[发明专利]检测和控制回转振荡的风力涡轮机方法

说明书

本发明涉及一种用于检测和控制风力涡轮机的叶片的回转振荡的方法。回转振荡的检测基于指示叶片振荡的测量信号，以及基于回转振荡频率将测量信号从测量框架旋转变换到至少一个目标框架。旋转变换包括相对于转子旋转方向的向后旋转变换方向或向前旋转变换方向。该控制基于从旋转变换后的测量信号获得的振荡分量，其中该振荡分量指示在向后旋转方向和/或向前旋转方向上的回转振荡。

技术领域

本发明涉及检测风力涡轮机中的振荡，特别是涉及检测风力涡轮机的叶片中的回转振荡以及基于这种振荡控制风力涡轮机。

背景技术

风力涡轮机的叶片可能会被激发而以回转模式振荡。用于检测回转模式的现有方法可能是不足够的，例如不能足够快地检测到振荡，然后调用控制动作来减少振荡。已知的是通过FFT方法来检测振荡。然而，这样的方法可能太慢，以致于不能在振荡增加到不可接受的振幅之前开始控制动作。因此，需要改进用于检测叶片振荡的方法。

出于不同的目的(像是减少边缘方向的载荷、风力涡轮机叶片和其他风力涡轮机部件的生产成本)，减少用于制造风力涡轮机叶片的材料量将是有益的。但是，减少材料量可能会导致叶片刚度降低。降低的叶片刚度可能会促进叶片的回转振荡的生成。因此，还需要用于检测叶片振荡的改进方法，以实现用于叶片制造的材料量的减少。

发明内容

本发明的目的是改进对风力涡轮机中的叶片振荡的检测。本发明的另一目的是改进风力涡轮机的控制方法，特别是提高风力涡轮机的寿命和/或生产能力的控制方法。本发明的又一目的是使得能够以降低的材料消耗来进行风力涡轮机叶片的叶片制造。

在本发明的第一方面，提供了一种用于控制风力涡轮机的方法，所述风力涡轮机包括具有两个或更多个叶片的转子，所述方法包括：

-获得指示至少一个叶片的叶片振荡的测量信号，其中所述测量信号在所述风力涡轮机的测量框架(frame)中获得，

-基于所述至少一个叶片的关注频率，将所述测量信号或其衍生信号从所述测量框架旋转变换到至少一个目标框架，以获得旋转变换后的信号，其中所述至少一个目标框架相对于所述转子的旋转频率以所述关注频率旋转，并且其中所述旋转变换包括相对于转子旋转方向的向后旋转变换方向或向前旋转变换方向，

-基于所述旋转变换后的信号，获得所述叶片振荡作用在相对于所述转子旋转方向的向后旋转方向或向前旋转方向上的至少一个叶片振荡分量，以及

-基于所述叶片振荡分量来控制所述风力涡轮机。

从测量框架到目标框架的旋转变换基于关注频率(例如叶片的预期振荡频率)。因此，关注频率被用于确定不同时刻的角度，使得测量结果(例如叶片力)可以被变换到以与叶片振荡相同的频率旋转的目标框架。在目标框架中，可以将变换后的信号处理为可用于控制风力涡轮机的信号分量。

有利地，该方法并不基于计算上需要的FFT方法，而是基于旋转变换和滤波，从而可以非常快速地检测到可能的叶片振荡。

此外，该方法使得能够检测到叶片振荡在向前旋转方向或向后旋转方向或可能地在这两个方向上的特定旋转方向。

基于叶片振荡分量控制风力涡轮机可以是可选功能，因为所述至少一个叶片振荡分量本身可以用于控制风力涡轮机以外的其他目的(例如用于累积的叶片疲劳评估)。

该方法可以用于不同的关注频率，使得可以获得针对不同频率的叶片振荡分量。