[发明专利]使用风流模型控制风力涡轮机的方法

说明书

技术领域

本文大体上涉及用于将风能转变成转矩以便驱动发电机的风力 涡轮机，并且更具体地涉及用于控制风力涡轮机的工作参数的方法及 装置。

背景技术

风力涡轮机作为一种对环境安全且相对便宜的替代能源变得日 益重要。对改善风力涡轮机性能的日益增加的需求激发了对有关有效 控制风力涡轮机的工作参数(例如，风力涡轮机机舱的偏航角和/或至 少一个转子叶片围绕该至少一个转子叶片的纵轴线的桨距角)的一些 努力。

在风力涡轮机中，提供了对转子叶片桨距角的调整，其中，该桨 距角为转子叶片相对于进气流的角度。桨距角的调整是围绕转子叶片 轴线来进行的。此外，可测量风力涡轮机主轴中的变桨力矩(pitching moment)或弯曲力矩，以便提供对于控制的输入。

发明内容

鉴于上文，提供了一种适于控制风力涡轮机的至少一个工作参数 的控制装置，该风力涡轮机包括机舱和具有至少一个转子叶片的转 子，所述控制装置包括：输入装置，其适于输入指示风力涡轮机的环 境数据的信号；估算单元，其适于基于当前获得的环境数据以及基于 先前获得的环境数据来产生至少一个控制信号；以及输出装置，其适 于输出适用于调整风力涡轮机的至少一个工作参数的控制信号。

根据另一个方面，提供了一种风力涡轮机，其包括机舱和具有至 少一个转子叶片的转子，所述风力涡轮机还包括：风传感器单元，其 适于在至少一个转子叶片的至少一个径向位置处测量进风的方向和 速度作为风数据；旋转传感器，其适于检测风力涡轮机转子的旋转位 置；桨距角调整单元，其适于调整至少一个转子叶片的桨距角，以及 包括估算单元的控制装置，该估算单元适于基于当前获得的风数据以 及基于先前获得的风数据来产生至少一个控制信号，其中，该控制信 号适用于调整至少一个转子叶片的桨距角。

根据又一个方面，提供了一种用于控制风力涡轮机的至少一个工 作参数的方法，该风力涡轮机包括机舱和具有至少一个转子叶片的转 子，所述方法包括如下步骤：测量在风力涡轮机位置处的实际环境数 据、储存所测得的环境数据、基于当前获得的环境数据以及基于先前 获得的环境数据来产生至少一个控制信号，以及基于该控制信号来调 整风力涡轮机的至少一个工作参数。

其它的示例性实施例则根据从属权利要求、说明书及附图。

附图说明

在包括参照附图的余下说明中向本领域的普通技术人员更为具 体地阐述了本发明(包括其最佳模式)的完整和能够实现的公开内容， 在附图中：

图1为包括根据典型实施例的控制装置的风力涡轮机的侧视图， 该风力涡轮机具有管状塔架及位于管状塔架顶上的可旋转机舱；

图2为提供在图1中所示风力涡轮机机舱内的传感器和控制单元 的详细视图；

图3描绘了根据典型实施例的控制装置的框图，该控制装置被提 供有来自于数据获取单元的传感器数据并且提供控制信号用于促动 器装置；

图4为示出在图3中所示控制装置的估算单元内的数据流的框 图；

图5示出了对于时间轴上的不同时刻在风力涡轮机转子的一次旋 转期间所获得的数据点；

图6为对于特定时刻在转子叶片的一次旋转期间所获得的数据点 的另一示图；以及

图7为用于控制根据典型实施例的风力涡轮机的至少一个工作参 数的方法的流程图。

零件清单

100风力涡轮机

101转子叶片

102管状塔架

103机舱

104浆毂

105风向

106偏航角

107竖直轴线

108桨距角

109变桨力矩

110旋转传感器

111齿轮箱

112主轴

200数据获取单元

201指示器(pilot tube)传感器

202风向传感器

203风速传感器

204气压传感器

205温度传感器

206湿度传感器

207风速计单元

208变桨力矩检测器

209基于叶片的传感器系统

210基于机舱的传感器系统