个。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算所述摆振弯矩进一步包括根据以下参数中的两个或更多个来计算所述摆振弯矩：所述至少一个转子叶片的质量、由于重力引起的加速度、所述至少一个转子叶片的重心的位置、桨毂连接距离、低速轴机械转矩、转子半径、转子旋转相对于时间的偏导数，以及转子惯性。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述挥舞弯矩和所述摆振弯矩来计算所述叶根弯矩的平均负载包络进一步包括将所述挥舞弯矩和所述摆振弯矩的平方求和，并且计算平方和的平方根。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括经由至少一个滤波器对所述叶根弯矩的平均负载包络进行滤波。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，经由所述至少一个滤波器对所述叶根弯矩的平均负载包络进行滤波进一步包括：经由两个陷波滤波器来对所述叶根弯矩的平均负载包络进行滤波。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述两个陷波滤波器由传递函数表征，所述传递函数包括所述陷波滤波器的增益衰减、阻尼因子和目标频率。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括通过根据推力相对于风速和转子速度的一个或多个偏导数、所述至少一个转子叶片的有效长度以及行进时间来计算所述叶根弯矩的未来负载包络以预测所述叶根弯矩的未来负载估计，所述行进时间等于针对在所述风力涡轮的任何转子叶片上的极端叶根弯矩事件为了向叶片平面的下游行进以确保随后的转子叶片不受影响所需的最短时间，有效叶片长度对应于空气动力推力的施加产生给定叶根弯矩所在的位置。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括根据在所述至少一个转子叶片中的任何转子叶片已经历所述极端叶根弯矩事件之后由风向所述风力涡轮的转子的下游行进的距离和估计的风速来计算所述行进时间。