[發明專利]用于調整風輪機偏航角的系統和方法

有效

• 申請號: 201110436565.0
• 申請日: 2011-12-13
• 公開（公告）號: CN102536661A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: C·哈格;F·M·比約克;D·門克
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F03D7/04
• 分類號: F03D7/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李強;譚祐祥

技術領域

本發明大體上涉及風力發電領域，特別涉及到一種用于調整風輪機偏航的系統和方法。

背景技術

至少一些已知的風輪機包括固定在塔筒上的機艙。所述機艙包括通過軸連接到發電機的轉子裝置。在現有的轉子裝置中，多片轉子葉片自轉子延伸而出。所述轉子葉片朝向一定方向定向，這樣穿過轉子葉片的風就會使轉子轉動、并使轉子軸轉動，從而驅動發電機發電。至少一些已知的機艙包括用于控制轉子相對于風向的角度的偏航系統。

至少一些已知的風輪機包括位于機艙的頂部的用于感測風向的傳感器。至少一些已知的傳感器位于轉子的下風處。在現有風輪機的運行過程中，風向會在風穿過轉子時改變。由于風向已改變，因此感測到的風向與擊打到轉子時的實際風向不同。

至少一些現有的偏航系統是根據感測到的風向調整風輪機偏航的。

由于感測到的風向與實際風向不同，因此現有的偏航系統可能未將機艙與實際風向對準。機艙的未對準可能會導致現有的風輪機受到因偏航誤差而造成的負載增加(例如負載不對稱)的影響，從而導致風輪機部件的疲勞循環次數顯著增加。隨著風輪機部件的磨損程度趨于嚴重，風輪機的效率也會降低。

發明內容

本發明提供了一種調整風輪機的偏航角的方法和系統，所述風輪機包括以可轉動方式連接到塔筒的機艙。

其中，所述方法包括：將偏航驅動裝置連接到所述機艙，以調整所述機艙相對于風向的方向；從連接到所述風輪機的第一傳感器向控制系統傳送至少一個指示所述風輪機的運行條件的第一監控信號；所述控制系統至少部分依據所述第一監控信號計算所述機艙相對于風向的偏航角；以及至少部分依據計算得出的偏航角運行所述偏航驅動裝置調整所述機艙的偏航。所述方法進一步包括：確定計算得出的偏航角是否與預定義的偏航角不同；以及在計算得出的偏航角與預定義的偏航角不同時運行所述偏航驅動裝置以調整所述機艙的偏航。

本發明的方法進一步包括：從連接到所述偏航驅動裝置的第二傳感器向所述控制系統傳送至少一個指示所述偏航驅動裝置的扭矩負載的第二監控信號；以及至少部分依據所述第一監控信號和所述第二監控信號計算所述偏航角。當感測到的扭矩負載與預定義的扭矩負載不同時確定計算得出的偏航角與預定義的偏航角不同。

本發明所述偏航裝置包括一個連接到偏航電機的電力轉換器裝置，所述方法進一步包括：從第二傳感器向所述控制系統傳送至少一個指示從所述電力轉換器裝置向所述偏航電機施加的電力負載的第二監控信號；以及至少部分依據所接收到的第二監控信號計算所述偏航驅動裝置的扭矩負載。在確定計算得出的扭矩負載大于預定義的扭矩負載時運行所述偏航驅動裝置。

本發明用于風輪機的偏航系統包括：連接到所述機艙的偏航驅動裝置，所述偏航驅動裝置配置成圍繞偏航軸轉動所述機艙；連接到所述風輪機的第一傳感器，所述第一傳感器配置成感測所述風輪機的運行條件并生成至少一個指示所述運行條件的第一監控信號；以及一個控制系統，其以通信方式連接到所述傳感器以從所述第一傳感器接收所生成的第一監控信號，所述控制系統配置成依據所接收到的第一監控信號計算所述機艙相對于風向的偏航角。

本發明偏航系統進一步包括連接到所述偏航驅動裝置的第二傳感器，所述第二傳感器配置成感測所述偏航驅動裝置的扭矩負載、并向所述控制系統傳送至少一個指示感測到的扭矩負載的第二監控信號，所述控制系統配置成依據所述第一監控信號和所述第二監控信號計算所述偏航角。所述控制系統有效地連接到所述偏航驅動裝置，所述控制系統配置成在確定計算得出的偏航角與預定義的偏航角不同時運行所述偏航驅動裝置。所述控制系統可進一步配置成運行所述偏航驅動裝置調整所述機艙的偏航，直至計算得出的偏航角與預定義的偏航角大致相等。所述控制系統也可配置成在確定感測到的扭矩負載大于預定義的扭矩負載時確定計算得出的偏航角與預定義的偏航角不同，或者，所述控制系統配置成在確定感測到的扭矩負載與預定義的扭矩負載不同時運行所述偏航驅動裝置。

所述偏航驅動裝置包括一個連接到偏航電機的電力轉換器裝置，所述偏航系統包括第二傳感器，所述第二傳感器配置成感測從所述電力轉換器裝置向所述偏航電機施加的電力負載，并向所述控制系統傳送指示所述電力負載的第二監控信號，且所述控制系統配置成至少部分依據所接收到的第二監控信號計算所述偏航驅動裝置的扭矩負載。所述控制系統進一步配置成在確定感測到的電力負載與預定義的電力負載不同時運行所述偏航驅動裝置調整所述偏航角。