[发明专利]用于在增加安全性的情况下控制风力涡轮机的方法

说明书

公开了用于在增加安全性的情况下控制风力涡轮机的方法。一种用于控制风力涡轮机的方法，包括：一种具有至少一个转子叶片和用于转动至少一个转子叶片的至少一个桨距驱动器的风力涡轮机，该风力涡轮机包括控制器，控制器分析风力涡轮机是否发生第一错误情况或第二错误情况，并且控制器适于：用第一错误过程对在没有第二错误情况下的第一错误情况作出反应；用第二错误过程对在没有第一错误情况下的第二错误情况作出反应；用不同于第一错误过程和不同于第二错误过程的第三错误过程对在第一错误和第二错误同时发生时的错误情况作出反应。

技术领域

本发明大体上涉及对在错误情况下的风力涡轮机的控制。

发明背景

例如，风力涡轮机被用于将动能转换成电能。风力涡轮机基本上包括转子，转子包括可旋转轮毂、至少一个转子叶片、容纳发电机和通常容纳变速箱的机舱。机舱可旋转地安装在塔架上，使得根据风的方向，机舱可以旋入风中，以使得至少一个转子叶片直接面向风。目前，风力涡轮机的主导设计有三个转子叶片。特别是在高功率风力涡轮机中，每个转子叶片包括被配置为使每个转子叶片围绕其俯仰轴旋转的桨距调整机构。通过使转子叶片围绕其俯仰轴旋转，围绕叶片流动的风所产生的升力以及因而轮毂的旋转速度可被控制。

对风力涡轮机的控制相当复杂，以致通常用于控制风力涡轮机的控制器是软件控制的。作用于风力涡轮机的功率相当高，使得错误的命令不仅可能破坏风力涡轮机，而且如果风力涡轮机解体，其则对在风力涡轮机处或其内工作的人员的健康和生命是威胁，甚至对邻居或临时旁观者也是威胁。

发明概述

因此，本发明的目的是增加风力涡轮机的安全性，特别是增加风力涡轮机的功能安全性。系统的功能安全性被定义为：系统响应于其输入来正确地运行，输入包括可能的操作员错误的安全管理、硬件故障和环境变化。

该目的通过具有至少一个转子叶片和用于转动至少一个转子叶片的至少一个桨距驱动器的风力涡轮机实现，该风力涡轮机包括控制器，控制器分析风力涡轮机是否发生第一错误情况或第二错误情况，并且控制器适于：

用第一错误过程对在没有第二错误情况下的第一错误情况作出反应；

用第二错误过程对在没有第一错误情况下的第二错误情况作出反应；

用不同于第一错误过程和不同于第二错误过程的第三错误过程对在第一错误和第二错误同时发生下的错误情况作出反应。

在本发明的另一方面中，第一错误情况是用于控制桨距驱动器的桨距电动机的旋转变压器(resolver)的故障，以及第二错误情况是用于测量同一桨距驱动器的转子叶片的位置的叶片编码器的故障。如果针对同一桨距驱动器同时发生旋转变压器和叶片编码器的故障，对错误的反应的错误过程是以下中的至少一项：中断对桨距电动机的电力供应；阻止用于该桨距电动机的控制信号；接合制动器阻止该转子叶片的运动；请求所有其他桨距驱动器达到中立位置。

在本发明的另一方面中，一旦检测到错误情况，即使错误可能已经消失，但仍然维持该错误情况。这将避免以下情况：错误发生过且通过错误过程进行缓解使得错误消失，但是一旦在正常情况下再次运行桨距驱动器电动机，错误就将会再次发生。这增加了风力涡轮机的安全性，因为它避免了风力涡轮机遭遇相同的错误情况且损害可能更加严重的情况的第二次发生。

在本发明的另一方面中，对其特征在于旋转变压器发生故障的错误情况的反应是，桨距驱动器电动机被切换到自感测模式，在该模式中，其通过感测其自身的电流供应来控制其速度。

在本发明的另一方面，其中错误情况的特征在于叶片编码器的故障，转子叶片的位置根据来自用于同一桨距驱动器的旋转变压器的数据来计算。

在本发明的另一方面，其中，错误情况是紧急电力备用系统的故障，对该错误情况的反应是将转子叶片转动到中立位置。