[發明專利]使用實時增益計算的風力渦輪機的控制

有效

• 申請號: 201780026695.2
• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN109072875B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: J·D·格林內特;T·克呂格爾;A·扎伊博;J·S·湯姆森
• 申請（專利權）人: 維斯塔斯風力系統集團公司
• 主分類號: F03D7/04
• 分類號: F03D7/04;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

1.一種風力渦輪機控制系統，包括：

配置成輸出用于風力渦輪機的控制機構的控制信號的至少一個控制模塊，

用于計算與所述控制模塊相關聯的增益參數的增益計算器，以及

使用基于由風力渦輪機的轉子經歷的風域選擇的風力渦輪機操作點作為輸入的計算機化實時葉片模型，所述計算機化實時葉片模型包括：

風速估算模塊，其配置成確定估算的轉子平面風速值，以及

空氣動力學靈敏度計算器模塊，其設置成基于所述估算的轉子平面風速值和已確定的所述風力渦輪機操作點來確定空氣動力學靈敏度值；

其中基于所述空氣動力學靈敏度值計算所述增益參數，

其中所述風力渦輪機操作點由轉子速度信號、測量的葉片槳距角信號以及空氣密度信號定義，

其中所述控制機構是槳距致動器，

其中所述估算的轉子平面風速值是旋轉葉片的平面掃掠區域的風速，

其中所述空氣動力學靈敏度值是以下組中的一個：

槳距對推力靈敏度，其提供由葉片產生的沿著轉子軸線的推力依據葉片槳距角變化的靈敏度的指示；

槳距對轉矩靈敏度，其提供轉子轉矩依據葉片槳距角變化的靈敏度的指示；

槳距對翼載荷靈敏度，其提供葉片翼載荷響應于槳距角變化的靈敏度的指示；以及

槳距對弦向彎矩靈敏度，其提供所述弦向彎矩響應于槳距角變化的靈敏度的指示。

2.根據權利要求1所述的風力渦輪機控制系統，其中所述增益參數是反饋控制模塊的一部分。

3.根據權利要求2所述的風力渦輪機控制系統，其中所述增益參數是在所述反饋控制模塊中實施的控制律的控制項。

4.根據權利要求2或3所述的風力渦輪機控制系統，其中確定了多個增益參數，并且其中所述多個增益參數中的一個或多個與一個或多個控制模塊中的每一個相關聯。

5.根據權利要求4所述的風力渦輪機控制系統，其包括多個控制模塊，其中每個控制模塊提供所述控制信號的分量。

6.根據權利要求1至3中任一項所述的風力渦輪機控制系統，其中所述增益參數或每個增益參數基于由所述計算機化實時葉片模型計算的相應空氣動力學靈敏度值，其中所述空氣動力學靈敏度值指示出力響應于控制變量變化的靈敏度。

7.根據權利要求1至3中任一項所述的風力渦輪機控制系統，其中所述計算機化實時葉片模型是葉片元件動量模型。

8.根據權利要求1至3中任一項所述的風力渦輪機控制系統，其中依據實際產生的功率值和估算產生的功率值之間的差異來計算所述估算的轉子平面風速值。

9.根據權利要求8所述的風力渦輪機控制系統，其中所述估算產生的功率值是從所述計算機化實時葉片模型獲得的。

10.一種風力渦輪機，其包括根據權利要求1至9中任一項所述的控制系統。