用于调整风力涡轮的多维操作空间的系统和方法技术方案

一种用于调整风力涡轮的多维操作空间的方法包括经由中央多维操作空间控制器来从多个修改操作空间请求器接收多个信号。多个信号中的每个包括数据结构，其具有操作空间中的多个维度的被请求设定点。方法还包括经由中央多维操作空间控制器来跟踪操作空间中的多个维度的当前设定点。而且，方法包括经由中央多维操作空间控制器来基于被请求设定点而动态地确定输出信号，输出信号包括操作空间中的多个维度的当前设定点的一个或多个改变。此外，方法包括基于输出信号而控制风力涡轮，以便提供修改多维操作空间。

【技术实现步骤摘要】
用于调整风力涡轮的多维操作空间的系统和方法
本公开大体上涉及风力涡轮，并且更具体地涉及用于调整风力涡轮的多维操作空间的系统和方法。
技术介绍
风力被视为目前可用的最清洁、对环境最友好的能源之一，并且，就此而言，风力涡轮已得到更多的关注。现代的风力涡轮典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱以及一个或多个转子叶片。转子叶片是用于使风能转换成电能的主要元件。叶片典型地具有翼型件的横截面轮廓，以致于在操作期间，空气流过叶片，从而在叶片的侧面之间产生压力差。结果，从压力侧指向吸力侧的升力作用于叶片。升力在主转子轴上产生转矩，主转子轴连接到发电机，以便产生电力。风力涡轮的操作空间可被看作在广义地考虑的控制系统内的设定点的标称值、计划和/或极限。因而，操作空间维度可包括但不限于标称目标叶梢速度比、转子最小电网连接速度、转子最大速度、最大功率输出、最小功率输出、速度和功率设定点、最大转子推力、推力设定点、最小或最大叶片桨距角、叶片桨距角偏移和/或其的极限、导致停机或减载(reduced)操作的暴风速度、无功功率目标和极限等等。在早期的风力发电产业中，许多风力涡轮设计成以固定速度、固定功率水平以及固定桨距操作。控制相对简单，从而甚至在数字控制器的开发之前存在于电路中。在这样的实例中，风力涡轮可起动，在其固定操作空间内操作，并且在发生与默认空间不兼容的任何事件的情况下停机。在风力发电产业连同其它开发中的数十年里，越来越多地要求风力涡轮能够对操作功率、操作噪声水平以及其它方面进行更多的增量调整，以适应不同操作情形，而没有诸如停机的激烈措施(由此损失所有能量生产)。类似地，风力发电产业已认识到，在某些高度理想的操作情形下，对操作空间的一些调整可沿“向上”方向，从而增加速度或功率，例如以在尤其良好的状况下从风捕获更多的能量。用以处理对操作空间的这样的调整的初始软件架构是简单的，因为所调整的维度的数量小。专用单维削减(curtailment)处理机的开发在产业中变得普遍，例如，以响应于来自电网的削减请求而降低最大功率水平，或增大桨距角以降低功率或噪声水平。随着产业发展，操作空间的定制的更多的原因开始起作用。例如，风力涡轮可降低功率，以减少在热天气下在各种电气构件中产生的热，或当某些传感器不可用时，风力涡轮可按某种形式的安全模式操作。多年来，这些示例持续增加(从非常少到多达几十个)，并且大体上在本文中被称为修改(modified)操作空间请求器(RMOS)。更具体地，按全粒度观察，可能存在几十个构件超温，其在系统中取得RMOS资格，例如以降低感兴趣区中的产热电力生产量。某个RMOS可能基本上起源于外部风场管理机构或系统，而其它RMOS可能起源于本地现场风场水平管理。再一些其它RMOS可能起源于在硬件、软件或中央风场服务器中实现的状况监测系统和具体风力涡轮的本地构件。可能存在与风品质(例如，高湍流或低湍流、高剪切或低剪切、日间状况或夜间状况)有关的若干RMOS。而且，假定风力涡轮设计可在不存在某些感测信息的情况下以降低的水平运行，则可能存在与变得不可用的传感器有关的多个RMOS。因此，存在噪声RMOS、电网容量RMOS以及类似物，从而容易增大总体RMOS的数量。因此，近年来，风力涡轮控制策略已从简单的单输入单输出构造发展成更复杂的基于模型的、多变量的且现代的控制策略。更具体地，操作策略被更错综复杂地形成，以使在许多特殊状况和情形(诸如，尤其静风或湍流风、尤其高温或低温、不存在某些感测信息等等)下的能量捕获最大化。此外，常规削减受限制(诸如，功率的降低或微小桨距角的增大)，并且通常仅涉及单个维度。例如，如图1中所显示的，呈现并行单维斜变(ramp)方法。如所显示的，功率、转子速度以及推力出于图示的目的而选取，但本领域技术人员可意识到，任何合适的维度组合都可适用。而且，如所显示的，功率、转子速度以及推力各自具有可在不同形式的削减或增加操作中被调整成的多个水平。在该示例中，每个维度具有独立地限定的其自身的斜变速率。因而，在一个示例中，如果功率以慢的速率作出大的改变，并且，转子速度以快的速率作出小的改变，则转子速度将首先完成其转变，并且，功率将随后持续改变达一段时间。在某些方向和组合中，这类影响可引导涡轮瞬时地通过不理想的操作点。由于产业力图使能量成本最小化，因而已不断地寻求更多的用于削减的最佳方法，并且，这些方法更频繁地涉及风力涡轮的操作空间的多个维度(作为任意组合示例，转子速度和功率、推力和转子速度、最小桨距角和转子速度)的改变。操作空间的多个维度的这些改变通常能够相对于涡轮的标称操作空间以最少量的能量损失保护风力涡轮。然而，软件架构开发尚未跟上最好地处理操作空间的多维改变的进度，而是可能继续如无关一维减载的大集合那样处理操作空间中的多维改变。例如，如图2中所显示的，示出风力涡轮的常规多维控制的示意流程图。如在RMOS1显示的，先进控制缺陷(Deficit)模块仅改变操作空间的推力维度，并且因此仅将推力水平请求发送到一维优先级排序及单维操作空间处理机(SDOSH1)。而且，如在RMOS2显示的，温度1模块将推力请求发送到推力一维处理机SDOSH1，并且将功率请求发送到功率一维处理机(SDOSH2)。此外，如在RMOS3显示的，温度2模块如电网削减模块(RMOS4)那样仅将功率请求发送到功率一维处理机SDOSH2。降噪模块(RMOS5)也将功率请求发送到功率一维处理机SDOSH2，并且将速度请求发送到速度一维处理机SDOSH3。处理机(SDOSH1、SDOSH2以及SDOSH3)各自对请求进行优先级排序，跟踪影响，并且将设定点或极限转发到涡轮控制软件中的操作空间调节函数。然而，个别的面向维度的架构固有地限制在操作空间削减或增加的维度之间的交叉可见性和协调。至少出于前面提到的与增加RMOS并且提高适应性有关的原因，在本领域中，对用于处理风力涡轮操作空间的并发和/或动态多维修改的改进的系统感兴趣。另外，在本领域中，理想的是，具有并非将转变作为在单独的水平上的单独的斜变而处理，而是将转变作为通过操作空间的单个经协调路径而处理的方法和构造。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点将在下文的描述中部分地阐明，或可从描述显而易见，或可通过实践本专利技术而得知。在一个方面，本公开涉及一种用于调整风力涡轮的多维操作空间的方法。方法包括经由中央多维操作空间控制器(例如，MDOSC)来从多个修改操作空间请求器(requestor)接收多个信号。来自多个修改操作空间请求器的多个信号中的每个包括具有操作空间中的多个维度的被请求设定点的数据结构。方法还包括经由中央多维操作空间控制器来跟踪操作空间中的多个维度的当前设定点。而且，方法包括经由中央多维操作空间控制器来基于被请求设定点而动态地确定输出信号，输出信号包括操作空间中的多个维度的当前设定点的一个或多个改变(例如，步进和/或动态增大或减小)。此外，方法包括基于输出信号而控制风力涡轮，以便提供修改多维操作空间。在实施例中，基于被请求设定点而动态地确定输出信号可包括经由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于调整风力涡轮的多维操作空间的方法，所述方法包括：/n经由中央多维操作空间控制器来从多个修改操作空间请求器接收多个信号，来自所述多个修改操作空间请求器的所述多个信号中的每个包括数据结构，所述数据结构包括所述操作空间中的多个维度的被请求设定点；/n经由所述中央多维操作空间控制器来跟踪所述操作空间中的所述多个维度的当前设定点；/n经由所述中央多维操作空间控制器来基于所述被请求设定点而动态地确定输出信号，所述输出信号包括所述操作空间中的所述多个维度的所述当前设定点的一个或多个改变；以及/n基于所述输出信号而控制所述风力涡轮，以便提供修改多维操作空间。/n

【技术特征摘要】
20190917 US 16/5730241.一种用于调整风力涡轮的多维操作空间的方法，所述方法包括：
经由中央多维操作空间控制器来从多个修改操作空间请求器接收多个信号，来自所述多个修改操作空间请求器的所述多个信号中的每个包括数据结构，所述数据结构包括所述操作空间中的多个维度的被请求设定点；
经由所述中央多维操作空间控制器来跟踪所述操作空间中的所述多个维度的当前设定点；
经由所述中央多维操作空间控制器来基于所述被请求设定点而动态地确定输出信号，所述输出信号包括所述操作空间中的所述多个维度的所述当前设定点的一个或多个改变；以及
基于所述输出信号而控制所述风力涡轮，以便提供修改多维操作空间。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述被请求设定点而动态地确定所述输出信号进一步包括经由存储于所述中央多维操作空间控制器中的由计算机实现的模型来动态地确定所述输出信号。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述被请求设定点而动态地确定所述输出信号进一步包括跟踪来自所述多个修改操作空间请求器的所述多个信号中的每个对有功功率或无功功率中的至少一个的影响。


4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括经由所述中央多维操作空间控制器来关于所述多个信号中的每个的操作进取水平而对来自所述多个修改操作空间请求器的所述多个信号进行优先级排序。

【专利技术属性】
技术研发人员：R·P·斯拉克，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US