[發明專利]風力渦輪機及其控制方法

有效

• 申請號: 201410054135.6
• 申請日: 2014-02-18
• 公開（公告）號: CN103807096A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 白洛林;劉磊;張新剛
• 申請（專利權）人: 江蘇金風科技有限公司
• 主分類號: F03D7/04
• 分類號: F03D7/04
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 劉奕晴;鄭玉

1.一種風力渦輪機，其特征在于，所述風力渦輪機包括葉片、機艙、設置在機艙中的發電機、設置在機艙上的風速測速儀、設置在機艙下部的偏航系統、主控制器、變流器、轉矩控制器模塊以及偏航控制模塊，其中，

風速測速儀測得風速信號和風向信號，并將風速信號和風向信號輸入到主控制器，主控制器將當前電機功率與額定功率進行比較，并執行如下控制操作：

如果電機功率在額定功率以下，則計算當前時刻與上一時刻的風向信號偏差，通過偏航控制模塊控制偏航系統基于該風向信號偏差使葉片對準風向；根據風速和風力渦輪機的最優尖速比，設定風力渦輪機的轉速，并通過轉矩控制模塊控制變流器將發電機調節到所設定的轉速，從而將電機功率控制在對應風速下的最優功率；

如果電機功率在額定功率以上，則根據風速、偏航角度以及額定功率的對應關系獲得該風速以及額定功率對應的偏航角度，根據該偏航角度以及風向信號通過偏航控制模塊控制偏航系統，使葉片逐步偏離風向；轉矩控制模塊根據轉矩與功率的關系獲得額定功率對應的轉矩，通知變流器調整發電機的轉矩，將電機功率控制額定功率。

2.如權利要求1所述的風力渦輪機，其中，所述風速測速儀為激光雷達測速儀。

3.如權利要求2所述的風力渦輪機，其中，所述激光雷達測速儀設置在機艙頂部的中軸線處。

4.如權利要求1-3中任一項權利要求所述的風力渦輪機，其中，在根據獲得的偏航角度和風向信號控制偏航系統逐步偏航的過程中，對偏航角度進行動態調整。

5.如權利要求1-3中任一項權利要求所述的風力渦輪機，其中，風速信號和風向信號是設定時間段內的平均風速信號和平均風向信號。

6.一種控制風力渦輪機的方法，所述風力渦輪機包括葉片、機艙、設置在機艙中的發電機、設置在機艙上的風速測速儀、設置在機艙下部的偏航系統、主控制器、變流器、轉矩控制器模塊以及偏航控制模塊，所述方法包括如下步驟：

風速測速儀測得風速信號和風向信號，并將風速信號和風向信號輸入到主控制器，主控制器將當前電機功率與額定功率進行比較；

如果電機功率在額定功率以下，則偏航控制模塊計算當前時刻與上一時刻的風向信號偏差，控制偏航系統基于該風向信號偏差使葉片對準風向；轉矩控制模塊根據風速和風力渦輪機的最優尖速比，設定發電機的轉速，并控制變流器將發電機調節到所設定的轉速，從而將電機功率控制在對應風速下的最優功率；

如果電機功率在額定功率以上，則偏航控制模塊根據風速、偏航角度以及額定功率的對應關系獲得該風速以及額定功率對應的偏航角度，根據該偏航角度以及風向信號控制偏航系統，使葉片逐步偏離風向；轉矩控制模塊根據轉矩與功率的關系獲得額定功率對應的轉矩，控制變流器調整發電機的轉矩，將電機功率控制額定功率。

7.如權利要求6所述的方法，其中，所述風速測速儀為激光雷達測速儀。

8.如權利要求7所述的方法，其中，所述激光雷達測速儀設置在機艙頂部的中軸線處。

9.如權利要求7或8所述的方法，其中，在根據獲得的偏航角度和風向信號控制偏航系統逐步偏航的過程中，對偏航角度進行動態調整。

10.如權利要求7或8所述的風力渦輪機，其中，風速信號和風向信號是設定時間段內的平均風速信號和平均風向信號。