[發明專利]風力渦輪機的控制

在審

• 申請號: 201280055794.0
• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN103946540A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: J·特納;C·斯普魯斯;R·鮑耶
• 申請（專利權）人: 維斯塔斯風力系統集團公司
• 主分類號: F03D7/04
• 分類號: F03D7/04
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 蔡勝利

1.一種風力渦輪機的控制器，包括渦輪機優化器和壽命使用估算器，渦輪機優化器基于功率需求輸入和來自壽命使用估算器的輸入來輸出風力渦輪機運轉參數的設定點，其中壽命使用估算器基于每個部件的壽命使用算法計算由多個渦輪機部件中的每個所消耗的疲勞壽命的量度，壽命使用算法對于影響部件疲勞壽命的變量的值起作用，所述值從風力渦輪機上的傳感器獲得或推導出。

2.根據權利要求1所述的控制器，其中由渦輪機優化器所輸出的設定點是功率、轉矩、以及速度設定點中的至少一個。

3.根據權利要求1所述的控制器，其中風力渦輪機是恒速渦輪機，由優化器所輸出的設定點是有功功率設定點。

4.根據權利要求1、2、或3所述的控制器，其中來自壽命使用估算器的輸入包括由每個部件所消耗的疲勞壽命的量度。

5.根據權利要求1至4中任一項所述的控制器，其中來自壽命使用估算器的輸入包括由每個部件的疲勞壽命的使用速率的量度。

6.根據權利要求1至5中任一項所述的控制器，其中控制器是過額定控制器。

7.根據權利要求1至6中任一項所述的控制器，其中渦輪機優化器基于部件年齡比較由部件所消耗的疲勞壽命的比例與目標消耗，并且在由任何部件所消耗的疲勞壽命大于所述部件的目標消耗的情況下防止渦輪機過額定。

8.根據權利要求1至6中任一項所述的控制器，其中渦輪機優化器比例基于所述部件年齡比較由損傷最嚴重的部件所消耗的疲勞壽命的比例與目標消耗，并且在所消耗的疲勞壽命大于所述部件的目標消耗的情況下防止渦輪機過額定。

9.根據權利要求7或8所述的控制器，其中過額定包括速度和轉矩過額定，每個部件的疲勞壽命是速度敏感型、轉矩敏感型、或速度和轉矩敏感型，在由速度敏感型部件的疲勞壽命的消耗超過目標消耗的情況下禁止速度的過額定，在由轉矩敏感型部件的疲勞壽命的消耗超過目標消耗的情況下禁止轉矩的過額定，在由轉矩和速度部件的疲勞壽命的消耗超過理想消耗的情況下禁止速度和轉矩的過額定。

10.根據在前權利要求中任一項所述的控制器，其中渦輪機優化器與風力發電站控制器通訊并且接收來自風力發電站控制器的功率需求輸入。

11.根據在前權利要求中任一項所述的控制器，其中控制器定位在風力渦輪機處，所述控制器針對所述風力渦輪機生成設定點信號。

12.根據在前權利要求中任一項所述的控制器，包括存儲壽命使用算法庫的存儲器，其中使用至少一個算法計算每個部件的壽命使用。

13.根據在前權利要求中任一項所述的控制器，其中渦輪機部件包括葉片部件、葉片軸承部件、葉片變槳系統部件、主軸、主軸軸承、齒輪箱、發電機、轉換器、電功率系統變壓器、機艙底板、偏航系統、塔架、或基座中的一個或多個。

14.根據權利要求13所述的控制器，其中葉片部件包括葉片結構和葉片螺栓。

15.根據在前權利要求中任一項所述的控制器，其中用于部件的壽命使用算法基于接收到的輸入值估算應力循環范圍和平均值。

16.根據權利要求15所述的控制器，其中應力循環和平均值是到應力循環損傷算法的輸入，所述應力循環損傷算法提供疲勞壽命的消耗量度作為應力循環損傷算法的輸出。

17.根據在前權利要求中任一項所述的控制器，其中渦輪機優化器接收運轉約束的輸入，所述運轉約束指示出對于渦輪機運轉參數施加的限定。

18.根據在前權利要求中任一項所述的控制器，其中渦輪機優化器包括設定點選擇器和約束單元，所述設定點選擇器接收功率需求輸入和部件所消耗的壽命的量度，并且周期性地計算渦輪機參數的最優運轉設定點，所述約束單元接收最優設定點、壽命使用的量度、以及功率需求，并且在由部件所消耗的疲勞壽命的量度超過目標值的情況下防止發送過額定設定點，約束單元以高于最優設定點的接收頻率的頻率輸出運轉設定點到渦輪機。

19.根據在前權利要求中任一項所述的控制器，其中由渦輪機優化器所輸出的設定點還基于輸入到渦輪機優化器的運轉約束。

20.一種風力渦輪機，包括根據在前權利要求中任一項所述的控制器。