[发明专利]控制风力涡轮机包括控制偏转或其它参数的系统和方法

说明书

优先权要求

本申请要求于2011年2月11日提交的申请号为61/442，135发明名称为“用于风力涡轮机的控制器”的美国临时申请的优先权，以及于2011年2月11日提交的申请号为61/442，136发明名称为“用于控制风力涡轮机的偏转或其它参数的系统和方法”的美国临时申请的优先权，在此通过引用将其全部内容并入本文。

技术领域

本发明的实施例通常涉及一种可再生能源系统及风力涡轮机，尤其涉及一种用于风力涡轮机的控制器；以及用于控制风力涡轮机的偏转或其它参数的的系统和方法。

背景技术

风力发电指的是通过一个风力涡轮机将风力转换为可利用的能量，例如电力或电能。通常，风力涡轮机包括连接至转子的多个叶片，该转子可旋转地连接至发电机。在叶片(转子)由吹入的风产生旋转时，产生电能。

虽然存在许多不同的设计，涡轮机可以分为转子水平地安装的水平轴风力涡轮机(HAWT)和转子垂直地安装的垂直轴风力涡轮机(VAWT)。大型风力涡轮机，以及在一些例子中包括了数百个风力涡轮机的风电场，可以连接到主电网从而将其输出为大型社区供电；而较小的风力涡轮机适合在一些偏远的地区，例如偏远小镇以及农场提供本地电力。在风力涡轮机设计领域中，技术使得风力涡轮机能够最佳地利用可用的风力且增加电力输出，从而鼓励风电的总体采用量，并致力于创造更清洁的环境。

通常，风力涡轮机通过一个控制器进行操作，控制器控制风力涡轮机在特定的风情况下如何进行操作。例如，在一个水平轴风力涡轮机中控制器可利用关于当前风向的信息使风力涡轮机叶片旋转或偏转进入风中；或可以利用关于当前风速的信息来调整风力涡轮机叶片的角度从而在低风速下有更好的性能，或在高风速下降低损坏的可能性。

许多控制器，尤其在较小的风力涡轮机中，实质上是机械结构的，其利用风力涡轮机自身的当前信息来控制风力涡轮机和叶片的操作，包括将风力涡轮机叶片旋转到入风中。然而，更多的精密控制器可以对新型和当前的风力涡轮机设计提供更加有效的操作，并且具有更多精密控制技术。这些都是本发明实施例将涉及的领域。

发明内容

本发明公开了一种用于风力涡轮机的控制器。根据一个实施例，涡轮机的多个基本操作参数中的每一个能够被测量以提供涡轮机操作参数，该涡轮机操作参数包括涡轮机当前参数以及涡轮机操作极限值。控制器自身的关键操作参数同样被监控。外部/周围的测量装置或传感器用于提供关于环境整体的测量结果，例如外部/周围的风数据或其它外部数据。涡轮机操作参数被控制器逻辑采用以计算测得的能量产量，即关于涡轮机当前能量输出的指示。外部/周围测量结果被空制器逻辑采用以计算估计的能量产量，即关于涡轮机在当前环境条件下应产生的能量输出的指示。通过比较这些指示来提供有用的反馈，例如诊断和/或效率。根据一个实施例，控制器还可以采用信息从而自动地进行调节或控制涡轮机。根据一个实施例，该控制器包括嵌入的服务器，其接入经过本地局域网络或因特网，并使得能够访问全部的涡轮机操作参数和信息，并用于提供该信息用于远程监控、维护和支持服务。一个或多个涡轮机的信息可以经由用户接口，例如Web页面来提供。

本发明还公开了一种用于控制风力涡轮机中偏转或其它参数的系统和方法。据一个实施例，涡轮机的多个基本操作参数中的每一个可以被测量以提供涡轮机操作参数，该涡轮机操作参数包括涡轮机当前参数以及涡轮机操作极限值；而外部/周围的测量装置或传感器用于提供关于环境整体的测量结果，例如外部/周围的风数据或其它外部数据。该信息可以用于以更加有效的方式控制风力涡轮机中偏转或其它参数。根据一个实施例，控制器监测风速在一个采样区间中的分布，然后执行成本/收益分析来确定是否执行偏转调节。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的风力涡轮机环境的图示，其包括控制器。

图2示出根据本发明的一个实施例的风力涡轮机的控制器的图示。

图3示出根据本发明的一个实施例的使用风力涡轮机控制器的方法的流程图。

图4示出根据本发明的一个实施例的偏转调节优选模型。

图5示出根据本发明的一个实施例的可用电力/偏转电力分析。

图6示出根据本发明的一个实施例的风速分布柱状图或图表。

图7示出根据本发明的一个实施例的可以控制偏转或其它参数的风力涡轮机环境。

图8示出根据本发明的一个实施例的使用风力涡轮机控制器用于控制偏转或其它参数的方法的流程图。

具体实施方式