[发明专利]使风力涡轮机免于由于桨距系统故障而过载的系统和方法

说明书

本发明的主题是“使风力涡轮机免于由于桨距系统故障而过载的系统和方法”。一种用于使风力涡轮机免于在操作期间由故障引起的过载的方法包括借助于控制器从风力涡轮机的桨距系统的多个桨距控制机构接收多个桨距信号，桨距系统被配置成使安装到风力涡轮机的转子的可旋转轮毂的多个转子叶片围绕相应的桨距轴线旋转。此外，方法包括确定作为多个桨距信号的函数的桨距系统的共同桨距速率。方法还包括定义随风力涡轮机的速度参数而变化的最小桨距速率阈值。此外，方法包括接收风力涡轮机的第一速度参数。另外，方法包括将共同桨距速率与用于第一速度参数的最小桨距速率阈值进行比较。因此，方法包括基于比较来控制风力涡轮机。

技术领域

本公开通常涉及风力涡轮机，并且更特别地涉及用于操作风力涡轮机以使风力涡轮机免于由其桨距系统中的故障引起的过载的系统和方法。

背景技术

风力被认为是目前可用的最清洁、最环境友好的能源之一并且风力涡轮机在这方面已经获得了增长的关注。现代风力涡轮机通常包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱以及一个或多个转子叶片。机舱包括耦合至齿轮箱并且耦合至发电机的转子组件。转子组件和齿轮箱被安装到位于机舱内的底座支撑框架上。一个或多个转子叶片利用已知的翼型原理来捕获风的动能。转子叶片以旋转能的形式传送动能，以便使将转子叶片耦合至齿轮箱的轴转动，或者如果没有使用齿轮箱的话，则使将转子叶片直接耦合至发电机的轴转动。发电机然后将机械能转换成电能，电能可被传送至容纳在塔架内的转换器和/或变压器并且随后被部署给公用电网。

在操作期间，为风力涡轮机提供动力的风的速度可以改变。风力涡轮机可因此包括桨距系统，所述桨距系统具有多个桨距调整机构（即，每个转子叶片一个桨距调整机构）以调整单独的转子叶片围绕桨距轴线（pitch axis）的桨距。在正常操作期间，桨距调整机构从涡轮机控制器接收桨距命令。对于低于风力涡轮机的额定阈值的风速，涡轮机控制器可以计算单独的转子叶片的期望桨距，以便最大化给定风速下产生的功率。对于高于风力涡轮机的额定阈值的风速，涡轮机控制器可以计算单独的转子叶片的期望桨距，以便将推力产生减少到低于指定的设计极限。

然而，如果桨距调整机构中的一个或多个桨距调整机构经历了故障或软件故障，则桨距系统可以将会使风力涡轮机过载的方式来继续使转子叶片变桨（pitching therotor blades）。备选地，其他涡轮机部件中的故障可导致控制器向精细桨距发送桨距命令，同时转子转速被认为是高的。

因此，本领域持续地寻求解决上述问题的新的且改进的系统和方法。因此，本公开目的在于用于操作风力涡轮机以使风力涡轮机免于由其桨距系统中的故障引起的过载的系统和方法。特别地，本公开目的在于考虑了定义桨距速率阈值时的灵活性的、用于共同桨距速率监督的系统和方法。

发明内容

将在下面的描述中部分地阐述发明的方面和优势，或者发明的方面和优势根据描述可以是显而易见的，或者通过发明的实施可以获知发明的方面和优势。

在一个方面，本公开目的在于一种用于使风力涡轮机免于在操作期间由故障引起的过载的方法。方法包括借助于控制器从风力涡轮机的桨距系统的多个桨距控制机构接收多个桨距信号，桨距系统被配置成使安装到风力涡轮机的转子的可旋转轮毂的多个转子叶片围绕相应的桨距轴线旋转。此外，所述方法包括借助于控制器确定作为多个桨距信号的函数的桨距系统的共同桨距速率。方法还包括借助于控制器定义随风力涡轮机的速度参数而变化的最小桨距速率阈值。此外，方法包括借助于控制器接收风力涡轮机的第一速度参数。另外，方法包括借助于控制器将共同桨距速率与用于第一速度参数的最小桨距速率阈值进行比较。因此，方法包括借助于控制器基于比较来控制风力涡轮机。

在实施例中，方法包括借助于多个传感器测量多个桨距信号。在一个实施例中，多个桨距信号可以包括多个桨距速度信号。

在备选实施例中，多个桨距信号可包括多个桨距位置信号。在这样的实施例中，方法可包括确定多个桨距位置信号中的每个桨距位置信号的导数以获得多个桨距速度信号。另外，方法还可包括对多个桨距位置的导数进行滤波以减少噪声。