[发明专利]校准风力涡轮机的偏航系统

说明书

技术领域

本发明涉及风力涡轮机以及用于校准风力涡轮机的偏航系统的方法和装置。另外，建议了相符的计算机程序产品和计算机可读介质。

背景技术

操作中的风力涡轮机并非总是经受垂直于转子平面的风。当风力涡轮机的转子平面（其也被称为航向（heading））不垂直于风时，效率将降低。因此，实际风力涡轮机包括被设计成自动调整其航向（例如，将转子平面旋转成垂直于进入的风）或相对于风维持一定角度以使涡轮机转子的表面积（“偏航”）最大化的偏航系统。

通常地，偏航系统是机舱的一部分，所述机舱可参与偏航运动（即，经由至少一个偏航轴承可旋转地安装在塔架的顶部上）。转子附接于机舱的逆风侧。转子经由传动系联接到装纳在机舱内侧的发电机。转子包括中央转子毂和多个叶片，所述叶片安装于转子毂并从转子毂径向地延伸，从而限定转子平面。

对于风力发电厂操作员而言，知道转子平面的实际位置或方向或者相应风力涡轮机的航向是重要的，所述平面或航向与机舱的实际位置或方向相关联。机舱的实际方向也被称为偏航方向或偏航位置，或相对于预先限定的方向（例如，基本方向）被称为偏航角。替代性地，偏航角可以被限定为机舱相对于进入的风的方向的方向。

图1以示意性俯视图示出风力涡轮机100关于众所周知的方位基点或罗经点（在图1的背景中被指示为罗经盘）的示例性情形。转子毂120安装在机舱110的逆风侧处，所述转子毂120包括限定转子平面140的多个叶片130。根据图1的情形，风力涡轮机100的实际偏航方向150（其也被称为“罗经航向”），即，机舱110的实际方向指向基本方向“东北”或“NE”。如图1中示例性地示出的，绝对偏航角“θ偏航角”相对于朝向基本方向“北”或“N”的风力涡轮机参考实际偏航方向150。绝对偏航角θ偏航角由箭头160指示，其中，θ偏航角 = 45°。

关于偏航方向的信息是用于分析关于风力涡轮机的数据或执行扇形件（sector）管理控制的常用基础，其中所述扇形件管理控制比如例如：

– 关于风型的现场风测绘和历史数据收集，

– 通过避免在噪音生成过度的风向中操作来限制风力涡轮机噪音，

– 自动减缩（curtailment）和调节处于可能存在显著的风湍流的偏航角下的风力涡轮机，

– 针对在日间的某些时间和某些偏航角下的附近居民或商户预防阴影闪烁/光污染，

– 远程手动控制风力涡轮机偏航位置，

– 有效测试及风力涡轮机功率曲线确认，或

– 在有冰情况期间当维修组靠近时安全地定位转子。

为了确定例如绝对偏航角，风力涡轮机可装备有偏航编码器，所述偏航编码器测量相对于静止物体（比如，例如固定于地平面处的地基的塔架）的相对偏航方向。通常，在风力涡轮机安装结束之后通过确定参考偏航方向或参考偏航角来校准偏航编码器（也被称为“初始校准”）。

在一些情形中，由于应用粗略的估计或经验法则以确定作为用于偏航角校准的基础或参考的基本方向，因此偏航角的初始校准是不正确的或较不准确。

偏航角校准不准确的另一原因是风力涡轮机安装基于包括强大的永磁体的设计，从而消除了应用磁罗经以确定偏航方向或偏航角的可能性。作为另一个通常的缺点，磁罗经本身包括不准确性，特别是在位于高地理纬度的安装设施处。

替代性地，已应用基于GPS（全球定位系统）或其它基于卫星的定位系统的罗经来确定风力涡轮机的参考偏航方向。然而，这些系统会需要专用维修组的专业技能，并且维修时间局限于具体测试和测量应用。

更进一步地，前述系统可承受具体偏航位置或偏航方向偏移在风力涡轮机配置（比如，例如软件参数列表）中可以被覆写或删除的风险。还可以存在偏航传感器在损伤维修期间被改变的风险。在这种状况中，可能存在偏航位置未被恰当校准和可能读出错误的偏航位置的风险。

发明内容

因此，目标是克服前述缺点，且具体地提供用于优化风力涡轮机的偏航系统的改进方法。

根据独立权利要求的特征解决该问题。另外的实施例由从属权利要求产生。

为了克服这个问题，提供一种用于校准风力涡轮机的偏航系统的方法，其包括以下步骤：

– 关于风力涡轮机的位置确定真实太阳位置，

– 基于以下各项校准偏航系统：

– 基于真实太阳位置；以及

– 基于涡轮机专用信息。

确定太阳的真实位置意指获取表示太阳在天空中的实际位置的信息。该信息还可表示太阳位置向量，即，表示关于例如风力涡轮机的地理位置朝向真实太阳位置的方向的信息。