[发明专利]风力涡轮机和相关的控制方法

权利要求书

1.一种部分变桨风力涡轮机（100），其用于在高于第一额定风速WS1的风速产生额定输出功率，该风力涡轮机（100）包括：

风力涡轮机塔架（102）；

设于所述塔架（102）顶部的机舱（104）；

设于所述机舱（104）处的可转动的转子轮毂（106）；和

至少两个至少35米长的部分变桨转子叶片(108)，所述叶片（108）在其根端部处安装于所述转子轮毂（106），所述转子叶片（108）包括安装于所述转子轮毂（106）的内叶片段（110a）和可相对于所述内叶片段（110a）俯仰的外叶片段（110b），所述内叶片段（110a）具有用于失速控制的空气动力学叶片的叶型和相关的功率捕获型面，所述外叶片段（110b）具有用于俯仰控制的空气动力学叶片的叶型和相关的功率捕获型面，

其中，当所述外叶片段（110b）相对于所述内叶片段（110a）未俯仰时，所述风力涡轮机（100）用于在WS1产生额定输出功率，

其中，风力涡轮机（100）进一步包括控制装置，其用于俯仰所述外叶片段（110b）脱离风，以在高于WS1的风速降低所述外叶片段（110b）的功率捕获，并降低所述部分变桨叶片（108）根端部处的根部力矩的增长率。

2.根据权利要求1所述的部分变桨风力涡轮机（100），其特征在于，所述内叶片段（110a）设计为在高于或约等于WS2的第二风速进入失速，WS2高于WS1，所述内叶片段（110a）用于为在WS1和WS2之间的增加的风速提供增加的功率捕获。

3.根据权利要求1或2所述的部分变桨风力涡轮机（100），其特征在于，所述内叶片段（110a）设计为在高于或约等于WS2的第二风速进入失速，

其中，所述风力涡轮机（100）进一步包括控制装置，其用于在高于WS1的风速降低所述外叶片段（110b）的功率捕获，从而降低所述部分变桨叶片（100）根端部处的根部力矩，

其中，所述内叶片段（110a）用于为在WS1和WS2之间的风速提供增加的功率捕获，以维持额定输出功率，并且

其中，所述内叶片段（110a）包括第一、第二和第三区域，所述第一区域设计为在所述第二风速WS2进入失速，所述第二区域设计在第三风速WS2a进入失速，所述第三区域设计为在第四风速WS2b进入失速，并且其中，

WS2<WS2a<WS2b。

4.根据权利要求1-3任一权利要求所述的部分变桨风力涡轮机（100），其特征在于，当风速超过上限风速WS3时，所述控制装置进一步用于停止风力涡轮机（100），其中，WS3大于WS2。

5.根据权利要求4所述的部分变桨风力涡轮机（100），其特征在于，当风速从WS2增加至WS3时，所述控制装置用于降低所述风力涡轮机（100）的输出功率。

6.根据权利要求4或5所述的部分变桨风力涡轮机（100），其特征在于，针对在WS1和WS3之间的风速，所述控制装置用于以恒定运转速度运转所述风力涡轮机（100）。

7.根据权利要求4-6任一权利要求所述的部分变桨风力涡轮机（100），其特征在于，所述控制装置用于俯仰所述外叶片段（110b），使得WS2和WS3之间的风速的关于风速的桨距变化率，高于WS1和WS2之间的风速的关于风速的桨距变化率。

8.根据以上任一权利要求所述的部分变桨风力涡轮机（100），其特征在于，所述外叶片段（110b）的表面积大致等于所述内叶片段（110a）的表面积。

9.根据以上任一权利要求所述的部分变桨风力涡轮机（100），其特征在于，所述内叶片段（110a）约为所述部分变桨转子叶片（108）长度的1/3。