[發(fā)明專利]變漿距風(fēng)力渦輪機的操作方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110463137.7
• 申請日: 2011-12-09
• 公開（公告）號: CN102536650A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: W·卡巴茨克;H·羅赫霍爾茨;J·比克邁爾
• 申請（專利權(quán)）人: 德國恩德能源有限公司
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標事務(wù)所 11038
• 代理人: 劉志強

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種變漿距風(fēng)力渦輪機的操作方法，其中發(fā)電機轉(zhuǎn)矩設(shè)定值M是基于發(fā)電機或轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n來設(shè)定。基于轉(zhuǎn)速n的設(shè)定值M的設(shè)定規(guī)則具有當發(fā)生從部分負荷模式轉(zhuǎn)變到額定額定負荷模式的轉(zhuǎn)變點。在額定負荷模式下，通過調(diào)整槳距角，針對轉(zhuǎn)變點的設(shè)定值M₃控制轉(zhuǎn)速n₃。

背景技術(shù)

在DE10109553B4中已知一種用于控制具有電動發(fā)電機的風(fēng)力渦輪機的操作方法，其使用風(fēng)力渦輪機所在地的空氣密度數(shù)據(jù)。在該操作方法中，一個控制單元控制風(fēng)力渦輪機的發(fā)電機，該控制單元處理空氣密度數(shù)據(jù)，并基于空氣密度數(shù)據(jù)來調(diào)整發(fā)電機的性能參數(shù)。在所述方法中，風(fēng)力渦輪機的位置海拔高度需要被考慮進來，較低的空氣密度被考慮到功率曲線中。這樣，由風(fēng)力渦輪機產(chǎn)生的功率(與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和具有特定的葉端速度比相關(guān)聯(lián)的功率)被相應(yīng)地調(diào)整，也就是說該功率被減少，這樣發(fā)電機轉(zhuǎn)矩就不能超過由于控制單元提供的激磁功率由發(fā)電機形成的轉(zhuǎn)矩。總的來說，該目標是通過功率曲線確保高效并從風(fēng)能中得到最大數(shù)量的能量。

從EP1939445A2中可知一種用于高海拔位置的功率曲線計算方法。在此，功率系數(shù)C_P與葉端速度比λ之間的關(guān)系被認為是決定功率輸出P與風(fēng)力速度V之比的基礎(chǔ)。

從EP1918581A2中可知，當空氣溫度下降到低于設(shè)定值時，風(fēng)力渦輪機的輸出功率也會下降。功率下降的原因是在溫度低于零下20℃的時候，風(fēng)力渦輪機運行需要不同的負荷計算。

考慮到空氣密度對風(fēng)力渦輪機的產(chǎn)出的影響，應(yīng)該認識到在變漿距風(fēng)力渦輪機中，空氣狀況的改變會導(dǎo)致空氣動力學(xué)的失速效應(yīng)，并且伴隨著不期望的流體分離。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個目的是提供一種改進的變漿距風(fēng)力渦輪機的操作方法，考慮到其位于空氣密度降低的地方，當規(guī)定發(fā)電機轉(zhuǎn)矩設(shè)定值，同時避免不期望的轉(zhuǎn)子槳葉的失速效應(yīng)產(chǎn)生。

根據(jù)本發(fā)明，所述目的通過權(quán)利要求1所述的方法包含的特征來實現(xiàn)。優(yōu)選的實施例包含在以屬權(quán)利要求中。

本發(fā)明的操作方法包括變漿距風(fēng)力渦輪機的運行操作，發(fā)電機或轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n的真實值由發(fā)電機轉(zhuǎn)矩M的設(shè)定值確定。大體上，在風(fēng)力渦輪機的運行中，部分負荷模式和額定負荷模式之間需要區(qū)別對待。在部分負荷模式中，發(fā)電機轉(zhuǎn)矩的設(shè)定值隨著轉(zhuǎn)速的增加而增加。在額定負荷模式中，在設(shè)定值M₃處通過調(diào)整槳距角來控制轉(zhuǎn)速n₃。

從部分負荷模式到額定負荷模式的轉(zhuǎn)變發(fā)生在轉(zhuǎn)變點，該轉(zhuǎn)變點由轉(zhuǎn)速n₃的值和發(fā)電機轉(zhuǎn)矩的設(shè)定值M₃來定義。根據(jù)本發(fā)明，該轉(zhuǎn)變點的值是基于當前空氣密度值來確定，伴隨著下降的空氣密度引起轉(zhuǎn)速n₃的增加和/或發(fā)電機轉(zhuǎn)矩設(shè)定值M₃的降低。這使得有可能產(chǎn)生，伴隨著空氣密度的下降，風(fēng)力渦輪機可以繼續(xù)有效率地運行，而且在較高轉(zhuǎn)速和較低發(fā)電機轉(zhuǎn)矩的情況下穩(wěn)定控制并無故障。依據(jù)本發(fā)明的操作方法，額定負荷模式在轉(zhuǎn)變點的發(fā)電機轉(zhuǎn)矩M₃受到影響。通過采用額定負荷模式首先起作用的轉(zhuǎn)速n₃和通過采用發(fā)電機轉(zhuǎn)矩設(shè)定值M₃，避免了空氣動力學(xué)的失速效應(yīng)的發(fā)生。

為了更好的避免不期望的失速效應(yīng)發(fā)生在轉(zhuǎn)子槳葉上，在部分負荷模式下槳距角已經(jīng)優(yōu)選地被調(diào)整到最小槳距角。轉(zhuǎn)子槳葉然后變化成由在最小槳距角上的空氣密度所表現(xiàn)的額定負荷模式。

在優(yōu)選的實施例中，風(fēng)力渦輪機從部分負荷模式到額定負荷模式的轉(zhuǎn)變基于空氣密度而變化多樣。同時，轉(zhuǎn)子槳葉在部分負荷模式中是預(yù)設(shè)槳距的，這樣通過進入額定負荷模式，轉(zhuǎn)子槳葉不會接收到來自風(fēng)力的可能最大功率。

根據(jù)本發(fā)明方法的優(yōu)選改進，最小槳距角值也是基于空氣密度而選定。在此方式中，有可能的是，在轉(zhuǎn)子葉片進入到預(yù)定負荷模式時確定最小槳距角。

在更進一步的實施例中，在考慮到濕度值ψ的情況下，當前空氣密度ρ是基于測量所得的空氣溫度T和空氣壓力p而確定的。相關(guān)的濕度能對空氣密度造成并不明顯的影響，特別是當風(fēng)力渦輪機安裝在高環(huán)境溫度的地區(qū)時，在那里空氣可以保持大量的水分濕度，和在山嶺或丘陵地區(qū)，其形成云層，霧氣或類似物。

在優(yōu)選實施例中，空氣濕度值ψ是基于時刻或季節(jié)而確定。可以選擇地是，也較可能地在風(fēng)力渦輪機上測量該濕度值。