[發(fā)明專利]風力渦輪機葉片的分段式附加構(gòu)件的控制

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201980082530.6
• 申請日: 2019-10-31
• 公開（公告）號: CN113167237A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設計）人: P·埃格達爾;G·赫格
• 申請（專利權(quán)）人: 西門子歌美颯可再生能源公司
• 主分類號: F03D7/02
• 分類號: F03D7/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 董均華;張一舟

本發(fā)明涉及風力渦輪機，并且涉及用于控制風力渦輪機的葉片(6)的空氣動力學特性的方法和裝置(10)，葉片(6)包括預確定數(shù)量的附加構(gòu)件(17)，所述附加構(gòu)件(17)由對應的微調(diào)致動器致動，以改變?nèi)~片(6)的空氣動力學特性，其中，每個微調(diào)致動器被配置成使附加構(gòu)件(17)保持在預確定第一位置和預確定第二位置中。控制裝置(10)被配置成確定待保持在預確定第一位置處的第一數(shù)量的附加構(gòu)件(17)，并且確定待保持在預確定第二位置處的第二數(shù)量的附加構(gòu)件(17)。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及風力渦輪機。特別地，本發(fā)明涉及用于控制風力渦輪機的葉片的空氣動力學特性的方法和裝置，其中，每個葉片包括分段式附加構(gòu)件。

得知活動附加裝置的激活程度（狀態(tài)）是非常重要的，因為其對于葉片空氣動力學以及由此整體渦輪機負載展現(xiàn)高度影響。如果不知道所述狀態(tài)，則不可能預測所述影響，并且這使負載的模擬、控制策略設計和風力渦輪機的審批過程復雜化。

已經(jīng)建議改變附加構(gòu)件的激活程度，并且然后使用模擬反饋，以提供活動附加構(gòu)件的狀態(tài)。此方法要求位于葉片中的傳感器。然而，對于傳感器，葉片是非常差的環(huán)境，因為其對于用于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的高力、葉片移動/變形、溫度和濕度變化以及嚴重雷擊風險必須是可靠的。因此，無傳感器解決方案是優(yōu)選的。

發(fā)明內(nèi)容

可需要用于葉片的空氣動力學特性的無傳感器控制的裝置、方法和風力渦輪機。此需要可由根據(jù)獨立權(quán)利要求的主題滿足。本發(fā)明如從屬權(quán)利要求中闡述地進一步擴展。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，控制裝置被配置成控制風力渦輪機的葉片的空氣動力學特性，葉片包括預確定數(shù)量的附加構(gòu)件，所述附加構(gòu)件由對應的微調(diào)致動器致動，以改變?nèi)~片的空氣動力學特性，其中，每個微調(diào)致動器被配置成使附加構(gòu)件保持在預確定第一位置和預確定第二位置中。控制裝置被配置成確定待保持在預確定第一位置處的第一數(shù)量的附加構(gòu)件，并且確定待保持在預確定第二位置處的第二數(shù)量的附加構(gòu)件。有利地，活動附加構(gòu)件操作，而沒有關(guān)于其位置的反饋。以數(shù)字開/關(guān)的方式實現(xiàn)了在完全打開與完全關(guān)閉之間的快速過渡，用于每個附加構(gòu)件，以在已知空氣動力學的情況下操作。另一優(yōu)點是良好限定的空氣動力學響應以及活動附加構(gòu)件的非常簡單的控制，而在葉片中不需要任何反饋傳感器。

優(yōu)選地，預確定第一位置是附加構(gòu)件的關(guān)閉位置，并且預確定第二位置是附加構(gòu)件的打開位置。更優(yōu)選地，控制裝置被配置成在微調(diào)激活信號的基礎上選擇第二數(shù)量的具體附加構(gòu)件，所述微調(diào)激活信號基于目標轉(zhuǎn)子或發(fā)電機速度參考而確定。

即，微調(diào)激活信號可由控制轉(zhuǎn)子速度的轉(zhuǎn)子速度控制器或一些其它控制器目標計算。微調(diào)激活信號可為從0到1的信號，其中，0將導致無附加構(gòu)件被激活，并且1將導致所有附加構(gòu)件被激活。例如，在其之間的數(shù)字將導致以附加構(gòu)件數(shù)量、對于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩的影響（考慮變化的操作參數(shù)）、對于轉(zhuǎn)子推力的影響（考慮變化的操作參數(shù)）的任一比例激活附加構(gòu)件。

根據(jù)本發(fā)明，葉片的活動附加構(gòu)件劃分成多個更小附加構(gòu)件，可使用數(shù)字開/關(guān)的方法而單獨控制所述多個更小附加構(gòu)件。如果信號為開，則活動附加構(gòu)件完全打開。如果信號為關(guān)，則活動附加構(gòu)件完全關(guān)閉。完全打開指的是具有已知空氣動力學影響的打開位置。同樣地，完全關(guān)閉對應于具有已知空氣動力學影響的關(guān)閉位置。

在完全關(guān)閉與完全打開之間的位置處，例如以比確切的打開位置更低的確定性得知空氣動力學影響。由此，葉片失速可為未知或不確定的。如果在完全打開與完全關(guān)閉之間的過渡發(fā)生得足夠快，則未知空氣動力學影響的作用在過渡期間變得不明顯。可按小于六秒至十秒的時間實現(xiàn)快速過渡。

優(yōu)選地，控制裝置進一步被配置成基于微調(diào)激活信號與目標微調(diào)效率參考之間的差而控制葉片的俯仰角。目標微調(diào)效率參考可為指示附加構(gòu)件的期望效率水平的信號。例如，在高風速下，期望的是，俯仰激活控制裝置控制葉片俯仰角，使得活動附加構(gòu)件具有50%的效率水平。