[發明專利]控制風力渦輪機運行的方法、控制系統和風力渦輪機

在審

• 申請號: 201610135642.1
• 申請日: 2016-03-10
• 公開（公告）號: CN107178468A
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: 黃雄哲;維卡斯·薩克塞納;鄭大年;格爾特·托波蒙;克里斯托夫·舒爾滕
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F03D7/02
• 分類號: F03D7/02;F03D9/25
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 侯穎媖

1.一種控制風力渦輪機運行的方法，其特征在于，該方法包括：

確定所述風力渦輪機所在位置的空氣密度；

獲得風力渦輪機所在位置的風速；

至少部分根據所述風速估算湍流強度；

根據所述空氣密度和所述估算的湍流強度確定增強因子；

根據所述風力渦輪機的額定運行參數和所述增強因子確定至少一個控制參數；及

至少部分根據所述控制參數來控制風力渦輪機。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于：確定增強因子的步驟包括：確定參照湍流強度，基于所述參照湍流強度和所述估算的湍流強度確定湍流強度尺度因子，以及基于所述湍流強度尺度因子和所述空氣密度確定所述增強因子。

3.如權利要求2所述的方法，其特征在于：確定增強因子的步驟包括：查詢增強因子對應于空氣密度和湍流強度尺度因子的表。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于：獲得風速的步驟包括至少部分基于所述空氣密度估算所述風速。

5.如權利要求4所述的方法，其特征在于：至少基于所述風力渦輪機的一個或多個運行參數估算所述風速。

6.如權利要求5所述的方法，其特征在于：所述運行參數包括風力渦輪機的發電機的轉速、發電機產生的功率以及風力渦輪機的葉片的一個或多個變槳角。

7.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述控制參數包括風力渦輪機的發電機的轉速指令和發電機的功率指令，額定運行參數包括發電機的額定轉速和額定功率。

8.一種控制風力渦輪機運行的控制系統，其特征在于，其包括：

空氣密度確定單元，用來確定所述風力渦輪機所在位置的空氣密度；

風速獲得單元，用來獲得風力渦輪機所在位置的風速；

湍流強度估算單元，用來至少部分根據所述風速估算湍流強度；

增強因子確定單元，用來根據所述空氣密度和所述估算的湍流強度確定增強因子；

運行控制單元，用來根據所述風力渦輪機的額定運行參數和所述增強因子確定至少一個控制參數，來至少部分根據所述控制參數來控制風力渦輪機。

9.如權利要求8所述的控制系統，其特征在于：所述增強因子確定單元用來確定參照湍流強度，基于所述參照湍流強度和所述估算的湍流強度確定湍流強度尺度因子，以及基于所述湍流強度尺度因子和所述空氣密度確定所述增強因子。

10.如權利要求9所述的控制系統，其特征在于：所述增強因子確定單元用來查詢增強因子對應于空氣密度和湍流強度尺度因子的表。

11.如權利要求8所述的控制系統，其特征在于：所述風速獲得單元包括風速估算器，用來至少部分基于所述空氣密度估算所述風速。

12.如權利要求11所述的控制系統，其特征在于：所述風速估算器用來至少基于所述風力渦輪機的一個或多個運行參數估算所述風速。

13.如權利要求12所述的控制系統，其特征在于：所述運行參數包括風力渦輪機的發電機的轉速、發電機產生的功率以及風力渦輪機的葉片的一個或多個變槳角。

14.如權利要求8所述的控制系統，其特征在于：所述控制參數包括風力渦輪機的發電機的轉速指令和發電機的功率指令，額定運行參數包括發電機的額定轉速和額定功率。

15.一種風力渦輪機，其特征在于，其包括：

機艙；

機頭，連接于機艙且可相對于機艙旋轉；

控制系統，用來

確定所述風力渦輪機所在位置的空氣密度；

獲得風力渦輪機所在位置的風速；

至少部分根據所述風速估算湍流強度；

根據所述空氣密度和所述估算的湍流強度確定增強因子；及

根據所述風力渦輪機的額定運行參數和所述增強因子確定至少一個控制參數；及

發電機，安裝在機艙內并且與控制系統相連，所述發電機至少部分根據 所述控制參數運行。

16.如權利要求15所述的風力渦輪機，其特征在于：所述控制系統進一步用來確定參照湍流強度，基于所述參照湍流強度和所述估算的湍流強度確定湍流強度尺度因子，以及基于所述湍流強度尺度因子和所述空氣密度確定所述增強因子。