[发明专利]用于减小风力涡轮机中转子负载的系统及方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及风力涡轮机，且更具体地涉及一种用于 在检测到叶片倾斜故障和反转矩损失(如电网异常)时有效降低风力涡 轮机中的转子负载的方法及装置。

背景技术

近年来，风力涡轮机作为一种对环境安全且相对便宜的替 代能源，受到了日益增加的关注。随着对其关注的增长，人们已做出 了相当大的努力来研制可靠且高效的风力涡轮机。

通常，风力涡轮机包括具有多个叶片的转子。转子安装在 外壳或机舱内，该外壳或机舱位于桁架式塔架或管状塔架的顶部。公 用级风力涡轮机(即，设计成用来将电力提供到公用电网上的风力涡轮 机)可具有大型转子(例如，直径为八十米或更大)。这些转子上的叶片 将风能转换成驱动一个或多个发电机的转动转矩或转动力，发电机通 过齿轮箱可旋转地联接到转子上。齿轮箱可用来逐步提升用于发电机 的涡轮转子固有的低转速，以有效地将机械能转换成输入到公用电网 中的电能。有些涡轮机采用直接联接到转子上的发电机而并未使用齿 轮箱。

诸如电池的备用电源，设置在转子叶片调整系统中，并在 电网出现故障时直接应用于叶片调整驱动器，从而保证一直有动力供 给叶片调整驱动器。如果触发了通常要求受辅助驱动的叶片倾斜的紧 急停机，则所有叶片就开始以同样快的倾斜速率朝向顺桨倾斜。

至少一些公知的风力涡轮机可包括众多制动系统，以满足 安全要求。例如，至少一些公知的风力涡轮机包括盘式制动器，以有 助于克服全风力转矩而使风力涡轮机转子停机；以及储存能量源，例 如液压蓄能器、储存的弹簧能量、电容器和/或电池，以能够在动力故 障期间进行制动。

对于风力涡轮机，最严重的情况之一是发电机所提供的反 转矩损失(如电网连接损失)并结合有其中的一个叶片未能朝向顺桨倾 斜。倾斜故障会引起叶片不对称，而反转矩损失会引起高转子速度。 这两种情况的结合会在转子中引起较大的空气动力不平衡，其可在风 力涡轮机的一些构件中，特别是在塔架顶部(例如，桨毂、主轴承、主 机架等)，产生很高的负载。因此，就需要在检测与反转矩损失相关联 的叶片倾斜故障期间最大限度地减小这些很高的负载对风力涡轮机 构件的影响。

发明内容

简而言之，一种用于对包括制动器和联接到转子上的至少 一个转子叶片的风力涡轮机进行制动的方法，该方法包括如下步骤： 检测反转矩损失； 响应检测到的反转矩损失而控制至少一个转子叶片的倾斜角； 检测至少一个转子叶片的叶片倾斜故障；以及 施加制动器来减慢转子。

在本发明的另一个方面，一种用于对包括联接到转子上的 至少两个转子叶片的风力涡轮机进行制动的方法，该方法包括如下步 骤： 检测反转矩损失； 响应检测到的反转矩损失而控制至少两个转子叶片的倾斜角； 检测其中至少一个转子叶片的叶片倾斜故障；以及 响应在其中至少一个转子叶片中检测到的叶片倾斜故障而改变 所有运行的转子叶片的倾斜角变化速率。

在本发明的又一个方面，一种构造成用以联接到电网上的 风力涡轮机系统包括：包含至少一个转子叶片的转子；联接到转子上 的制动器；叶片倾斜促动器；以及联接到叶片倾斜促动器上的处理器， 其中，该处理器构造成用以检测电网中的电网异常和在至少一个转子 叶片中的叶片倾斜故障。

附图说明

本发明的这些及其它特征、方面和优点在结合附图来理解 下列详细描述时，将变得更为清楚，所有附图中相似的标号表示相似 的零件，在附图中：

图1为示范性风力涡轮机的示范性实施例的透视图。

图2为图1中所示风力涡轮机的一部分的局部剖切透视图。

图3为用于图1和图2中所示风力涡轮机的控制系统的示 范性实施例的方框图。

图4为示出用于图1和图2中所示风力涡轮机的制动方法 的示范性实施例的流程图。

图5为示出图4中所示方法的一部分的实例的曲线图。