[發明專利]在停機期間控制風力渦輪機的方法

有效

• 申請號: 201380032479.0
• 申請日: 2013-04-22
• 公開（公告）號: CN104379925B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發明（設計）人: K·哈默魯姆;T·克魯格
• 申請（專利權）人: 維斯塔斯風力系統集團公司
• 主分類號: F03D7/02
• 分類號: F03D7/02
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司72002
• 代理人: 李隆濤

技術領域

本發明涉及一種在停機期間控制獨立變槳的風力渦輪機的方法。更特別地，本發明的方法在停機期間減少風力渦輪機葉片上的負載。本發明還涉及一種適于執行所述方法的控制單元，并且涉及一種包括這種控制單元的風力渦輪機。

背景技術

在槳距受控的風力渦輪機中，風力渦輪機葉片的槳距響應于風況而被調節，以便獲得期望的產能。當風力渦輪機葉片在操作期間旋轉時，風力渦輪機每個葉片上的負載例如由于風切變、經過塔架、湍流等而改變。這可引起風力渦輪機葉片之中非對稱的負載分布。這是不期望的，因為其導致轉子、傳動系等之上的高負載。為了避免這種情況，有時使用獨立槳距控制策略。根據獨立槳距控制策略，各葉片的槳距角被單獨調節以便考慮到每個葉片位置處的狀況。

當例如由于緊急情況而對槳距受控的風力渦輪機發出中止命令或停機命令時，風力渦輪機葉片正常地移動至順槳位置，即風力渦輪機葉片的槳距角改變直至所述風力渦輪機葉片處于其不再捕獲風的位置。通常期望的是盡可能快地將風力渦輪機葉片移動至順槳位置。

然而，在獨立變槳的風力渦輪機的情況下，當接收到中止命令或停機命令時，風力渦輪機各葉片的槳距角并不相同。相反地，風力渦輪機的每個葉片的槳距角已經以如下方式調節，以使得考慮到所討論的葉片的確切位置占主導的狀況。如果在接收中止命令或停機命令時，風力渦輪機的所有葉片盡可能快地朝著順槳位置簡單地移動，則隨著風力渦輪機葉片在轉子平面中連續旋轉、同時朝著順槳位置移動，槳距角中的相互差將會保持。由此風力渦輪機葉片移動遠離支配槳距角中調節的位置，但調節并未變化。這可導致風力渦輪機葉片上的非對稱負載，而這比風力渦輪機葉片的槳距角簡單相同的情況更糟。因此期望的是提供一種在獨立變槳的風力渦輪機停機期間的控制策略，所述控制策略減少風力渦輪機葉片上的非對稱負載。

專利文獻EP 2290232公開了一種風力渦輪機槳距角控制裝置，其配置為實施獨立的槳距控制。當輸入風力渦輪機中止命令時，將風力渦輪機的各葉片的槳距角匹配，并且接下來將槳距角移動至順槳位置。當輸入風力渦輪機中止命令時，可基于多個風力渦輪機葉片之中的槳距角識別代表性的風力渦輪機葉片。接下來將代表性的風力渦輪機葉片的槳距角與風力渦輪機其他葉片的槳距角匹配，接下來將風力渦輪機葉片的槳距角移動至順槳位置。代表性的風力渦輪機葉片可以是槳距角最接近順槳位置的那個風力渦輪機葉片。

專利文獻EP 2290232的控制裝置在停機期間減少風力渦輪機葉片上的非對稱負載，是因為槳距角在風力渦輪機葉片移動至順槳位置之前被校準(aligned)。然而，因為所述校準必須在朝著順槳位置的移動開始之前進行，所以使停機過程延遲。此外，在每次輸入中止命令時使用同一停機策略，然而該停機策略可能不適于所有情況。

發明內容

本發明的實施例的目的是提供一種用于在停機期間控制獨立變槳的風力渦輪機的方法，其中使風力渦輪機葉片上的非對稱負載最小化，而使從停機命令起直至停機為止的時間最小化。

本發明的實施例的另一目的是提供一種用于在停機期間控制獨立變槳的風力渦輪機的方法，其中能選擇給定環境下的最優停機策略。

根據第一個方面，本發明提供一種用于在停機期間控制獨立變槳的風力渦輪機的方法，所述風力渦輪機包括至少三個風力渦輪機葉片，所述方法包括以下步驟：

-接收用于風力渦輪機停止操作的停機命令，

-確定風力渦輪機每個葉片的葉片參數，

-比較風力渦輪機葉片的葉片參數，

-基于所述比較步驟，從兩個或更多個預定停機策略的組中為風力渦輪機選擇停機策略，以及

-根據所選擇的停機策略將風力渦輪機葉片朝著順槳位置移動。

在本文中，術語“獨立變槳的風力渦輪機”應解釋為意指如下的風力渦輪機，其中風力渦輪機每個葉片的槳距角獨立地調節以便考慮到風力渦輪機每個葉片確切位置占主導的狀況，以便減少如上所述風力渦輪機葉片上的非對稱負載。

根據本發明的方法，最初接收停機命令。停機命令表示風力渦輪機的操作將要停止。停機命令可例如響應于檢測到的緊急情況(諸如風力渦輪機的部件失效或故障、風力渦輪機中的測得溫度超出范圍、或需要風力渦輪機的操作中斷的任何其他適當情況)而產生。替代地或附加地，停機命令可響應于測得環境狀況(諸如風速、濕度、空氣密度等)處于風力渦輪機操作范圍以外而產生。在任何情況下，當接收到停機命令時，通常期望的是盡可能快地停止風力渦輪機的操作。