[發明專利]用于控制風力渦輪機的方法、系統和控制器

有效

• 申請號: 201380072516.0
• 申請日: 2013-02-07
• 公開（公告）號: CN104968931B
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 克里斯·達姆加德;克勞斯·達姆加德
• 申請（專利權）人: KK風能解決方案公司
• 主分類號: F03D7/04
• 分類號: F03D7/04
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司11262
• 代理人: 張春媛,閻娬斌

技術領域

本發明第一方面涉及一種控制風力渦輪機的方法，第二方面涉及一種控制風力渦輪機的系統，第三方面涉及一種控制風力渦輪機的控制器，并且第四方面涉及一種風力渦輪機。

背景技術

近幾年來，風力渦輪機軟件和硬件的復雜程度有所增加。例如，從風力渦輪機收集的數據量顯著增加，包括每個風力渦輪機的上千個數據參數。并且，風力渦輪機葉片俯仰的控制變得更精密，用以例如，降低風力渦輪機元件受到的作用力，以及增加風力渦輪機的效率和/或類似目的。另外，風力渦輪機的數據通信系統已經改進，并且風力渦輪機與電網的聯系的控制更先進。這些改進需要一種具有提高的耐久性和安全性的有效的風力渦輪機。但是，也需要穩定和可靠的復雜控制。

EP2080903公開了一種風力渦輪機控制系統，其具有彼此耦接的兩個控制單元。其中一個控制單元包括一組用于風力渦輪機運行的關鍵控制功能，另一控制單元是次要的控制單元，包括非關鍵的控制功能。但是，這種解決方案受限于下述形式的缺點：例如使得系統很貴以及很復雜的限制。

本發明的目的是降低風力渦輪機的成本和/或提供穩定和可靠的風力渦輪機控制系統。

發明內容

本發明涉及一種通過風力渦輪機控制系統控制風力渦輪機的方法，其中風力渦輪機控制系統包括第一控制器和第二控制器，所述風力渦輪機的所述控制包括處理第一組控制功能和第二組控制功能。

其中所述第一組控制功能是非關鍵的控制功能，

其中所述第二組控制器功能包括一個或多個關鍵控制功能，其對于所述風力渦輪機的運行來說是關鍵的。

其中所述第一控制器處理所述第一組控制功能，

其中所述第二控制器是安全性控制器，其在所述風力渦輪機的緊急關斷期間，通過所述關鍵控制功能控制所述風力渦輪機。

其中所述第二控制器進一步控制所述關鍵控制功能中的一個或多個，以在風力渦輪機處于發電模式時提供用于控制所述風力渦輪機的輸出。

這有助于在正常運行和緊急關斷期間均提供可靠的控制，例如，由于第二控制器優選比第二控制器運行的安全性程度更高。由于第二控制器是安全性控制器，因此，其正常情況下在允許用作安全性控制器運行之前，需要由例如第三方(例如批準或認證機構)的更高程度的批準。進一步，與第一控制器必須符合的要求相比，第二控制器在更新或修改第二控制器的硬件和/或軟件之后，必須符合嚴格的要求。因此，可以在沒有或者至少是有由批準機構批準的有限要求的情況下，執行涉及第一控制器的更新。

并且，可以實現了與例如改進的費用效率有關的其他優點。

非關鍵的控制功能包括數據的記錄，潤滑系統的控制和/或監視，控制系統監視，發電機監視，風力渦輪機等的一個或多個液壓系統的控制和/或監視，環境數據(例如環境溫度和/或濕度)的監視，氣象參數(例如用于檢測風力渦輪機葉片上的冰的冰凍檢測系統，用于融化葉片上的冰的加熱系統和/或類似系統)的監視。

通常，可以理解，非關鍵控制功能優選包括對于風力渦輪機的安全性和/或機械負載來說不是關鍵的功能。例如，如果風力渦輪機的潤滑系統故障或者至少觸發報警，那么風力渦輪機要么繼續運行，要么可以進入與緊急關斷程序不同的風力渦輪機的正常關斷程序。非關鍵控制功能的另一示例是基于風力渦輪機內部的面板的登記的溫度的監視和/或動作，其中面板包圍一個或多個發熱設備，例如電路板形式的電子元件，電源和/或類似部件。

可以理解，在各方面中，關鍵控制功能分為用于向風力渦輪機的控制裝置提供輸出的控制功能以及用于監視關鍵輸入的關鍵監視功能，其中關鍵輸入是以安全的方式控制風力渦輪機所需的。這在后面會詳細描述。這些關鍵控制功能優選由第二控制器處理。

優選地，由第二控制器處理的所有控制功能是關鍵的，但是，在各方面中，由第二控制器處理的一個或多個控制功能可以是非關鍵的控制功能。

在本文中，“發電模式”應理解為風力渦輪機處于“正常”運行模式，并不處于緊急關斷的關斷模式。“發電模式”或“正常”運行模式可以理解為風力渦輪機啟動發電的時候，其運行用以發電的時候，由于例如風速過低和/或風力渦輪機中檢測到非關鍵故障而關斷的時候和/或類似情況。

非關鍵故障例如包括晃動報警，其識別出軸承或齒輪應當維修以避免對于軸承或發電機的進一步損壞，和或類似情況。這些非關鍵故障允許風力渦輪機的正常關斷程序，該程序可以將例如作用于電網的風力渦輪機納入考慮，以在關斷期間將作用在風力渦輪機上的臨界力降低至最小和/或類似情況。