[發明專利]風力渦輪機及其降低轉子不平衡載荷的控制方法

有效

• 申請號: 201310435662.7
• 申請日: 2013-09-23
• 公開（公告）號: CN104454350B
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 付旭;何立漢;邱海;G·A·柯丁;K·尹
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F03D7/04
• 分類號: F03D7/04
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 侯穎媖

1.一種風力渦輪機，包括轉子，該轉子包括若干安裝在輪轂上的葉片，其特征在于，該風力渦輪機還包括：

安裝在每一個葉片上的微型慣性測量單元，用于感應對應安裝位置處的參數信號；及

控制系統，包括：

風速計算單元，用于基于該感應的參數信號計算每一個葉片對應位置處的風速，其中，該風速計算單元包括風力渦輪機模型及參數補償器，該風力渦輪機模型用于建構一個對應該風力渦輪機的風力渦輪機仿真模型，該參數補償器用于接收該感應的參數信號及該風力渦輪機模型產生的對應仿真參數信號，并計算該感應的參數信號與仿真參數信號之間的誤差信號，該參數補償器基于該誤差信號調節該風力渦輪機模型；

風切變計算單元，用于基于計算出來的風速計算特征切變指數；

槳葉角補償命令計算單元，用于基于計算出來的特征切變指數計算若干對應葉片的槳葉角補償命令；及

槳葉角控制單元，用于基于計算出來的槳葉角補償命令調整每一個葉片的槳葉角。

2.如權利要求1所述的風力渦輪機，其中該風力渦輪機進一步包括安裝在輪轂中心處的微型慣性測量單元，用于感應對應安裝位置處的參數信號，該風速計算單元進一步基于該感應的參數信號計算輪轂對應位置處的風速，該風切變計算單元進一步基于該計算出來的輪轂對應位置處風速計算特征切變指數。

3.如權利要求1所述的風力渦輪機，其中該槳葉角補償命令計算單元進一步基于該轉子的平均風速計算該槳葉角補償命令。

4.如權利要求3所述的風力渦輪機，其中該若干葉片的數量為三個，該特征切變指數與計算出的風速的關系式為：V₁＝V₀*(h₁/h₀)^α，V₂＝V₀*(h₂/h₀)^α，V₃＝V₀*(h₃/h₀)^α，其中α為該特征切變指數，V₀為該轉子的平均風速，V₁、V₂、V₃分別為該三個葉片對應位置處的風速，h₀為該輪轂中心處的微型慣性測量單元與地面的垂直距離，h₁、h₂、h₃分別為該三個葉片上微型慣性測量單元與地面的垂直距離，該轉子的平均風速為輪轂對應位置處的風速或者該三個風速V₁、V₂、V₃的平均值。

5.如權利要求4所述的風力渦輪機，其中該特征切變指數α是基于最小二乘法算法計算得出的。

6.如權利要求4所述的風力渦輪機，其中該距離h₁、h₂、h₃是基于已知的距離h₀及表征轉子位置參數的轉子旋轉角計算得出，該轉子旋轉角通過位于輪轂處的微型慣性測量單元感應得到。

7.如權利要求1所述的風力渦輪機，其中該風力渦輪機模型包括：

風力載荷模型，用于仿真計算該轉子所承受的風力載荷；及

葉片動態模型，用于基于該風力載荷來構建對應該若干葉片的仿真模型，并產生該仿真參數信號。

8.如權利要求1所述的風力渦輪機，其中該參數補償器包括：

若干求和元件，分別用于獲得該感應的參數信號與仿真參數信號之間的誤差信號；及

調節器，用于基于該誤差信號調整該風力渦輪機模型，以使其與該風力渦輪機匹配。