用于控制风力涡轮转子叶片的桨距角的系统和方法技术方案

本公开涉及一种用于控制风力涡轮的转子叶片的桨距角的方法。该方法包括在风力涡轮的起动序列期间利用致动器调节转子叶片的桨距角。致动器通过相对于毂围绕变桨轴线旋转转子叶片来调节转子叶片的桨距角。该方法还包括利用控制器基于转子叶片的叶尖速比确定转子叶片的最小桨距角阈值。该方法还包括利用控制器将转子叶片的当前桨距角与最小桨距角阈值进行比较。当桨距角满足最小桨距角阈值时，该方法包括利用致动器防止转子叶片的桨距角超出最小桨距角阈值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制风力涡轮转子叶片的桨距角的系统和方法
本公开大体上涉及风力涡轮。更特别地，本公开涉及用于控制风力涡轮转子叶片的桨距角的系统和方法。
技术介绍
风力被认为是目前可用的最清洁、最环保的能量源之一，并且风力涡轮在这方面得到了越来越多的关注。现代风力涡轮典型地包括塔架、安装在塔架上的机舱、定位在机舱中的发电机以及具有联接到毂的一个或多个转子叶片的转子。转子叶片利用已知的翼型件原理将风的动能转换成机械能。传动系将机械能从转子叶片传递到发电机。发电机然后将机械能转换成电能，该电能可被供应到公用电网。转子叶片可能够旋转地联接到毂。在这方面，桨距调节机构可相对于毂旋转转子叶片，以调节转子叶片的桨距角。例如，桨距调节机构可在风力涡轮的起动序列期间调节转子叶片的桨距角。然而，当转子叶片在起动序列期间降至低于最小桨距角时，转子叶片可经历负失速。用于在风力涡轮的起动序列期间控制转子叶片的桨距角的常规系统和方法在风力涡轮能够发电之前可能需要多次起动序列尝试。更具体地，常规的系统和方法可在风力涡轮经历足以给发电机提供功率的风速时启动起动序列。一旦起动序列被启动，桨距调节机构可以预定速率调节转子叶片的桨距角。然而，由转子叶片经历的风速可在起动序列期间改变。例如，风速的改变可导致转子叶片降至低于最小桨距角并经历负失速。当负失速发生时，系统和方法必须停止并重新启动风力涡轮的起动序列。在某些情况下，这可能在风力涡轮能够产生功率之前发生多次。在这方面，多次起动序列尝试可导致桨距调节机构和其它风力涡轮部件的显著磨损。因此，改进的风力涡轮并且特别是用于控制风力涡轮转子叶片的桨距角的改进的系统和方法在本领域中是期望的。具体地，不需要多次起动尝试并且对风力涡轮产生相对较少磨损的系统和方法将是有利的。
技术实现思路
本技术的方面和优点将在下面的描述中部分地得到阐述，或者可根据描述而显而易见，或者可通过本技术的实践习知。在一个实施例中，本公开涉及一种用于控制风力涡轮的转子叶片的桨距角的方法。该方法包括在风力涡轮的起动序列期间利用致动器调节转子叶片的桨距角。致动器通过相对于毂围绕变桨轴线旋转转子叶片来调节转子叶片的桨距角。该方法还包括利用控制器基于转子叶片的叶尖速比确定转子叶片的最小桨距角阈值。该方法还包括利用控制器将转子叶片的当前桨距角与最小桨距角阈值进行比较。当桨距角满足最小桨距角阈值时，该方法包括利用致动器防止转子叶片的桨距角超出(exceed)最小桨距角阈值。在另一个实施例中，本公开涉及一种用于控制风力涡轮的转子叶片的桨距角的系统。该系统包括具有毂和转子叶片的转子。该系统还包括致动器，该致动器通过相对于毂围绕变桨轴线旋转转子叶片来调节转子叶片的桨距角。该系统还包括通信地联接到致动器的控制器。控制器被配置成控制致动器以调节转子叶片的桨距角，从而在风力涡轮的起动序列期间移动转子。控制器还被配置成基于转子叶片的叶尖速比来确定转子叶片的最小桨距角阈值。控制器还被配置成将转子叶片的当前桨距角与最小桨距角阈值进行比较。当桨距角满足最小桨距角阈值时，控制器还被配置成控制致动器以防止转子叶片的桨距角超出最小桨距角阈值。在另外一个实施例中，本公开涉及一种风力涡轮，其包括塔架、安装在塔架上的机舱以及联接到机舱的转子。转子包括毂和从毂延伸的至少一个转子叶片。致动器通过相对于毂围绕变桨轴线旋转转子叶片来调节转子叶片的桨距角。控制器通信地联接到致动器。控制器被配置成控制致动器以在风力涡轮的起动序列期间调节转子叶片的桨距角。控制器还被配置成基于转子叶片的叶尖速比来确定转子叶片的最小桨距角阈值。控制器还被配置成将转子叶片的当前桨距角与最小桨距角阈值进行比较。当桨距角满足最小桨距角阈值时，控制器被配置成控制致动器以防止转子叶片的桨距角超出最小桨距角阈值。参考以下描述和所附权利要求书，本技术的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。并入并构成本说明书的一部分的附图示出本技术的实施例，并与描述一起用于解释本技术的原理。附图说明在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员而言的本技术的完整且能够实现的公开，包括其最佳模式，在附图中：图1是根据本公开的一个实施例的风力涡轮的透视图；图2是根据本公开的一个实施例的风力涡轮的机舱的内部透视图；图3是根据本公开的一个实施例的用于控制风力涡轮的转子叶片的桨距角的系统的示意图；图4是根据本公开的一个实施例的用于控制风力涡轮的转子叶片的桨距角的系统的控制器的示意图；图5是示出根据本公开的一个实施例的风力涡轮的最小桨距角阈值的图；和图6是示出根据本公开的一个实施例的用于控制风力涡轮的转子叶片的桨距角的方法的流程图。在本说明书和附图中重复使用的附图标记旨在表示本技术的相同或相似的特征或元件。具体实施方式现在将详细参考本技术的当前实施例，其一个或多个示例在附图中被示出。详细描述使用数字和字母标记来指代附图中的特征。附图和描述中类似或相似的标记用于指代本技术的类似或相似部分。如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可能够互换地使用，以将一个部件与另一个部件区分开来，并且不旨在表示单独部件的位置或重要性。每个示例通过解释本技术而非限制本技术的方式提供。事实上，对于本领域技术人员来说将显而易见的是，在不脱离本技术的范围或精神的情况下，可在本技术中进行修改和变型。例如，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一个实施例，以产生又一实施例。因此，意在本技术覆盖如归入所附权利要求书的范围内的这种修改和变型及其等同物。现在参考附图，图1示出根据本公开的示例性风力涡轮10的一个实施例的透视图。如图所示，风力涡轮机10大体上包括从支撑表面14延伸的塔架12、安装在塔架12上的机舱16以及联接到机舱16的转子18。转子18包括可旋转的毂20和至少一个转子叶片22，转子叶片22联接到毂20并从毂20向外延伸。例如，在图1所示的实施例中，转子18包括三个转子叶片22。然而，在备选实施例中，转子18可包括多于或少于三个转子叶片22。每个转子叶片22可围绕毂20间隔开，以便于旋转转子18，从而将来自风的动能转换成可用的旋转机械能。定位在机舱16中的发电机24可由于转子18的旋转能量而产生电功率。现在参考图2，传动系26使转子18能够旋转地联接到发电机24。如图所示，传动系26可包括转子轴28，该转子轴28使转子18的毂20能够旋转地联接到齿轮箱30。齿轮箱30可由机舱16中的底板32支撑并联接到该底板32。传动系26还可包括发电机轴34，发电机轴34使齿轮箱30能够旋转地联接到发电机24。在这方面，转子18的旋转驱动发电机24。更具体地，响应于转子叶片22和毂20的旋转，转子轴28可向齿轮箱30提供低速、高扭矩输入。齿轮箱30然后可将低速、高扭矩输入转换成高速、低扭矩输出，以驱动发电机轴34，并且因此驱动发电机24。然而，在备选实施例中，发电机24可在直接驱动配置中直接能够旋转地联接到转子轴28。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制风力涡轮的转子叶片的桨距角的方法，所述方法包括：/n在风力涡轮的起动序列期间，利用致动器调节所述转子叶片的所述桨距角，其中，所述致动器通过使所述转子叶片相对于毂围绕变桨轴线旋转来调节所述转子叶片的所述桨距角；/n利用控制器基于所述转子叶片的叶尖速比确定所述转子叶片的最小桨距角阈值；/n利用所述控制器将所述转子叶片的当前桨距角与所述最小桨距角阈值进行比较；和/n当所述桨距角满足所述最小桨距角阈值时，利用所述致动器防止所述转子叶片的所述桨距角超出所述最小桨距角阈值。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于控制风力涡轮的转子叶片的桨距角的方法，所述方法包括：
在风力涡轮的起动序列期间，利用致动器调节所述转子叶片的所述桨距角，其中，所述致动器通过使所述转子叶片相对于毂围绕变桨轴线旋转来调节所述转子叶片的所述桨距角；
利用控制器基于所述转子叶片的叶尖速比确定所述转子叶片的最小桨距角阈值；
利用所述控制器将所述转子叶片的当前桨距角与所述最小桨距角阈值进行比较；和
当所述桨距角满足所述最小桨距角阈值时，利用所述致动器防止所述转子叶片的所述桨距角超出所述最小桨距角阈值。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
利用所述控制器计算所述转子叶片的所述叶尖速比。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
当所述桨距角满足所述最小桨距角阈值时，利用所述致动器将所述转子叶片的所述桨距角保持在所述最小桨距角阈值。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述风力涡轮的所述起动序列期间多次执行确定所述最小桨距角阈值和比较所述当前桨距角与所述最小桨距角阈值。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
利用所述控制器接收来自发电机速度传感器的信号，所述信号与能够旋转地联接到所述转子叶片的发电机的发电机速度相关联。


6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述风力涡轮的所述起动序列期间调节所述转子叶片的所述桨距角是基于所述发电机速度进行的。


7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述风力涡轮的所述起动序列期间调节所述转子叶片的所述桨距角是基于所述发电机速度的预定斜坡率进行的。


8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定斜坡率是固定斜坡率。


9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述风力涡轮的所述起动序列期间调节所述转子叶片的所述桨距角包括将所述转子叶片从顺桨位置移动到功率位置。


10.一种用于控制风力涡轮的转子叶片的桨距角的系统，所述系统包括：
转子，其包括毂和转子叶片；
致动器，其通过相对于所述毂围绕变桨轴线旋转所述转子叶片来调节所述转子叶片的所述桨距角；和
控制器，其通信地联接到所述致动器，所述控制器被配置成：
控制所述致动器以调节所述转子叶片的所述桨距角，从而在所述风力涡轮的起动序列期间移动所述转子叶片；
基于所述转子叶片的叶尖速比确定所述转子叶片的最小桨距角阈值；
将所述转子叶片的当前桨距角与所述最小桨距角阈值进行比较；和
当所述桨距角满足所述最小桨距角阈值时...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑胜嘉，M·D·安杰尔，Z·M·阿敏，M·哈拉克，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US