具有多个转子的风力涡轮机的控制系统和方法技术方案

一种风力涡轮机系统，其包括安装到支撑结构的多个风力涡轮机模块，其中，每个风力涡轮机模块包括转子，该转子包括一个或多个可变桨距叶片，每个限定相应的叶片桨距角并且由桨距控制系统而控制，以及控制系统，其可操作以控制风力涡轮机模块的10多个叶片的叶片桨距角。控制系统配置成识别预定停止条件的存在并且据此可操作以将相应叶片的叶片桨距角控制到减小支撑结构的振荡的预定停止位置。本发明专利技术的各方面还涉及控制风力涡轮机系统的方法、用于执行该方法的控制器以及15计算机程序制品。

Control system and method for wind turbines with multiple rotors

A wind turbine system, which includes a plurality of wind turbine modules mounted to a supporting structure, in which each wind turbine module includes a rotor, which includes one or more variable pitch blades, each limiting the corresponding blade pitch angle and controlled by the pitch control system, and the control system. Operation is used to control the blade pitch angle of the more than 10 blades of the wind turbine module. The control system is configured to identify the existence of a predetermined stop condition and thus can be operated to control the blade pitch angle of the corresponding blade to a predetermined stop position that reduces the oscillation of the support structure. Various aspects of the invention also relate to a method for controlling a wind turbine system, a controller for carrying out the method, and a 15 computer program product.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有多个转子的风力涡轮机的控制系统和方法
本专利技术涉及一种具有多个转子的风力涡轮机系统的控制系统，并且更具体地但不排他地涉及阵列型多转子风力涡轮机系统。
技术介绍
最常见的风力涡轮机类型是三叶片迎风水平轴风力涡轮机(HAWT)，其中，涡轮机转子位于机舱的前部并面向其支撑塔架上游的风。然而，几种替代的风力涡轮机设计也是已知的。一个示例是多转子阵列型风力涡轮机。EP1483501B1公开了一种多转子阵列型风力涡轮机，其中，多个共面转子被安装到共同的支撑结构。这样的配置实现了可以用非常大的单转子涡轮机获得的相似的经济规模，但是避免了相关的缺点，诸如高的叶片质量、放大的功率电子部件等等。然而，虽然这样的共面多转子风力涡轮机具有其优点，但是在实践中实现该构思提出了挑战，特别是在高风速期间如何管理多个转子或机舱。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种风力涡轮机系统，其包括安装到支撑结构的多个风力涡轮机模块，其中，每个风力涡轮机模块包括转子，该转子包括一个或多个可变桨距叶片，每个限定相应的叶片桨距角并由桨距控制系统控制，以及控制系统，其可操作以控制风力涡轮机模块的多个叶片的叶片桨距角。控制系统配置成识别预定停止条件的存在并且据此可操作以控制相应叶片的叶片桨距角到减小支撑结构的振荡的预定停止位置。本专利技术的优点在于叶片的桨距角以协调的方式配置并且被优化以在风力涡轮机停止事件期间实现叶片激励的净减少。通过将叶片的停止位置设置为最佳的桨距位置，实际上在风力涡轮机系统的各叶片中均匀地分布叶片桨距角，由叶片对支撑结构的激励将减小。在这种方法中，风力涡轮机系统的各叶片呈现出许多不同的有效表面面积以及迎角，相对于迎面而来的风流，并且对于任何风向都是如此。因此，在停止事件中，风向是不太重要的考虑因素，并且全部所需为将叶片设置在预定停止位置范围内，以避免支撑结构受到不可接受的由风力条件的激励。这导致更可靠的风力涡轮机系统，其在这种停止条件下更容易控制。另一方面，本专利技术在于一种控制风力涡轮机系统的方法，该风力涡轮机系统具有安装到支撑结构的多个风力涡轮机模块，其中，每个风力涡轮机模块包括转子，该转子包括一个或多个可变桨距叶片，每个限定相应的叶片桨距角，其中，该方法包括：识别预定风力涡轮机停止条件的存在，并且据此控制相应的叶片的叶片桨距角到预定停止位置，所述预定停止位置被选择为减小支撑结构的振荡。预定停止位置可以以不同的方式确定。在一个实施方式中，叶片的预定停止位置可以通过随机选择过程来选择。该过程可以在任何时候执行，但是在一个实施方式中，随机选择过程在已经识别预定停止条件时执行。在另一个实施方式中，叶片的预定停止位置通过优化过程确定，在该过程中，确定对于每个叶片的桨距位置以减小支撑结构的振荡。在一个实施方式中，优化的桨距位置可以作为参数值存储在控制系统的储存区域中，从而可以相应地控制桨距控制系统。然而，在一些实施方式中，相应叶片的预定停止位置由相应桨距控制系统机械地设定，例如通过对于桨距控制系统的相应叶片桨距致动器的端部停止位置。可以计算对于各叶片的预定停止位置，使得每个叶片具有不同的位置。或者，对于给定的风力涡轮机模块，预定停止位置可以被确定为对于每个叶片是不同的。可以计算对于每个叶片的停止位置，使得其位于预定叶片桨距位置范围内。这个范围可以在30到100度之间。在各实施方式中，多个风力涡轮机模块中的至少一些成对地安装到支撑结构中，其中，每对风力涡轮机模块通过相应的支撑臂装置安装到支撑结构。本专利技术的各方面还可以被表示为用于风力涡轮机控制系统的控制器，该风力涡轮机控制系统具有安装到支撑结构的多个风力涡轮机模块，其中，每个风力涡轮机模块包括转子，该转子包括一个或多个可变桨距叶片，每个限定相应的叶片桨距角，其中，所述控制器包括处理器、储存器模块和输入/输出系统，并且其中，所述储存器包括成组程序代码指令，所述程序代码指令在由所述处理器执行时实现如上所述的方法。本专利技术的各方面还可以表示为可从通信网络下载和/或存储在机器可读介质上的计算机程序制品，包括用于实现上述方法的程序代码指令，并且还涉及其上已经存储这样的计算机程序制品的机器可读介质。为了本公开的目的，应该理解的是，在此描述的控制系统可以包括具有一个或多个电子处理器的控制单元或计算装置。这样的系统可以包括单个的控制单元或电子控制器，或者可选地，一个或多个控制器的不同功能可以被实现在或者被托管在不同的控制单元或控制器中。如本文所使用的，术语“控制系统”将被理解为包括单个的控制单元或控制器以及集合地操作以提供所需控制功能的多个控制单元或控制器。可以提供成组指令，当被执行时，引起所述一个或多个控制器或一个或多个控制单元实现本文所述的控制技术(包括下面描述的一个或多个方法)。该成组指令可以嵌入到一个或多个电子处理器中，或者可选地，该成组指令可以作为软件提供以由一个或多个电子处理器执行。例如，第一控制器可以以在一个或多个电子处理器上运行的软件中实现，并且一个或多个其他控制器也可以以在一个或多个电子处理器上运行的软件中实现，可选地与第一控制器相同的一个或多个处理器来实现。然而，应该理解的是其他布置也是有用的，因此，本专利技术并不限于任何特定的布置。在本申请的范围内，明确地意图是在前面段落、权利要求书和/或以下描述和附图中阐述的各种方面、实施方式、实施例和替代方案，并且尤其是其各个特征可以是独立地或以任何组合取得。也就是说，所有实施方式和/或任何实施方式的各特征可以以任何方式和/或组合进行组合，除非这些特征不兼容。申请人保留更改任何原始提出的权利要求或相应提出任何新的权利要求的权利，包括修改任何原始提交的权利要求的权利，依赖于和/或包含任何其他权利要求的任何特征，尽管最初并未以这种方式要求权利。附图说明为了可以更全面地理解本专利技术，现在将仅通过参考以下附图的示例来描述本专利技术，其中：图1是多转子风力涡轮机系统的第一实施方式的前视图；图2是图1中的风力涡轮机系统的俯视图；图3是图1中的风力涡轮机系统的示意性系统图；图4是示出支配图1的风力涡轮机系统的配置为安全或“停止”状态的过程的流程图；图5是风力涡轮机系统的转子的视图，通过图1中的叶片部分A-A，其提供叶片桨距角的示图；图6是根据一个实施方式在停止状态中的图1中的风力涡轮机系统的前视图；图7是根据替代实施方式的处于停止状态的风力涡轮机系统的前视图；和图8和图9是替代性风力涡轮机系统的前视图。具体实施方式参照图1和图2，风力涡轮机装置或“系统”2包括呈塔架4形式的支撑结构，在其上安装有多个风力涡轮机模块6。整个风力涡轮机系统2支撑在如一般那样的基础8，其可能是埋藏在地下的大块物质，尽管其他基础结构是已知的。注意，这里使用的术语“风力涡轮机模块”主要指的是风力涡轮机系统的发电部件并且与塔架4分开。在该实施方式中，存在四个风力涡轮机模块6，并且这些以两对安装到塔架4，每对包括通过相应的支撑臂装置10安装到塔架4的两个风力涡轮机6。因此，标记为6a的第一成对风力涡轮机与第一支撑臂装置10a相关联，并且标记为6b的第二成对风力涡轮机与第二支撑臂装置10b相关联。然而，其他配置是可能的，其中，风力涡轮机模块6未成对安装，但是，反而单个地或以三个或更多个的组安本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风力涡轮机系统，包括：安装到支撑结构的多个风力涡轮机模块，其中，每个风力涡轮机模块包括转子，所述转子具有一个或多个可变桨距叶片，每个限定相应的叶片桨距角并且由桨距控制系统控制，控制系统，其可操作以控制风力涡轮机模块的多个叶片的叶片桨距角，其中，所述控制系统配置成识别预定停止条件的存在，并且据此可操作以将所述相应叶片的叶片桨距角控制到减小所述支撑结构的振荡的预定停止位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.18 DK PA2015707421.一种风力涡轮机系统，包括：安装到支撑结构的多个风力涡轮机模块，其中，每个风力涡轮机模块包括转子，所述转子具有一个或多个可变桨距叶片，每个限定相应的叶片桨距角并且由桨距控制系统控制，控制系统，其可操作以控制风力涡轮机模块的多个叶片的叶片桨距角，其中，所述控制系统配置成识别预定停止条件的存在，并且据此可操作以将所述相应叶片的叶片桨距角控制到减小所述支撑结构的振荡的预定停止位置。2.根据权利要求1所述的风力涡轮机系统，其中，所述叶片的预定停止位置通过随机选择过程来选择。3.根据权利要求2所述的风力涡轮机系统，其中，当所述预定停止条件已被识别时，执行所述随机选择过程。4.根据权利要求1所述的风力涡轮机系统，其中，所述叶片的所述预定停止位置通过优化过程来确定，在所述优化过程期间，确定对于每个叶片的桨距位置以减小所述支撑结构的振荡。5.根据权利要求4所述的风力涡轮机系统，其中，所述叶片的所述预定停止位置作为参数值存储在所述控制系统的储存区域中。6.根据权利要求4所述的风力涡轮机系统，其中，所述相应叶片的所述预定停止位置由相应桨距控制系统机械地设定。7.根据权利要求6所述的风力涡轮机系统，其中，所述相应叶片的所述预定停止位置由对于相应叶片桨距致动器的端部停止位置而设定。8.根据权利要求1至7所述的风力涡轮机系统，其中，每个叶片的预定停止位置是不同的。9.根据权利要求1至7所述的风力涡轮机系统，其中，对于相关风力涡轮机模块的每个叶片的预定停止位置是不同的。10.根据权利要求1至9所述的风力涡轮机系统，其中，每个叶片...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·L·鲍恩，J·L·诺伊鲍尔，
申请(专利权)人：维斯塔斯风力系统集团公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK