[發明專利]確定漿距角偏移信號和控制渦輪機轉子頻率的方法和系統

有效

• 申請號: 201210018604.X
• 申請日: 2012-01-20
• 公開（公告）號: CN102606394A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: T.埃斯本森;G.赫格
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 薛峰

技術領域

本發明涉及確定漿距角（pitch?angle）偏移信號以及控制風力渦輪機轉子的轉子頻率以用于速度回避控制的方法和系統。具體地，本發明涉及一種用于確定漿距角偏移信號以便控制風力渦輪機轉子的轉子頻率的方法和系統，以避免轉子頻率或轉子頻率的諧波與渦輪機的振動模式的諧振頻率一致。

背景技術

US?4,700,081公開了一種用于變速風力渦輪機的速度回避邏輯，其中發電機轉矩（或發電機功率）以一種相對于風速來操縱轉子尖端速度的方式被控制。具體地，轉矩命令信號（或功率參考）被提供至變換器，以便控制送到電網的功率流，因此控制AC發電機中的氣隙轉矩，以用于控制發電機轉矩。

US?2009/0292397?A1公開了一種用于衰減風力渦輪機中塔架振動的方法和設備，其中轉子旋轉速度被控制，使得避開臨界轉子速度。具體地，增大功率參考值，使得功率參考值和轉子速度兩者都再次在旋轉速度離開臨界窗口的點上遵循最佳曲線。

不過，已經注意到用于控制轉子頻率的常規方法可能不夠準確，在特定條件下可能不工作，或者甚至（具體地，在低風力條件下或者在縮減過程中）可能是不可行的。

對確定漿距角偏移信號以便控制風力渦輪機轉子的轉子頻率的方法和系統可能存在需求，以及存在對控制風力渦輪機轉子的轉子頻率的方法的需求，其中至少已經克服了上述問題中的一些問題。具體地，可能存在對確定漿距角偏移信號的方法和系統以及用于控制風力渦輪機轉子的轉子頻率的方法的需求，其中減少了關于風力渦輪機的振動模式的諧振頻率和轉子頻率或轉子頻率的諧波的沖突的問題。

發明內容

此需求可以通過根據獨立權利要求的主題來滿足。本發明的有利實施例由從屬權利要求描述。

本發明提供了用于變速風力渦輪機的速度回避控制的方法和系統，其中所述方法和系統使用漿距角偏移信號，以便控制風力渦輪機的轉子頻率。

根據一個實施例，提供了一種用于確定漿距角偏移信號以便控制風力渦輪機轉子的轉子頻率的方法，其中特別地，所述漿距角偏移信號是代表漿距角偏移的信號，它特別地可是這樣一個信號，該信號可與默認漿距角信號一起計算出總漿距角信號，總漿距角信號具體是漿距角偏移信號和默認漿距角信號的和；特別地，所述控制可以是調整、適配、影響和/或調節；特別地，所述風力渦輪機包括風力渦輪機塔架、安裝在塔架頂上的機艙，可旋轉地支撐于機艙內的轉子和機械耦連到轉子軸以在轉子或（發電機）軸旋轉時產生電能的發電機；特別地，所述轉子包括安裝一個或多個轉子葉片的旋轉軸，使得轉子葉片在垂直于轉子的旋轉軸的轉子平面上延伸；特別地，所述轉子頻率例如是按角速度測量的，單位為每分鐘轉數（RPM），轉子頻率代表或指示了轉子速度、發電機速度或發電機頻率，其中發電機機械耦連到轉子，轉子和發電機之間可以提供齒輪，或者如在直接驅動渦輪機中，轉子和發電機之間并不提供齒輪。所述方法包括獲得指示轉子（或機械耦連到轉子的發電機或機械耦連到轉子的其它任何組件）運動的運動量（例如轉子或耦連到轉子的發電機的旋轉速度或旋轉頻率），其中特別地，所述獲得包括測量運動量，將測量的運動量轉換成表示運動量的電信號和/或傳送接收或傳送表示運動量的電信號；特別地，所述運動是旋轉，具體由旋轉速度或旋轉頻率表示）；基于所述運動量（這使得漿距角偏移信號取決于運動量，特別是取決于轉子頻率或發電機頻率）來確定漿距角偏移信號（具體是表示相對于安裝在轉子上的轉子葉片的標準或默認漿距角的期望漿距角偏移的電信號），使得漿距角偏移信號適于（適合或適合于，特別是被計算）用來調節葉片漿距角，其中特別地，所述確定包括導出、計算、通過處理運動量獲得、通過使用計算機程序計算，其中確定步驟可以具體包括生成例如形式為電信號的漿距角偏移信號；特別地，所述調節即改變；特別地，被調節的葉片漿距角可以是一個或多個，其中轉子上可能安裝幾個葉片例如3個葉片，共同的（相同的）漿距角偏移可應用于所有葉片，但也可能有單獨的葉片漿距。葉片漿距角指示了轉子葉片相對于轉子的旋轉平面被調節或旋轉的旋轉量，其中葉片漿距角定義為旋轉平面和葉片橫截面弦之間的角度，其中不同的葉片漿距角表示葉片繞葉片縱軸旋轉的不同方位，其中具體地葉片漿距角可定義為旋轉平面和葉片輪廓的弦之間的角度，弦是連接安裝于轉子上的轉子葉片的葉片橫截面（翼型）的前緣和尾緣的直線，具體使得葉片的縱軸垂直于旋轉軸，以便控制（具體包括管理、影響、調節或適應）轉子頻率（或發電機頻率或轉子速度或發電機速度）以便降低轉子在臨界運動區中的時間跨度，具體是一個時間范圍或許多時間范圍的和，具體在臨界運動區中轉子或發電機可以激勵渦輪機具體是渦輪機塔架的振動模式，該激勵具體是在轉子的頻率或轉子頻率或發電機頻率與渦輪機振動模式的諧振頻率一致時。