[发明专利]风力涡轮机控制

说明书

提供了一种控制风力涡轮机（100）的操作的方法。该风力涡轮机包括转子（110）、发电机（105）和至少一个热量产生部件（105、130、140）。该方法包括获得热量产生部件（105、130、140）的温度；以及确定热量产生部件（105、130、140）的温度预定升高的存在；并且当确定存在预定的温度升高时，控制发电机（105）的旋转速度，以便增加发电机（105）的旋转速度，同时不增加发电机（105）的电功率输出或同时以比发电机的旋转速度的增加更小的比例来增加发电机（105）的电功率输出，以便降低发电机（105）中的电流水平。

技术领域

本发明涉及一种控制风力涡轮机的操作的方法，该风力涡轮机包括转子、发电机和至少一个热量产生部件。本发明还涉及相应的风力涡轮机控制单元、风力涡轮机以及用于控制风力涡轮机的计算机程序。本发明尤其涉及一种用于限制热量产生部件的温度升高的方法和控制单元。

背景技术

风力涡轮机可以包括许多在电能输送期间由于电能损失而产生热量的部件，例如风力涡轮机的将风力涡轮机的转子提供的机械能转换为电能的发电机，或者转换电能使得其适合于馈送到电网中的转换器。风力涡轮机可以包括另外的部件，例如连接在转换器和电网之间的变压器，其也产生热量并且可能需要冷却。发电机、转换器和变压器形成了风力涡轮机的电力传动系统的一部分。此外，可在电力传动系统的其它部件中产生热量，例如在另外的功率调节器、功率电缆、总线条等中。

在较高的环境温度下，风力涡轮机部件的冷却变得更加困难。这样的状况可能导致电力传动系统的部件过热。常规的风力涡轮机可包括保护系统，该保护系统防止由于过热而损坏此类部件。常规的保护系统会关闭风力涡轮机的操作，以停止产生热量并保护部件不受损坏。这种解决方案具有以下缺点：停止生产能量，从而将更少的电能传递给消费者，从而导致风力涡轮机的操作者的相应收入损失。

为了避免这些不利影响，文献EP 2 309 122 A1提出了一种用于在高热负荷下控制风力涡轮机的方法，其中，基于这种部件的温度与温度设定点的比较来控制风力涡轮机的输出功率。该方法允许功率产生适应于部件温度，并且通过减小输出功率，减少了由于电损耗引起的发热，并且部件的实际温度可以保持在相应部件的设定点温度以下。通过调节风力涡轮机转子的转子叶片的桨距角来减小输出功率，使得更少的风能被传递到转子叶片并转换成机械能，从而减少了由风力涡轮机产生的功率的量。通常，当减小风力涡轮机的功率输出时，转子速度也会降低，从而降低了长期疲劳负荷（例如，叶片上的周期性重力负荷或齿轮和轴承上的磨损）以及避免了叶片的前缘腐蚀。

期望在不减少由风力涡轮机产生的功率的量的情况下保护这种风力涡轮机部件免于过热。特别地，期望在确保风力涡轮机的部件在安全温度限制内操作的同时，保持由风力涡轮机产生的功率的量。同样在环境温度升高或冷却系统中发生故障的情况下，也希望避免削减向消费者输送的功率。

发明内容

因此，本发明的目的是减轻以上概述的至少一些缺点，并改善对风力涡轮机的控制。特别地，本发明的目的是在限制风力涡轮机部件的温度升高的同时保持功率输出或提供风力涡轮机的功率输出的更少的减小。

该目的通过独立权利要求的特征来实现。从属权利要求描述本发明的实施例。

根据本发明的实施例，提供了一种控制风力涡轮机的操作的方法，所述风力涡轮机包括转子、发电机和至少一个热量产生部件。该方法包括获得热量产生部件的温度并确定热量产生部件的温度的预定升高的存在。在确定存在预定的温度升高时，控制发电机的旋转速度，以便在不增加发电机的功率输出的同时增加发电机的旋转速度。特别地，可以控制发电机的旋转速度，以便减小发电机转矩，并且从而减小发电机中的电流水平。在以小于发电机的旋转速度的增加的比例增加发电机的电功率输出的同时，还可以增加发电机速度，以减小发电机中的电流水平。以较小的比例增加发电机输出也会降低发电机转矩。