[發明專利]用于在風力渦輪機中增加能量捕獲的裝備和方法

有效

• 申請號: 200910149202.1
• 申請日: 2009-05-27
• 公開（公告）號: CN101592118A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發明（設計）人: L·威特金德;R·維里普蘭;M·斯泰德勒
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F03D1/00
• 分類號: F03D1/00;F03D9/00;F03D7/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 陳江雄;曹 若

技術領域

本發明大體上涉及風力渦輪機，且更具體地涉及一種用于 增加能量捕獲的方法。具體而言，本發明涉及控制風力渦輪機葉片轉 速以增加能量捕獲量。

背景技術

近年來，風力渦輪機作為一種對環境安全且相對便宜的替 代能源，受到了日益增加的關注。隨著對其增長的關注，人們已做出 了相當大的努力來研制可靠且高效的風力渦輪機。

通常，風力渦輪機包括具有多個葉片的轉子。轉子安裝在 外殼或機艙上，該外殼或機艙位于桁架式塔架或管狀塔架的頂部。公 用級風力渦輪機(即，設計成用來將電力提供到公用電網上的風力渦輪 機)可具有大型轉子(例如，長度為三十米或更大)。此外，風力渦輪機 通常安裝在高度至少為60米的塔架上。這些轉子上的葉片將風能轉 換成驅動一個或多個發電機的轉動轉矩或轉動力，發電機可通過齒輪 箱可旋轉地聯接到轉子上。齒輪箱逐步提升用于發電機的渦輪轉子固 有的低轉速，以有效地將機械能轉換成輸入到公用電網中的電能。

在正常工作期間，具有精密復雜控制系統的風力渦輪機通 過主動的葉片傾斜控制來保持恒定的速度和動力。風力渦輪機控制的 初步設計可使用諸如IEC?61400的標準。在控制構造中，標準化的環 境條件，如平均風速、湍流強度或空氣密度為用于設計的基礎。IEC 標準限定了將風力渦輪機設計加以分類的少量不同的“類型等級”，以 用于范圍更寬的環境條件。因此，標準的控制器構造不能處理可安裝 風力渦輪機的所有類型的場地位置。

例如，一些風力渦輪機場地包括更為有利的環境條件，其 相比于設計條件給予到實際風力渦輪機上的應力更小。在這些場地， 有可能采用本申請，在不損壞風力渦輪機構件的情況下使用較高的平 均轉子速度來提升風力渦輪機性能。

因此，需要一種用于操作風力渦輪機的方法，其容許通過 響應于測得的或計算出的工作參數來控制轉子速度從而增加能量捕 獲。

發明內容

本發明的一個方面包括一種用于操作風力渦輪機的方法。 該方法包括提供具有變速控制系統的風力渦輪機，該控制系統具有初 始轉速設定點。從一個或多個傳感器上獲得至少兩個工作參數。響應 于工作參數來確定大于初始轉速設定點的調整轉速設定點。控制系統 利用調整的轉速設定點而進行配置。

本公開內容的另一個方面包括具有變速控制系統的風力渦 輪機。控制系統具有初始轉速設定點。風力渦輪機還包括布置和設置 成用以獲得至少兩個工作參數的至少一個傳感器。控制系統響應于工 作參數利用大于初始轉速設定點的調整轉速設定點而有選擇地進行 配置。

本發明的又一個方面包括具有多個風力渦輪機的風力發電 站(wind?plant)。各風力渦輪機均包括變速控制系統。控制系統具有初 始轉速設定點。至少一個傳感器布置和設置成用以獲得至少兩個工作 參數。控制系統響應于工作參數利用大于初始轉速設定點的調整轉速 設定點而有選擇地進行配置。風力發電站還包括中央監測站。中央監 測站配置成用以響應于外部請求而有選擇地容許控制系統進行調整。

通過優選實施例的如下更為詳細的描述并結合以舉例的方 式對本發明原理進行圖解的附圖，本發明的其它特征和優點將更為清 楚。

附圖說明

圖1為風力渦輪機的示范性構造的示圖。

圖2為圖1中示出的示范性風力渦輪機構造的機艙的剖切 透視圖。

圖3為用于圖1中所示的風力渦輪機構造的控制系統的示 范性構造的方框圖。

圖4為根據本公開內容的實施例的示范性方法的過程流程 圖。

圖5為根據本公開內容的另一實施例的示范性方法的過程 流程圖。

可能的話，在全部附圖中將用相同的參考標號表示相同或 相似的零件。

具體實施方式

參看圖1，公開了一種根據本發明的示范性風力渦輪機100。 風力渦輪機100包括安裝在高塔架104頂上的機艙102，圖1中僅示 出了塔架的一部分。風力渦輪機100還包括風力渦輪轉子106，轉子 106包括附接到旋轉漿轂110上的一個或多個轉子葉片108。盡管圖1 中所示的風力渦輪機100包括三個轉子葉片108，但并不存在對本發 明所需轉子葉片108數量的特定限制。塔架104的高度基于本領域中 所公知的因素和條件來選擇。