本发明专利技术公开一种用于风力涡轮机的控制方法和控制系统。该控制方法包括测量风力涡轮机叶片浆距角；获得风力涡轮机转子加速度值；判断是否叶片浆距失控故障状况正在发生；以及在叶片浆距失控故障状况期间，至少部分地基于转子加速度值、至少一个故障叶片的浆距角及健康叶片的浆距角来调整浆距角命令；以及至少部分地基于调整的浆距角命令来控制风力涡轮机叶片，从而减小了健康叶片与故障叶片之间的浆距角不对称，并且控制了转子的减速。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术大体涉及风力涡轮机，尤其涉及一种用于风力涡轮机的控制方法和控制系 统。
技术介绍
近年来，风力涡轮机作为一种对环境安全且相对便宜的替代能源，受到了日益增 加的关注。随着对其关注的增长，人们已作出了相当大的努力来研制可靠且高效的风力涡 轮机。 风力涡轮机包括控制单元、具有多个叶片的转子以及叶片浆距驱动器，叶片浆距 驱动器用于调整叶片浆距，从而当风速改变时，可将风力涡轮机转子的转速保持在运行限 度内。当在强风环境下或其他需要紧急停机的情况下，叶片通常朝向平浆的位置（即朝向 90°位置）转动以减小不需要的旋转扭矩。 然而，当叶片浆距失控故障发生时，故障的叶片将不受叶片浆距驱动器的控制，并 且故障的叶片可能会以高的浆距角速度朝向0°位置或90°位置转动。在这种情况下，控 制单元将会启动停机程序，来将叶片浆距角朝向完全平浆的位置转动。在停机期间，由于不 同叶片之间的浆距角差异，风力涡轮机将会经历转子上的空气动力不平衡，从而导致风力 涡轮机的塔顶和毂上的不平衡负载。 在现有的风力涡轮机中，积极的停机策略可能会导致一些部件（例如，偏航轴承、 浆距轴承、塔及基础）上的高机械负载。特别是在叶片的浆距角失控至0°位置或90°位 置的情况下，其他健康叶片的快速停机将导致高的不平衡力矩。该不平衡力矩同时也会激 发起其他部件（例如，偏航轴承、浆距轴承、塔、基础及驱动系）。 现有的带有固定且预定义的顺浆模式的开环停机控制方法需要具体的手动调节， 并且针对每一种不同的风力涡轮机构造需要优化控制参数。此外，因为单一顺浆策略在停 机期间需要处理任何初始浆距角及任何变化的风况，所以可能发生带有高峰值负载变化的 次优性能。 因此，有必要提供一种控制系统和控制方法以解决如上所述的至少一个问题。
技术实现思路
本专利技术的一个方面在于提供一种用于风力涡轮机的控制方法，其包括：测量风力 涡轮机叶片浆距角；获得风力涡轮机转子加速度值；判断是否叶片浆距失控故障状况正在 发生；以及在所述叶片浆距失控故障状况期间，至少部分地基于所述转子加速度值、至少一 个故障叶片的浆距角及健康叶片的浆距角来调整浆距角命令；以及至少部分地基于所述调 整的浆距角命令来控制风力涡轮机叶片。 本专利技术的另一个方面在于提供一种用于风力涡轮机的控制系统，其包括风力涡轮 机转子和控制单元，风力涡轮机转子具有至少两个叶片及用于驱动所述至少两个叶片的浆 距驱动器，控制单元用于判断当叶片浆距失控故障发生时，并且作为响应，至少部分地基于 风力涡轮机转子加速度值、至少一个故障叶片的浆距角及健康叶片的浆距角来调整浆距角 命令。 根据本专利技术的【具体实施方式】的控制系统或控制方法可以在叶片浆距失控故障发 生时确定用于叶片的调整的浆距角命令，从而减小了健康叶片与故障叶片之间的浆距角不 对称，并且控制了转子的减速。由于能够及时将浆距角不对称最小化，因此能够减轻由叶片 浆距失控故障所引起的极端负载。故，在风力涡轮机的停机期间，可以同时获得负载减轻和 转子的减速。本专利技术的控制系统或控制方法的应用不需要额外的传感器测量，相反地而是 可以使用在风力涡轮机中通常已有的传感器，因此，元件成本能够大大降低。【附图说明】 当参照附图阅读以下详细描述时，本专利技术的这些和其它特征、方面及优点将变得 更好理解，在附图中，相同的元件标号在全部附图中用于表示相同的部件，其中： 图1是根据本专利技术的一个【具体实施方式】的风力涡轮机的示意图； 图2是根据本专利技术的一个【具体实施方式】的控制系统的示意图； 图3是根据本专利技术的一个【具体实施方式】的控制系统的框图； 图4是根据本专利技术的一个【具体实施方式】的控制方法的流程图； 图5是图4的控制方法中的调整步骤的详细流程图； 图6示出根据本专利技术的一个【具体实施方式】的在单个叶片的浆距角失控至0°位置 时叶片浆距角的时序图；及 图7示出根据本专利技术的一个【具体实施方式】的在单个叶片的浆距角失控至90°位 置时叶片浆距角的时序图。【具体实施方式】 为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本专利技术所要求保护的主题，下面结合附 图详细描述本专利技术的【具体实施方式】。在以下对这些【具体实施方式】的详细描述中，本说明书 对一些公知的功能或构造不做详细描述以避免不必要的细节而影响到本专利技术的披露。 除非另作定义，本权利要求书和说明书中所使用的技术术语或者科学术语应当为 本专利技术所属
内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书以及权利要求书 中所使用的"第一"、"第二"以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用 来区分不同的组成部分。"一个"或者"一"等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至 少一个。"包括"或者"具有"等类似的词语意指出现在"包括"或者"具有"前面的元件或 者物件涵盖出现在"包括"或者"具有"后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除 其他元件或者物件。"连接"或者"相连"等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接， 而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。 图1示出根据本专利技术的一个【具体实施方式】的示例性风力涡轮机的示意图。在图1 的示例中，该风力涡轮机1包括风力涡轮机转子11、控制单元12 (如图2所示）、塔13及 机舱14。风力涡轮机转子11包括连接至机舱14的毂110、安装在毂110中的浆距驱动器 114(如图2和图3所示）和连接至毂110的至少两个叶片。在本【具体实施方式】中，将以风 力涡轮机转子11包括三个叶片112a、112b和112c为例来进行描述。然而，本专利技术的风力涡 轮机转子11并不局限于仅包括三个叶片112a、112b和112c，而是替代地可以包括两个、四 个或更多的叶片。三个叶片112a、112b和112c接收风并且连同风力涡轮机转子11 一起转 动，通过机械机构，例如位于机舱14内的变速箱（未示出）将风能转换成机械能。浆距驱 动器114驱动三个叶片112a、112b和112c以调整每一个叶片112a、112b和112c的浆距， 此处由箭头曲线A，B或C示意性地示出，从而当风速改变时，将风力涡轮机转子11的转速 保持在运行限度内。更具体地，当叶片（例如叶片112a)的浆距角发生变化，即叶片112a 面向风向的角度发生改变时，风力涡轮机转子11的转速可随之发生变化。 图2示出根据本专利技术的一个【具体实施方式】的用于风力涡轮机1的示例性控制系统 的示意图。参照图2,根据本专利技术的一个【具体实施方式】的用于风力涡轮机1的控制系统1可 以包括控制单元12、叶片探测器15及浆距驱动器114。在一个【具体实施方式】中，叶片探测 器15是用于监控三个叶片112a、112b和112c的健康/故障状态，并且将三个叶片112a、 112b和112c的健康/故障状态提供给控制单元12。在一个【具体实施方式】中，该监控是至 少部分地基于任何叶片的浆距角与其各自的正常运行的浆距角命令之间的差异落入或超 过浆距角阈值。当叶片浆距失控故障发生时，控制单元12将启动控制程序来让风力涡轮机 1停机。 控制单元12去调整用于浆距驱动器114的浆距角命令的相应控制程序是至少部 分地基于风力涡轮机转子加速度值、至少一个故障叶片的浆距角Θ f及健康叶片的浆距 角。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种控制方法，其包括：测量风力涡轮机叶片浆距角；获得风力涡轮机转子加速度值；判断是否叶片浆距失控故障状况正在发生；以及在所述叶片浆距失控故障状况期间，至少部分地基于所述转子加速度值、至少一个故障叶片的浆距角及健康叶片的浆距角来调整浆距角命令；以及至少部分地基于所述调整的浆距角命令来控制风力涡轮机叶片。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：达哈阿德加斯·法比亚诺，黄雄哲，阿加瓦尔·普拉纳，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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