[發明專利]風輪機及控制風輪機的控制方法

無效

• 申請號: 201210182318.7
• 申請日: 2012-06-04
• 公開（公告）號: CN102808722A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 馬特奧·卡薩扎;阿默代奧·薩巴汀;京特·斯托克納
• 申請（專利權）人: 威力克有限公司
• 主分類號: F03D1/00
• 分類號: F03D1/00;F03D1/06;F03D7/04;F03D11/00
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

技術領域

本發明涉及一種風輪機。具體地，本發明涉及一種包括用于控制風輪機的控制系統的風輪機，并涉及一種用于控制風輪機的方法。

背景技術

通常，風輪機包括豎直支撐結構；位于該支撐結構頂部的機艙（nacelle）；旋轉地裝配至機艙的轉子，并且，該轉子包括輪軸（hub）、旋轉地裝配至輪軸的多個葉片、以及用于調節葉片的螺旋角（pitch?angle，槳距角）的多個螺旋執行機構。通常，根據基于一個或多個測量控制參數（例如風速、風向等）的控制策略來控制風輪機。因此，用于控制風輪機的操作的控制系統通常連接至一個或多個傳感器，每個傳感器被布置為測量特定的周圍條件，例如風速。然而，物理參數（例如風速）的測量常常受到風輪機的干擾，并且僅在一定程度上是可靠的。例如，風速傳感器通常位于機艙上并受到轉子的干擾，并且，風速傳感器不能沿著轉子掃過的區域檢測差異。

通過傳統傳感器取得（retrieve）的信息的通常較差的可靠性會損害風輪機的良好控制。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種可簡單且良好地控制的風輪機。

根據本發明，提供了一種風輪機，其包括：轉子，可圍繞轉子軸線旋轉，且具有圍繞葉片軸線旋轉地裝配至輪軸的多個葉片和用于調節葉片的螺旋角的多個螺旋執行機構；制動器，由制動執行機構控制，用于停止轉子；旋轉電機，連接至轉子；換流器（inverter），用于控制旋轉電機；以及控制系統，其包括被構造為檢測每個葉片的變形的多個圖像反射測量裝置，并且該控制系統被構造為，根據通過多個圖像反射測量裝置取得的變形，發射用于選擇性地控制螺旋執行機構、制動執行機構和換流器中的至少一個的控制信號。

由圖像反射測量裝置取得的與轉子的所有葉片相關的可靠信息允許取得與轉子相關的幾種操作參數。此信息變得非常有價值，以便良好地控制風輪機。

根據本發明的一個優選實施方式，每個圖像反射測量裝置位于一葉片內，并包括光源、至少兩個沿著葉片軸線隔開以反射光的反光鏡、以及用于檢測圖像的照相機。

對于每個葉片，這種布置允許取得與每個葉片的至少兩個部分有關的相關信息。有利地，反光鏡沿著葉片軸線隔開，并位于離轉子軸線給定距離處；在每個葉片中，反光鏡以相同的間隔和離轉子軸線相同的距離分布。

因此，每個葉片的靜態和動態變形可以與其他葉片的靜態和動態變形進行明顯比較。

根據本發明的一個優選實施方式，每個葉片包括根部、中間部分和頂部，頂部具有被構造為當與葉片軸線成橫向地對頂部加載時有利于頂部相對于中間部分扭曲的結構；葉片在中間部分中設置有至少一個反光鏡并在頂部中設置有至少一個反光鏡。

當施加至頂部的負載超過給定值時，每個葉片的頂部可自動地扭曲。頂部中的反光鏡可發現此事件的出現以及相對于中間部分和相對于根部的扭曲程度，以允許評估葉片的螺旋角的進一步調節。

根據另一優選實施方式，轉子的每個葉片設置有至少一個致動空氣動力學表面，例如樞轉地連接至葉片的結構并沿著頂部的后緣延伸的副翼。

致動空氣動力學表面的調節允許改變負載沿著葉片的分布。特別地，致動空氣動力學表面被積極地（positively）致動，并且，與圖像反射測量裝置的另一反光鏡相關，以允許控制致動空氣動力學表面的位置。

根據一個變型，在葉片結構上安裝附加的反光鏡，使得加強桿離致動空氣動力學表面非常近，以便取得通過致動空氣動力學表面的致動產生的效果。

根據本發明的一個優選實施方式，控制系統包括：多個圖像處理單元，其發射一組與葉片中的反光鏡的位置相關的位置信號；以及信號處理單元，被構造為運行處理整組位置信號或這組位置信號的子集的多個程序并發射所述控制信號。

特別地，將控制系統被構造為獲得其他信號，例如與轉子的轉速相關的速度信號；所述程序包括轉子不平衡檢測程序，該不平衡檢測程序被構造為在從這組位置信號和速度信號得到的振蕩信號的基礎上檢測轉子軸線相對于轉子軸線的標稱位置的偏移。

根據本發明的第二方面，提供了一種用于控制風輪機的操作的控制方法。