[发明专利]风力涡轮机及其控制方法

权利要求书

1.一种风力涡轮机，其特征在于，所述风力涡轮机包括叶片、机舱、设置在机舱中的发电机、设置在机舱上的风速测速仪、设置在机舱下部的偏航系统、主控制器、变流器、转矩控制器模块以及偏航控制模块，其中，

风速测速仪测得风速信号和风向信号，并将风速信号和风向信号输入到主控制器，主控制器将当前电机功率与额定功率进行比较，并执行如下控制操作：

如果电机功率在额定功率以下，则计算当前时刻与上一时刻的风向信号偏差，通过偏航控制模块控制偏航系统基于该风向信号偏差使叶片对准风向；根据风速和风力涡轮机的最优尖速比，设定风力涡轮机的转速，并通过转矩控制模块控制变流器将发电机调节到所设定的转速，从而将电机功率控制在对应风速下的最优功率；

如果电机功率在额定功率以上，则根据风速、偏航角度以及额定功率的对应关系获得该风速以及额定功率对应的偏航角度，根据该偏航角度以及风向信号通过偏航控制模块控制偏航系统，使叶片逐步偏离风向；转矩控制模块根据转矩与功率的关系获得额定功率对应的转矩，通知变流器调整发电机的转矩，将电机功率控制额定功率。

2.如权利要求1所述的风力涡轮机，其中，所述风速测速仪为激光雷达测速仪。

3.如权利要求2所述的风力涡轮机，其中，所述激光雷达测速仪设置在机舱顶部的中轴线处。

4.如权利要求1-3中任一项权利要求所述的风力涡轮机，其中，在根据获得的偏航角度和风向信号控制偏航系统逐步偏航的过程中，对偏航角度进行动态调整。

5.如权利要求1-3中任一项权利要求所述的风力涡轮机，其中，风速信号和风向信号是设定时间段内的平均风速信号和平均风向信号。

6.一种控制风力涡轮机的方法，所述风力涡轮机包括叶片、机舱、设置在机舱中的发电机、设置在机舱上的风速测速仪、设置在机舱下部的偏航系统、主控制器、变流器、转矩控制器模块以及偏航控制模块，所述方法包括如下步骤：

风速测速仪测得风速信号和风向信号，并将风速信号和风向信号输入到主控制器，主控制器将当前电机功率与额定功率进行比较；

如果电机功率在额定功率以下，则偏航控制模块计算当前时刻与上一时刻的风向信号偏差，控制偏航系统基于该风向信号偏差使叶片对准风向；转矩控制模块根据风速和风力涡轮机的最优尖速比，设定发电机的转速，并控制变流器将发电机调节到所设定的转速，从而将电机功率控制在对应风速下的最优功率；

如果电机功率在额定功率以上，则偏航控制模块根据风速、偏航角度以及额定功率的对应关系获得该风速以及额定功率对应的偏航角度，根据该偏航角度以及风向信号控制偏航系统，使叶片逐步偏离风向；转矩控制模块根据转矩与功率的关系获得额定功率对应的转矩，控制变流器调整发电机的转矩，将电机功率控制额定功率。

7.如权利要求6所述的方法，其中，所述风速测速仪为激光雷达测速仪。

8.如权利要求7所述的方法，其中，所述激光雷达测速仪设置在机舱顶部的中轴线处。

9.如权利要求7或8所述的方法，其中，在根据获得的偏航角度和风向信号控制偏航系统逐步偏航的过程中，对偏航角度进行动态调整。

10.如权利要求7或8所述的风力涡轮机，其中，风速信号和风向信号是设定时间段内的平均风速信号和平均风向信号。