[發(fā)明專利]風力渦輪機的部分負載控制器和滿載控制器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680007250.5
• 申請日: 2016-01-27
• 公開（公告）號: CN107208606B
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: F·卡波內(nèi)蒂;J·S·湯姆森;J·D·格林內(nèi)特
• 申請（專利權(quán)）人: 維斯塔斯風力系統(tǒng)集團公司
• 主分類號: F03D7/02
• 分類號: F03D7/02;F03D7/04
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 李隆濤

本發(fā)明涉及一種用于在部分負載和滿載中控制風力渦輪機的方法。為了避免在部分負載與滿載控制器之間切換的缺點，風力渦輪機控制系統(tǒng)配置成使得部分負載控制器和滿載控制器兩者在部分負載和滿載期間提供控制動作。為此目的，部分負載控制器和滿載控制器配置有可變的增益，其中增益調(diào)度被執(zhí)行以使得在部分負載期間，部分負載控制器的增益大于滿載控制器的增益，并且反之亦然，使得在滿載期間，滿載控制器的增益大于部分負載控制器的增益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風力渦輪機的控制，特別是風力渦輪機的部分負載控制器和滿載控制器。

背景技術(shù)

風力渦輪發(fā)電機可以包括部分負載控制器和滿載控制器，以確定分別用于變槳致動器和發(fā)電機的槳距基準和功率基準。被選擇用于低于額定風速的風速的部分負載控制器的目的是從風能的給定可用量中優(yōu)化電力產(chǎn)出。被選擇用于高于額定風速的風速的滿載控制器的目的是產(chǎn)生風力渦輪發(fā)電機的標稱功率。

在部分負載控制器與滿載控制器之間切換是必需的，因為風速在低于額定風速與高于額定風速的風速之間改變。這樣的切換可能在風力渦輪發(fā)電機的結(jié)構(gòu)負載、利用風能和其他操作條件上具有不良影響。

因此，問題在于風力渦輪機的已知控制方案可能難以處理在不同控制方案之間切換。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是改進風力渦輪機在部分負載和滿載期間的控制，特別是避免與依賴于風速部分負載控制器與滿載控制器之間切換相關(guān)的缺點。

本發(fā)明的另一個目的是降低由于在部分負載控制器與滿載控制器之間切換而造成的風力渦輪機部件的結(jié)構(gòu)負載和振蕩。

在本發(fā)明的第一方面中提供一種用于控制風力渦輪機的方法，其中風力渦輪機包括具有至少一個葉片的轉(zhuǎn)子以及連接到轉(zhuǎn)子的發(fā)電機，所述葉片具有能夠依賴于槳距請求控制的槳距角，所述發(fā)電機具有能夠依賴于發(fā)電機請求控制的電力產(chǎn)出，其中發(fā)電機的發(fā)電機速度能夠經(jīng)由槳距請求和發(fā)電機請求控制，所述方法包括：

-通過依賴于第一發(fā)電機速度誤差確定發(fā)電機請求來控制發(fā)電機速度，所述第一發(fā)電機速度誤差依賴于發(fā)電機速度基準、發(fā)電機速度和第一速度修正確定，其中發(fā)電機請求通過將第一發(fā)電機速度誤差最小化確定，其中第一速度修正被確定以使得對于低于額定風速的風速而言，發(fā)電機速度接近發(fā)電機速度基準，其中第一速度修正被確定以使得對于高于額定風速的風速而言，發(fā)電機請求接近最大發(fā)電機請求，其中最大發(fā)電機請求是部分負載控制器的飽和極限，并且其中第一速度誤差以可變的第一增益被放大，

-通過依賴于第二發(fā)電機速度誤差確定槳距請求來控制發(fā)電機速度，所述第二發(fā)電機速度誤差依賴于發(fā)電機速度基準、發(fā)電機速度和第二速度修正確定，其中槳距請求通過將第二發(fā)電機速度誤差最小化確定，其中第二速度修正被確定以使得對于高于額定風速的風速而言，發(fā)電機速度接近發(fā)電機速度基準，其中第二速度修正被確定以使得對于低于額定風速的風速而言，槳距請求接近最小槳距請求，其中最小槳距請求是滿載控制器的飽和極限，并且其中第二速度誤差以可變的第二增益被放大，

-確定可變的第一和第二增益，以使得至少對于低于額定風速的某些風速而言，第一增益大于第二增益，使得至少對于高于額定風速的某些風速而言，第一增益小于第二增益，并且使得至少對于在額定風速附近的單一風速而言，第一增益等于第二增益。

有利地，通過針對第一和第二速度誤差確定發(fā)電機請求、槳距請求和增益三者來控制發(fā)電機速度，可以通過針對高于和低于額定風速的風速更新發(fā)電機請求和槳距請求兩者來連續(xù)地控制發(fā)電機速度。因為發(fā)電機請求和槳距請求兩者依賴于可變的增益和已調(diào)節(jié)的第一和第二誤差適配，所以無需在針對低于額定風速的風速確定發(fā)電機請求與針對高于額定風速的風速確定槳距請求之間切換。

第一速度修正的確定可以通過將第一速度修正設(shè)定或確定到較小值(例如0或接近于0)來執(zhí)行，第一速度修正的確定被執(zhí)行以使得對于低于額定風速的風速而言，發(fā)電機速度接近發(fā)電機速度基準。