本发明专利技术提供了用于控制来自风力涡轮机(10)的个体叶片(18)的噪声排放的方法和控制器，所述方法(60)包括：定义(720)描述所述风力涡轮机(10)的动力学的风力涡轮机模型(321)，所述风力涡轮机模型(321)包括对随着方位角(312)的变化而变化的来自每个个体叶片(18)的噪声排放的强度和方向的描述；并且通过使用所述风力涡轮机模型(321)，应用(730)基于模型的控制算法(32)以确定至少一个控制输出(331)，并使用(740)所述至少一个控制输出(331)来控制来自每个个体叶片(18)的噪声排放。制来自每个个体叶片(18)的噪声排放。制来自每个个体叶片(18)的噪声排放。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】控制来自风力涡轮机的个体叶片的噪声排放
[0001]本专利技术总体上涉及控制来自风力涡轮机的个体叶片的噪声排放。
技术介绍
[0002]使用风力涡轮机控制技术进行功率的优化和负荷的最小化。诸如空气动力负荷、重力负荷、离心负荷和惯性负荷这样的许多不同的负荷作用在风力涡轮机上。风力涡轮机所经历的负荷变化可能是由风力涡轮机附近的风条件(例如，风切变或湍流)引起的，或者可能是由改变风力涡轮机的操作(例如，电网损耗)引起的。
[0003]已知的是风力涡轮机从不同的源产生声音或噪声。例如，机械源包括传动系调性，并且已知用于降低这种机械诱发噪声水平的方法。气动声源通常源自转子叶片周围的气流，并可以是风力涡轮机噪声排放的最大组成。气动声学机制包括低频声、入流湍流声和叶片自噪声。当旋转的叶片遇到尾流或风速变化时，会出现低频声。入流湍流声可能是由湍流风引起的压力波动导致的。叶片自噪声可能是由沿着叶片表面流动的空气导致的。已知用于降低来自以上提到的各种源的平均气动声学噪声的方法。
[0004]在风力涡轮机转子旋转时噪声水平的变化可以被称为振幅调制的气动声学噪声。这种振幅调制的噪声通常可以由风场中的不均匀性(诸如风切变)产生，或者可能是因为变桨控制动作产生的。用于降低振幅调制的气动声学噪声的方法有可能给风力涡轮机控制系统增加不适当的复杂性。
[0005]本专利技术正是在以上背景下提出的。
技术实现思路
[0006]根据本专利技术的一方面，提供了一种控制来自风力涡轮机的个体叶片的噪声排放的方法。该方法可以包括定义风力涡轮机模型，风力涡轮机模型描述风力涡轮机的动力学，其中，风力涡轮机模型可以包括对随着方位角的变化而变化的来自每个个体叶片的噪声排放的强度和方向的描述。该方法可以包括：通过使用风力涡轮机模型，应用基于模型的控制算法来确定至少一个控制输出。该方法可以包括使用至少一个控制输出来控制来自每个个体叶片的噪声排放。
[0007]风力涡轮机模型可以描述来自每个个体叶片的多个叶片段中的每个的噪声排放。
[0008]风力涡轮机模型可以基于偶极子辐射图描述噪声排放。
[0009]噪声排放的方向可以是取决于每个个体叶片的前缘和后缘的相对位置而确定的。
[0010]噪声排放可以是取决于转子速度而确定的。
[0011]在一些实施方式中，描述来自每个个体叶片的噪声排放包括：确定随着方位角的变化而变化的风速。
[0012]在一些实施方式中，随着方位角的变化而变化的风速基于个体叶片的叶片负荷。
[0013]在一些实施方式中，应用基于模型的控制算法包括使用风力涡轮机模型在预测范围内预测每个个体叶片的噪声排放。在一些实施方式中，应用基于模型的控制算法包括基
于所预测的噪声排放来确定至少一个控制输出。
[0014]该方法可以包括将所预测的噪声排放用在风力涡轮机模型的成本函数中。该方法可以包括优化成本函数以确定至少一个控制输出。
[0015]成本函数可以包括与所预测的噪声排放关联的一个或更多个惩罚参数，以惩罚以下中的一个或更多个：来自个体叶片的振幅调制的气动声学噪声排放；在相对于机舱取向的一个或更多个具体方向上的噪声排放；以及在一个或更多个具体地理方向上的噪声排放。
[0016]至少一个控制输出可以是取决于以下中的至少一个而确定的：风力涡轮机附近的地形类型；风力涡轮机的地理位置；相对于风力涡轮机的栖息地位置；大气条件；以及一天中的时间。
[0017]至少一个控制输出可以包括对个体叶片的桨矩控制。
[0018]根据本专利技术的另一方面，提供了一种非暂态计算机可读存储介质，在该非暂态计算机可读存储介质上存储有指令，该指令在由处理器执行时致使处理器执行上述方法。
[0019]根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于控制来自风力涡轮机的个体叶片的噪声排放的控制器。控制器可以被配置为定义风力涡轮机模型，风力涡轮机模型描述风力涡轮机的动力学，其中，风力涡轮机模型可以描述随着方位角(312)的变化而变化的来自每个个体叶片的噪声排放的强度和方向。控制器可以被配置为通过使用所述风力涡轮机模型，应用基于模型的控制算法以确定至少一个控制输出。控制器可以被配置为使用至少一个控制输出来控制来自每个个体叶片的噪声排放。
[0020]根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于控制来自包括多个风力涡轮机的风电场的噪声排放的控制器。控制器可以被配置成定义风力涡轮机模型，风力涡轮机模型描述多个风力涡轮机中的每个的动力学。每个风力涡轮机模型可以描述随着方位角的变化而变化的来自每个风力涡轮机的每个个体叶片的噪声排放的强度和方向。控制器可以被配置为通过使用风力涡轮机模型，应用基于模型的控制算法来确定风力涡轮机中的每个的至少一个控制输出。控制器可以被配置为使用至少一个控制输出来控制来自风力涡轮机中的每个的每个个体叶片的噪声排放。
[0021]根据本专利技术的另一方面，提供了一种包括如上所述的控制器的风力涡轮机。
[0022]根据本专利技术的另一方面，提供了一种风电场，该风电场包括均具有如上所述的控制器的多个风力涡轮机。该风电场可以包括风电场控制器，风电场控制器被配置为：基于一个或更多个接收到的噪声参数来确定来自风电场的噪声排放的允许水平；基于噪声排放的所述允许水平来确定噪声排放约束；并且将噪声排放约束分配给风力涡轮机的控制器中的每个。风力涡轮机的控制器中的每个被配置为通过使用风力涡轮机模型，应用基于模型的控制算法以确定服从所分配的噪声排放约束的至少一个控制输出。风电场控制器可以针对风电场中的风力涡轮机中的每个确定不同的噪声排放约束。
附图说明
[0023]现在，将通过示例的方式参考附图来描述本专利技术的一个或更多个实施方式，在附图中：
[0024]图1示出了根据本专利技术的示例的风力涡轮机；
[0025]图2示出了图1的风力涡轮机的控制器以及风力涡轮机的将由控制器控制的致动器系统；
[0026]图3示出了图2的控制器的组成部分，具体地，根据本专利技术的示例的估计器单元和模型预测控制单元；
[0027]图4A示出了风力涡轮机叶片位置的方位角图，图4B示出了针对方位角位置的叶片风速图，并且图4C示出了在预测范围内给定叶片的估计叶片风速图；
[0028]图5示出了图1的风力涡轮机的转子叶片之一的立体图；
[0029]图6示意性示出了来自图1的风力涡轮机的叶片段的噪声排放，该噪声排放被描述为偶极子辐射图；
[0030]图7概述了根据本专利技术的示例的由图2的控制器执行的方法步骤；以及
[0031]图8示意性示出了具有多个图1中的风力涡轮机并与栖息地位置相邻的风电场。
具体实施方式
[0032]图1示出了风力涡轮机10，本专利技术的实施方式可以被纳入风力涡轮机10。风力涡轮机10包括塔架12，塔架12支撑机舱14，转子16安装到机舱14。转子16包括从轮毂20径向延伸的多个风力涡轮机叶片18。在该示例中，转子16包括三个叶片18，尽管其他配本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种控制来自风力涡轮机(10)的个体叶片(18)的噪声排放的方法(70)，所述方法(60)包括以下步骤：定义(720)风力涡轮机模型(321)，所述风力涡轮机模型(321)描述所述风力涡轮机(10)的动力学，所述风力涡轮机模型(321)包括对随着方位角(312)的变化而变化的来自每个个体叶片(18)的噪声排放的强度和方向的描述；并且通过使用所述风力涡轮机模型(321)，应用(730)基于模型的控制算法(32)以确定至少一个控制输出(331)，并使用(740)所述至少一个控制输出(331)来控制来自每个个体叶片(18)的噪声排放。2.根据权利要求1所述的方法(70)，其中，所述风力涡轮机模型(321)描述来自每个个体叶片(18)的多个叶片段(57)中的每个的噪声排放。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法(70)，其中，所述风力涡轮机模型(321)基于偶极子辐射图(60)描述噪声排放。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法(70)，其中，所述噪声排放的方向是取决于每个个体叶片(18)的前缘(54)和后缘(55)的相对位置而确定的。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法(70)，其中，所述噪声排放是取决于转子速度(314)而确定的。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法(70)，其中，描述来自每个个体叶片(18)的噪声排放包括：确定随着方位角(312)的变化而变化的风速。7.根据权利要求6所述的方法(70)，其中，随着方位角(312)的变化而变化的风速基于个体叶片(18)的叶片负荷(313)。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法(70)，其中，应用所述基于模型的控制算法(32)包括以下步骤：使用所述风力涡轮机模型(321)在预测范围内预测每个个体叶片(18)的噪声排放；并且基于所预测的噪声排放来确定所述至少一个控制输出(331)。9.根据权利要求8所述的方法(70)，所述方法(70)包括：将所预测的噪声排放用在所述风力涡轮机模型(321)的成本函数中，并优化所述成本函数以确定所述至少一个控制输出(331)。10.根据权利要求9所述的方法(70)，其中，所述成本函数包括与所预测的...
【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：维斯塔斯风力系统有限公司，
类型：发明
国别省市：
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