[發明專利]用于設定轉子葉片的槳距角的方法，用于設定槳距角的控制設備以及相關的風能設施

在審

• 申請號: 202011503201.5
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN113007020A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 烏爾夫·沙佩爾
• 申請（專利權）人: 烏本產權有限公司
• 主分類號: F03D7/04
• 分類號: F03D7/04;F03D17/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張春水;丁永凡

本發明涉及一種用于設定風能設施的轉子的轉子葉片(108)的槳距角(324)的方法、一種用于設定風能設施的轉子的轉子葉片的槳距角的控制設備和一種風能設施。本發明的用于設定風能設施(100)的轉子(106)的轉子葉片的槳距角(324)的方法尤其用于避免吸力側的流動分離，其中為了設定槳距角(324)，轉子葉片可借助于變槳驅動器(116，314)圍繞轉子葉片縱軸線(112)旋轉運動，該方法包括如下步驟：確定(400)轉子(106)的空氣動力學功率(322)；根據空氣動力學功率(322)求取(402)槳距角期望值(312)；和根據所求取的槳距角期望值(312)設定(404)槳距角(324)。

技術領域

本發明涉及一種用于設定風能設施的轉子的轉子葉片的槳距角的方法、一種用于設定風能設施的轉子的轉子葉片的槳距角的控制設備和一種風能設施。

背景技術

風能設施原則上是已知的，所述風能設施由風產生電功率。現代的風能設施通常涉及所謂的水平軸風能設施，其中轉子軸基本上水平地設置并且轉子葉片掠過基本上垂直的轉子面。風能設施除了設置在吊艙上的轉子以外通常包括塔，吊艙與轉子圍繞基本上豎直定向的軸可轉動地設置在所述塔上。轉子通常包括一個、兩個或更多個同樣長的轉子葉片。轉子葉片是細長的構件，所述構件通常由纖維增強塑料制成。

轉子葉片通常具有從根部區域朝向轉子葉片尖部延伸的轉子葉片縱軸線。通常，轉子葉片圍繞所述轉子葉片縱軸線可旋轉調整，以便可以影響攻角。將轉子葉片圍繞轉子葉片縱軸線的旋轉調整通常借助于所謂的變槳驅動器進行。變槳驅動器通常位于轉子的轂中，轉子葉片設置在所述轂上。變槳驅動器通常具有電驅動器和傳動小齒輪，所述傳動小齒輪與轉子葉片的齒部嚙合進而可實現轉子葉片的旋轉調整。

設定槳距角的首要目的是，在額定風速下的轉速調節和設備的空氣動力學停止，其中所述空氣動力學停止也理解為緊急停止。此外，設定槳距角的目的還在于，出現這樣的攻角，使得既不在轉子葉片的壓力側上也不在轉子葉片的吸力側上出現流動分離。雖然存在這些調整可能性，但是通常還是出現流動分離，尤其是在轉子葉片的吸力側上的流動分離。在吸力側上的這種流動分離另外是由于空氣動力學邊界條件不是靜態的而且所述邊界條件連續地變化，使得可能需要槳距角的快速且連續的匹配。然而，槳距角的這種快速設定借助于當前應用的控制技術是不可實現或僅可受限制地實現。這尤其導致風能設施的受限的裝機容量，尤其在風并非最優地轉換為電能時引起所述受限的裝機容量。

發明內容

因此，本發明的目的是，提供一種用于設定風能設施的轉子的轉子葉片的槳距角的方法、一種用于設定風能設施的轉子的轉子葉片的槳距角的控制設備和一種風能設施，其減少或消除一個或多個所述缺點。尤其本發明的目的是，提供一種解決方案，其可實現尤其在空氣密度低的情況下風能設施的較高的效率。

根據第一方面，開頭提到的目的通過一種用于設定風能設施的轉子的轉子葉片的槳距角的方法來實現，所述方法尤其用于避免吸力側的流動分離，其中為了設定槳距角，轉子葉片能夠借助于變槳驅動器圍繞轉子葉片縱軸線旋轉地運動，所述方法包括如下步驟：確定轉子的空氣動力學功率；根據空氣動力學功率求取槳距角期望值；和根據所求取的槳距角期望值設定槳距角。

槳距角尤其描述在轉子葉片弦和風吹入方向之間的角度。槳距角通常可借助于變槳驅動器調整。轉子葉片能夠借助于變槳驅動器圍繞轉子葉片縱軸線旋轉運動。通過轉子圍繞其轉子葉片縱軸線的旋轉運動來調整槳距角。

所述方法包括確定轉子的空氣動力學功率的步驟。空氣動力學功率例如可以經由轉子力矩確定。尤其優選的是，間接地考慮空氣動力學功率。如下面還更詳細闡述，空氣動力學功率也可以由電功率確定。

在另一步驟中，所述方法包括根據空氣動力學功率求取槳距角期望值。槳距角期望值尤其是用于槳距角的預設值，所述預設值在考慮空氣動力學功率的情況下出于空氣動力學觀點基本上是最優的。