用于控制风力涡轮的系统和方法技术方案

提供一种用于控制风电场的风力涡轮的系统和方法。因此，控制器至少部分地基于偏航偏移函数以及作用于风电场的至少一部分的风事件的风速测量数据和风向参考数据来准备偏航偏置校正函数。所述控制器还至少部分地基于风力涡轮的机舱的位置数据应用所述偏航偏置校正函数，以使风力涡轮的机舱偏航。以使风力涡轮的机舱偏航。以使风力涡轮的机舱偏航。

【技术实现步骤摘要】
用于控制风力涡轮的系统和方法


[0001]本公开一般涉及风力涡轮，并且更具体地涉及用于通过基于风速和偏航偏移(yaw offset)应用偏航偏置(yaw bias)校正来控制风力涡轮的系统和方法。

技术介绍

[0002]风功率被认为是目前可获得的最清洁、对环境最友好的能源之一，并且风力涡轮在这方面得到了越来越多的关注。现代风轮包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱和一个或多个转子叶片。机舱包括耦合到齿轮箱和发电机的转子组合件。转子组合件和齿轮箱安装在位于机舱内的底板支撑框架上。一个或多个转子叶片利用已知的翼型件原理捕获风的动能。转子叶片以旋转能的形式传送动能，以便转动将转子叶片连接到齿轮箱的轴，或者如果不使用齿轮箱，则直接耦合到发电机。发电机然后将机械能转换为电能，并且电能可以被传送到容纳在塔架内的转换器和/或变压器，并且随后被部署到公用电网。现代风功率生成系统通常采用具有多个这样的风力涡轮发电机的风电场的形式，所述风力涡轮发电机可操作以向提供功率到功率电网的传输系统供应功率。
[0003]捕获风的动能通常包括将风力涡轮的机舱偏航到风中。当机舱和风平行对准时，对于给定的环境条件，风力涡轮可以产生最大量的功率。因此，当风和机舱未对准使得风的矢量与机舱的轴线相交时，风力涡轮的功率产生可以小于最大量。
[0004]为了促进对于给定环境条件的风力涡轮的最大功率产生，风力涡轮通常配备有气象和/或位置定位传感器，其执行例如地理空间取向、风向、风速、温度、大气压力和/或空气密度测量。该信息可用于调节机舱的偏航以便使机舱与风对准。
[0005]例如，风电场中的个体风力涡轮可以使用罗盘、绝对编码器、风向标、风速计(例如，超声波)、实时运动传感器、LIDAR系统、气象桅杆或塔架(“met桅杆”)系统和/或惯性导航系统来知道它们的机舱所面向的实际方向(即，机舱相对于正北的角度)以及要知道它们的机舱相对于正北的角度和/或进入的风向之间的误差。然而，该信息可能缺乏期望的准确度水平。另外，风向标或任何其它气象和/或位置定位传感器(例如上面列出的那些传感器或其组件)通常可以安装在转子的顺风方向。因此，转子和风的相互作用可引起转子顺风的风向改变。因此，风向标或(一个或多个)其它传感器可以传送偏置测量值作为传感器输出。因此，当控制风力涡轮时，偏置数据可能不会导致期望的准确度水平。
[0006]鉴于上述内容，本领域不断地寻求用于控制风电场的风力涡轮的新的和改进的系统和方法，尤其是在风事件期间。

技术实现思路

[0007]本公开的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或可从描述中显而易见，或可通过本专利技术的实践来学习。
[0008]在方面中，本公开涉及一种用于在风事件作用于风力涡轮上时控制作为风电场的一部分的风力涡轮的方法。所述风电场具有多个风力涡轮。所述方法包括经由控制器至少
部分地基于偏航偏移函数以及作用于风电场的至少一部分上的风事件的风速测量数据和风向参考数据来准备偏航偏置校正函数。所述方法还包括经由控制器至少部分地基于风力涡轮的机舱的位置数据来应用偏航偏置校正函数，以使风力涡轮机的机舱偏航。
[0009]在又一方面中，本公开涉及一种用于在当前风事件帧作用在风力涡轮上时控制风力涡轮的方法。所述方法包括在控制器处至少部分地基于来自多个风力涡轮中的至少一个风力涡轮的位置数据和风向数据来接收偏航偏移函数。所述方法还包括经由控制器至少部分地基于偏航偏移函数以及作用于风电场的至少一部分上的风事件的风速测量数据和风向参考数据来准备偏航偏置校正函数。所述方法还包括在控制器处经由一个或多个气象传感器接收作用于多个风力涡轮中的风力涡轮的当前风事件的风速测量数据。所述方法还包括在控制器处经由一个或多个位置取向传感器接收多个风力涡轮中的风力涡轮的至少机舱的位置数据，其中所述位置数据在当前风力事件期间为风力涡轮的机舱建立航向。所述方法还包括经由控制器使用风力涡轮的机舱的位置数据和航向，并使用作用在风力涡轮上的当前风事件的风速测量数据来应用偏航偏置校正函数，以校正用于控制风力涡轮的偏航偏移信号。所述方法还包括经由控制器利用校正的偏航偏移信号来控制风力涡轮。
[0010]在又一方面中，本公开涉及一种用于在当前风事件正作用在风力涡轮上时控制风力涡轮的方法。所述方法包括在控制器处至少部分地基于来自多个风力涡轮中的至少一个风力涡轮的位置数据和风向数据来接收偏航偏移函数。所述方法还包括在控制器处经由一个或多个气象传感器接收作用于风电场的至少一部分上的风事件的风速测量数据。所述方法还包括经由标准参考接收风事件的风向参考数据。所述方法还包括经由控制器利用偏航偏移函数和机器学习模型，使用风速测量数据并使用作用在风电场的至少所述部分上的风事件的风向参考数据来确定偏航偏置校正函数。所述方法还包括在控制器处经由一个或多个气象传感器接收作用于多个风力涡轮中的风力涡轮的当前风事件的风速测量数据。所述方法还包括在控制器处经由一个或多个位置取向传感器接收多个风力涡轮中的风力涡轮的至少机舱的位置数据，其中所述位置数据在当前风事件期间为风力涡轮的机舱建立航向。所述方法还包括通过控制器利用偏航偏移函数，使用风力涡轮的机舱的航向和位置数据来计算在当前风事件期间风力涡轮的机舱的偏航偏移。所述方法还包括经由控制器利用偏航偏置校正函数来使用作用于风力涡轮机的当前风事件的风速测量数据来计算针对所计算的偏航偏移的偏航偏置校正。所述方法还包括经由控制器利用偏航偏置校正来校正所计算的偏航偏移。该方法还包括经由控制器利用校正的计算偏航偏移来控制风力涡轮。
[0011]参考以下描述和所附权利要求，本公开的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。结合在本说明书中并构成其一部分的附图图示本公开的实施例，并与说明书一起解释了本公开的原理。
附图说明
[0012]在参考附图的说明书中阐述本专利技术概念(包括其最佳模式)的针对本领域普通技术人员的完整且能够实现的公开，在附图中：
[0013]图1图示根据本公开的风力涡轮的实施例的透视图；
[0014]图2图示图1的风力涡轮的机舱的实施例的简化的内部视图；
[0015]图3图示根据本公开的具有多个风力涡轮的风电场的一个实施例的示意图。
[0016]图4图示可以包括在根据本公开的系统的控制器内的适当组件的实施例的框图；
[0017]图5图示可以包括在根据本公开的系统的控制器的处理器内的适当组件的实施例的框图；
[0018]图6图示根据本公开的用于应用偏航偏置校正的系统的实施例的框图；
[0019]图7图示根据本公开的控制器的适当控制逻辑的实施例的框图；
[0020]图8图示根据本公开的控制器的适当控制逻辑的另一实施例的框图；以及
[0021]图9图示根据本公开的用于应用偏航偏置校正的方法的实施例的流程图。
具体实施方式
[0022]现在将详细参考本专利技术的实施例，在附图中图示其一个或多个示例。通过解释本专利技术而不是限制本专利技术的方式来提供每个示例。实际上，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于当风事件正作用于风力涡轮上时控制所述风力涡轮的方法，所述风力涡轮是具有多个风力涡轮的风电场的一部分，所述方法包括：经由控制器至少部分地基于偏航偏移函数以及作用于所述风电场的至少一部分上的风事件的风速测量数据和风向参考数据来准备偏航偏置校正函数；以及经由所述控制器至少部分地基于所述风力涡轮的机舱的位置数据来应用所述偏航偏置校正函数，以使所述风力涡轮的所述机舱偏航。2.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括在控制器处至少部分地基于来自所述多个风力涡轮中的至少一个风力涡轮的位置数据和风向数据来接收所述偏航偏移函数。3.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括在所述控制器处经由一个或多个气象传感器接收作用于所述多个风力涡轮中的所述风力涡轮上的所述风事件的风速测量数据。4.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括在所述控制器处经由一个或多个位置取向传感器接收所述多个风力涡轮中的所述风力涡轮的至少机舱的位置数据，其中所述位置数据在所述风事件期间为所述风力涡轮的所述机舱建立航向。5.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括经由所述控制器利用校正的偏航偏移信号来控制所述风力涡轮。6.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：通用电气可再生能源西班牙有限公司，
类型：发明
国别省市：