[发明专利]风力涡轮机叶片的分段式附加构件的控制

说明书

本发明涉及风力涡轮机，并且涉及用于控制风力涡轮机的叶片(6)的空气动力学特性的方法和装置(10)，叶片(6)包括预确定数量的附加构件(17)，所述附加构件(17)由对应的微调致动器致动，以改变叶片(6)的空气动力学特性，其中，每个微调致动器被配置成使附加构件(17)保持在预确定第一位置和预确定第二位置中。控制装置(10)被配置成确定待保持在预确定第一位置处的第一数量的附加构件(17)，并且确定待保持在预确定第二位置处的第二数量的附加构件(17)。

技术领域

本发明涉及风力涡轮机。特别地，本发明涉及用于控制风力涡轮机的叶片的空气动力学特性的方法和装置，其中，每个叶片包括分段式附加构件。

得知活动附加装置的激活程度（状态）是非常重要的，因为其对于叶片空气动力学以及由此整体涡轮机负载展现高度影响。如果不知道所述状态，则不可能预测所述影响，并且这使负载的模拟、控制策略设计和风力涡轮机的审批过程复杂化。

已经建议改变附加构件的激活程度，并且然后使用模拟反馈，以提供活动附加构件的状态。此方法要求位于叶片中的传感器。然而，对于传感器，叶片是非常差的环境，因为其对于用于转子旋转的高力、叶片移动/变形、温度和湿度变化以及严重雷击风险必须是可靠的。因此，无传感器解决方案是优选的。

发明内容

可需要用于叶片的空气动力学特性的无传感器控制的装置、方法和风力涡轮机。此需要可由根据独立权利要求的主题满足。本发明如从属权利要求中阐述地进一步扩展。

根据本发明的第一方面，控制装置被配置成控制风力涡轮机的叶片的空气动力学特性，叶片包括预确定数量的附加构件，所述附加构件由对应的微调致动器致动，以改变叶片的空气动力学特性，其中，每个微调致动器被配置成使附加构件保持在预确定第一位置和预确定第二位置中。控制装置被配置成确定待保持在预确定第一位置处的第一数量的附加构件，并且确定待保持在预确定第二位置处的第二数量的附加构件。有利地，活动附加构件操作，而没有关于其位置的反馈。以数字开/关的方式实现了在完全打开与完全关闭之间的快速过渡，用于每个附加构件，以在已知空气动力学的情况下操作。另一优点是良好限定的空气动力学响应以及活动附加构件的非常简单的控制，而在叶片中不需要任何反馈传感器。

优选地，预确定第一位置是附加构件的关闭位置，并且预确定第二位置是附加构件的打开位置。更优选地，控制装置被配置成在微调激活信号的基础上选择第二数量的具体附加构件，所述微调激活信号基于目标转子或发电机速度参考而确定。

即，微调激活信号可由控制转子速度的转子速度控制器或一些其它控制器目标计算。微调激活信号可为从0到1的信号，其中，0将导致无附加构件被激活，并且1将导致所有附加构件被激活。例如，在其之间的数字将导致以附加构件数量、对于转子转矩的影响（考虑变化的操作参数）、对于转子推力的影响（考虑变化的操作参数）的任一比例激活附加构件。

根据本发明，叶片的活动附加构件划分成多个更小附加构件，可使用数字开/关的方法而单独控制所述多个更小附加构件。如果信号为开，则活动附加构件完全打开。如果信号为关，则活动附加构件完全关闭。完全打开指的是具有已知空气动力学影响的打开位置。同样地，完全关闭对应于具有已知空气动力学影响的关闭位置。

在完全关闭与完全打开之间的位置处，例如以比确切的打开位置更低的确定性得知空气动力学影响。由此，叶片失速可为未知或不确定的。如果在完全打开与完全关闭之间的过渡发生得足够快，则未知空气动力学影响的作用在过渡期间变得不明显。可按小于六秒至十秒的时间实现快速过渡。

优选地，控制装置进一步被配置成基于微调激活信号与目标微调效率参考之间的差而控制叶片的俯仰角。目标微调效率参考可为指示附加构件的期望效率水平的信号。例如，在高风速下，期望的是，俯仰激活控制装置控制叶片俯仰角，使得活动附加构件具有50%的效率水平。