[发明专利]风力发电系统以及相关的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电系统和相关的控制方法。

更具体地说，本发明涉及一种风力发电系统，该系统包括：机舱；围绕一轴线相对于机舱旋转的旋转组件；以及用于探测旋转组件的角速度的角速度探测装置。

背景技术

风力发电系统包括：轮毂；安装到轮毂的多个叶片；以及包括定子和转子的电机。

在实际使用中，风吹在叶片上以使轮毂围绕轴线旋转，并由此将风的动能传送到轮毂；并且轮毂的旋转被传送到电机，具体地说传送到与轮毂连接且随着轮毂围绕轴线旋转的转子。

轮毂、叶片和转子限定旋转组件。

必须探测旋转组件的角速度以控制风力系统。更具体地说，必须探测转子的角速度以控制与电机耦接的逆变器、和/或以控制叶片相对于风的斜度(pitch)、和/或以计算系统的功率系数、和/或以监控系统操作和效率、和/或以保持在最大角速度以内。

最通常用于风力系统中的角速度探测装置是编码器，编码器有不同类型。最常用的是增量式编码器和绝对式编码器，它们包括光电探测器或近程式传感器。

增量式编码器和绝对式编码器包括圆盘，圆盘的侧面具有布置在至少一个圆中的至少一连串孔；以及用于探测孔的装置。圆盘固定至旋转组件，并且孔探测装置固定至机舱。

增量式编码器圆盘具有至少一连串相同间距的孔，并且孔探测装置包括位于圆盘旁边的至少一个近程式传感器，或者位于圆盘任一侧上的至少一个光源和至少一个光电探测器。

当圆盘旋转时，孔探测装置探测所述孔并且产生指示圆盘行进的角距离以及角速度以及由此的旋转组件行进的角距离以及角速度的信号。

一些增量式编码器具有至少两个近程式传感器或者至少两个光电探测器以及布置在至少两个圆中的孔，并且所述增量式编码器探测圆盘的旋转方向。

另一方面，在绝对式编码器中，孔以给定的布局不均匀地布置在至少两个圆中，并且孔探测装置包括至少两个光电探测器或者至少两个近程式传感器。绝对式编码器处理来自近程式传感器或者光电探测器的信号以确定相对于固定参照物的角位置。

在直接传送风力系统中使用编码器的一个问题在于，编码器需要很大的圆盘固定到旋转组件。

在一些直接传送风力系统中，转子和轮毂是中空的，直接地相互连接，并且具有允许工作人员进入内部以便维护或检修的内径。在这种情形中，使用编码器要求具有固定到旋转组件且足够大以允许容易进入的圆盘，这提出了两个问题：圆盘自身的重量、以及孔形成的精确度，后者影响确定角速度的准确性。而且，编码器对于由叶片造成的振动很敏感；并且孔易受污物堵塞，由此减损孔探测装置的可靠性。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种风力系统，该风力系统装备有角速度探测装置，所述角速度探测装置被设计为用于消除现有技术的缺点。

根据本发明，提供了一种风力发电系统，该系统包括：机舱；旋转组件，该旋转组件围绕一轴线相对于机舱旋转；以及角速度探测装置，该角速度探测装置用于探测所述旋转组件的角速度；所述风力系统的特征在于，所述角速度探测装置包括至少一个传感器，该至少一个传感器与所述旋转组件一起围绕轴线旋转，并且提供与角速度相关的至少一个信号。

在一个优选实施方式中，旋转组件包括：轮毂；安装至所述轮毂的至少一个叶片；以及连接至所述轮毂的转子。

在另一优选实施方式中，传感器固定至所述转子。

本发明的另一个目的是提供一种控制风力系统的方法，该方法被设计为消除现有技术的缺点。

根据本发明，提供了一种控制风力发电系统的方法；该风力系统包括：机舱、相对于该机舱围绕一轴线旋转的旋转组件、以及与旋转组件一起围绕所述轴线旋转的至少一个传感器；并且该方法的特征在于包括通过传感器获取与旋转组件的角速度相关的信号的步骤。

附图说明

下面将通过例子，参考附图来描述本发明的一个非限定性实施方式，在附图中：

图1示出了根据本发明一个实施方式的风力发电系统的局部剖面侧视图，为了清楚起见部分被移除；

图2示出了图1细节的较大比例的局部剖面侧视图，为了清楚起见部分被移除；

图3示出了图1细节的局部剖面示意性立体图，为了清楚起见部分被移除；

图4示出了本发明另一个实施方式的较大比例的局部剖面侧视图，为了清楚起见部分被移除。

具体实施方式

图1中的附图标记1表示风力发电系统。

在示出的实例中，系统1是角速度可变的、直接传送风力系统。