[發明專利]使用自適應參考變量操作風力渦輪機的系統和方法

無效

• 申請號: 201210324562.2
• 申請日: 2012-09-05
• 公開（公告）號: CN102979674A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: T.埃本森;G.霍伊格;R.克里斯納
• 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

本發明涉及一種用于確定風力渦輪機操作變量目標值的布局結構和方法，以及包括該布局結構的風力渦輪機。

背景技術

風力渦輪機可通過對風力渦輪機控制器提供目標設定（也被稱為設定點或參考）而被操作。

在此，所用術語“參考”或“目標設定”的含義如下：風力渦輪機控制器根據一些參考值或目標設定而操作，該參考值或目標設定可典型地為最大功率和最大旋轉速度。“參考”或“目標設定”因而正是控制策略的目標（最大值）。

為了風力渦輪機控制器執行控制策略，控制器向致動器發送控制信號。這些控制信號在傳統上也可被表示成參考，并且主要是“槳距參考”、“扭矩或功率參考”（以及“用于偏航系統的某一控制信號”）。下文中，我們將那些從風力渦輪機控制器發送到致動器（風力渦輪機致動器）的信號稱為“控制信號”，以將這些信號與表示最大值特別是最大功率和最大旋轉速度的“參考”或“目標設定”區別開來。

根據目標設定，風力渦輪機可改變其操作狀態，特別是關于產生功率、旋轉速度、扭矩、生成的電功率的電壓等的操作狀態。

傳統上，風力渦輪機已使用固定目標旋轉速度和固定目標功率操作。傳統的渦輪機控制器旨在以高風速保持該速度和功率（必須有足夠的風，以便對這些目標操作，否則速度和/或功率將較低）。通常，典型地選擇最大速度和功率，從而減小結構負載并且不使電氣部件過載。

由于目標速度和目標功率（也表示為速度和功率設定點或者速度和功率參考）是固定的，因而它們非常可能過于穩健，這是因為它們必須考慮最壞情況的風速、湍流、風切變、環境溫度等。因而，實際上，風力渦輪機可在不損害風力渦輪機的情況下在高于固定參考條件下操作。

在傳統系統中，風力渦輪機可通過向風力渦輪機控制器提供固定的目標旋轉速度和固定的目標功率而操作。因此，已觀測到，渦輪機的效率不能令人滿意，和/或渦輪機未被充分利用（設計能力未充分開發），特別是在溫和（理想）條件下。

可能需要一種布局結構和方法來確定風力渦輪機的操作變量的目標值，然后操作變量的該目標值可用于控制風力渦輪機，以便改進風力渦輪機的效率，特別是關于產生功率的效率。進一步地，可使用操作變量的目標值，以便減少風力渦輪機的噪聲排放并減少風力渦輪機部件的機械和/或電氣負載，與此同時，風力渦輪機的產生功率被最大化。

發明內容

該需求可通過各獨立權利要求的主題來實現。

根據本發明的一個實施例，提供了一種用于確定（特別地包括計算、推算、推導、估計和/或輸出）風力渦輪機的操作變量（操作變量特別地包括限定或設定風力渦輪機操作狀態的變量，例如功率和/或扭矩和/或轉子速度和/或發電機速度）的目標值（特別地包括功率設定點或目標值、扭矩設定點或目標值和/或速度設定點或目標值，其中設定點可限定各個操作變量的最大值，其中風力渦輪機應被操作為不超過這些最大值）的布局結構（特別地包括電子電路、計算機程序和/或存儲計算機程序的數據載體）。因此，該布局結構包括：至少一個輸入端子（特別地為電氣和/或光學輸入端子），用于接收所述風力渦輪機的至少一個操作參數（或多個操作參數，所述操作參數限定或表示所述風力渦輪機的實際操作狀態）；以及確定單元（特別地包括電子電路和/或計算機程序產品，特別地包括在風力渦輪機控制器中），以基于所述操作參數確定（特別地包括計算、推算、估計、利用模型化進行確定）所述風力渦輪機的操作變量（可設定所述風力渦輪機預期操作狀態的變量）的目標值（也稱為設定點，是預期的最大值，所述風力渦輪機在該設定點處可以在不損害風力渦輪機的情況下被操作，從而使得所述目標值在所述風力渦輪機的操作期間不會被取代）。

特別地，當操作參數變化時，風力渦輪機的操作變量的目標值可由確定單元進行確定以變化。特別地，因而，風力渦輪機的操作變量的目標不是固定的預定值，而是可根據風力渦輪機操作所在的操作實際條件而改變。因此，風力渦輪機的效率可被改進，特別是關于產生功率的效率，與此同時，可滿足局部要求，例如噪聲要求、電壓要求或其他電氣要求。特別地，操作變量的目標值可高于根據現有技術的固定目標值。