[發明專利]用于動力應用的涉及風力渦輪機塔架的系統和方法

有效

• 申請號: 200910137071.5
• 申請日: 2009-04-22
• 公開（公告）號: CN101566136A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發明（設計）人: 師瑞杰;L·C·凱默;C·S·梅亨達爾
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;F03D7/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 周心志;楊松齡

1.一種用于確定風力渦輪機塔架基座的扭矩負載的系統(300)， 所述系統(300)包括控制器(302)，所述控制器(302)構造成：

根據用所述風力渦輪機(100)的轉子(108)上的風力乘以所述風力 渦輪機(100)的有效高度的計算結果來確定風力渦輪機(100)的塔架 (104)的基座(102)的扭矩負載，其中所述有效高度是從所述基座(102) 算起的高度，而風力在該有效高度處作用到所述風力渦輪機(100)上； 并且

生成表示所述扭矩負載的控制信號；

其中，所述計算結果進一步包括加上用所述風力渦輪機(100)的機 艙(106)的水平加速度乘以質量/高度系數的乘積，其中所述質量/高度 系數包括用所述機艙(106)的質量加上所述轉子(108)的質量加上所述 塔架(104)的質量的5％到25％的總和乘以所述風力渦輪機的有效高度 的乘積。

2.根據權利要求1所述的系統(300)，其特征在于，從所述風力 渦輪機(100)的加速度計(304)把所述機艙(106)的水平加速度輸入到所 述控制器(302)中。

3.根據權利要求1所述的系統(300)，其特征在于，所述計算結 果進一步包括加上所述基座(102)的靜扭矩偏移，當在所述轉子(108) 上沒有風力作用并且所述風力渦輪機(100)沒有運動時，所述靜扭矩偏 移等于所述基座(102)的扭矩負載。

4.根據權利要求3所述的系統(300)，其特征在于，所述靜扭矩 偏移基于所述機艙(106)和所述轉子(108)的重心的相對于所述塔架 (104)的水平位置。

5.根據權利要求1所述的系統(300)，其特征在于，所述風力渦 輪機(100)的有效高度是所述轉子(108)的輪轂高度的90％到120％。

6.根據權利要求1所述的系統(300)，其特征在于，所述控制器 (302)構造成：

基于所述轉子(108)的軸上的壓縮力來測量所述轉子(108)上的風 力；或

基于相對于所述機艙(106)的風速、所述轉子(108)的旋轉速度和所 述轉子(108)的葉片(109)的俯仰角來計算在所述轉子(108)上的風力。

7.根據權利要求6所述的系統(300)，其特征在于，

從所述風力渦輪機(100)的包括風速計、光雷達(LIDAR)系統或聲 雷達(SODAR)系統的風速傳感器或估計器(306)把風速輸入到所述控 制器(302)中；

從所述風力渦輪機(100)的轉子速度傳感器或估計器(308)把所述 轉子的旋轉速度輸入到所述控制器(302)中；和

從所述風力渦輪機(100)的俯仰角傳感器(310)把所述轉子(108)的 所述葉片(109)的俯仰角輸入到所述控制器(302)中。

8.根據權利要求1所述的系統(300)，其特征在于，所述控制器 (302)進一步構造成基于所述控制信號確定所述基座(102)的扭矩負載 是否已經到達最大極限值或閾值，并且響應于所述扭矩負載已經到達 所述最大極限值或所述閾值的確定而通過修改或停止所述風力渦輪 機(100)的操作來減小所述基座(102)的扭矩負載。

9.根據權利要求8所述的系統(300)，其特征在于，所述控制器 (302)構造成通過下列步驟來修改或停止所述風力渦輪機(100)的操作：

引起減小所述基座(102)的扭矩負載的、在所述轉子(108)的旋轉位 置中的調節；

引起減小所述基座(102)的扭矩負載的、在所述轉子(108)的旋轉速 度中的調節；或

引起減小所述基座(102)的扭矩負載的、在所述轉子(108)的葉片 (109)的俯仰角中的調節。