【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及控制风力涡轮机的转子叶片的单独桨距控制的激活(启动)。具体而言，单独桨距控制的激活基于在风力涡轮机的风场中检测到的风事件，诸如湍流和/或切变。
技术介绍
1、本领域中已知的风力涡轮机包括风力涡轮机塔架，该风力涡轮机塔架支撑机舱和转子，转子上安装有多个(通常为三个)桨距可调转子叶片。风力涡轮机容易发生振动，诸如塔架、机舱或转子叶片运动。已知某些类型的振动可以通过转子叶片的主动变桨或调整发电机扭矩来抑制。调整叶片桨距的控制策略可用于最大化风力涡轮机的能量产量，同时最小化风力涡轮机各个组件所承受的负载。
2、转子叶片可以作为集体桨距控制例程的一部分进行调整，其中(三个)叶片中的每一个都以相同的方式同时进行调整，其中这种集体桨距控制可用于控制风力涡轮机速度等。转子叶片还可以作为单独桨距控制(ipc)例程的一部分进行调整，其中每个叶片都有其自己的单独桨距参考，可能作为对来自集体桨距控制器的集体桨距参考的调整。单独桨距控制可用于减轻转子旋转时风力涡轮机附近风场旋转采样引起的负载。
3、持续或过度激活单独桨距控制器可能导致桨距轴承过度磨损。因此，单独桨距控制方案可以与激活策略相结合，该激活策略允许处理或解决与风力涡轮机运行相关联的某些关键负载问题，而不会对叶片轴承施加过多的要求。例如，可以激活单独桨距控制以确保当转子叶片扫过塔架时，转子叶片的尖端和风力涡轮机塔架之间有足够的间隙，和/或降低极端的合成叶片力矩。
4、需要进一步改进单独叶片控制，以在减轻负载与确保不对叶片轴承施加过多要求之间进行平
5、本专利技术正是针对这一背景而提出的。
技术实现思路
1、根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于具有三个转子叶片的风力涡轮机的控制器，该控制器用于控制转子叶片的单独桨距控制的激活。该控制器被配置为从三个转子叶片中的每一个的挥舞负载传感器接收挥舞负载信号，该挥舞负载信号指示相应转子叶片中的每一个上的挥舞负载。该控制器被配置为基于接收到的挥舞负载信号确定转子叶片中的每一个的挥舞负载的统计离散参数，该统计离散参数指示风力涡轮机在其中运行的风场中的风事件。该控制器被配置为基于相应统计离散参数控制单独桨距控制的激活。
2、该风事件可以包括或可以是风场中的湍流。
3、每个统计离散参数可以是相应转子叶片的挥舞负载的标准偏差(standarddeviation)。
4、控制器可以被配置为：如果统计离散参数指示风场的湍流高于规定的湍流阈值，则激活单独桨距控制。
5、控制器可以被配置为确定统计离散参数中的哪一个具有最高值。控制器可以被配置为：如果所述最高值统计离散参数高于规定的湍流阈值，则激活单独桨距控制。
6、控制器可以被配置为：如果所述最高值统计离散参数下降到低于小于规定的湍流阈值的规定的第二湍流阈值，则停用单独桨距控制。
7、在一些示例中，在确定统计离散参数之前，控制器可以被配置为：从接收到的挥舞负载信号中去除单独桨距控制所针对的频率成分，以获得修正的挥舞负载信号。可以基于修正的挥舞负载信号确定统计离散参数。
8、单独桨距控制可以用于针对1p频率成分(以1p频率成分为目标)。在这样的示例中，用于控制单独桨距控制的激活的控制器可以被配置为：基于接收到的挥舞负载信号，获得风力涡轮机的转子坐标框架中的挥舞负载矢量；对挥舞负载矢量应用m叶片坐标变换，以获得风力涡轮机的固定坐标框架中的相互正交的第一分量和第二分量，其中m叶片坐标变换可以将转子坐标框架中的1p频率成分变换为固定坐标框架中的0p频率成分；从相互正交的第一分量和第二分量中去除0p频率成分，以获得去除了1p的第一分量和第二分量；以及，对去除了1p的第一分量和第二分量应用逆m叶片坐标变换，以获得修正的挥舞负载信号。
9、单独桨距控制可以用于针对2p频率成分。在应用逆m叶片坐标变换之前，控制器可以被配置为对已经去除了1p的第一分量和第二分量应用进一步的变换——即对所谓的“去除了1p的第一分量和第二分量”应用进一步的变换——以隔离和去除对应于转子坐标框架中的2p频率成分的频率成分。控制器可以被配置为应用进一步的逆变换以获得去除了1p和2p的第一分量和第二分量，逆m叶片坐标变换应用于“去除了1p和2p”的第一分量和第二分量，以获得修正的挥舞负载信号。
10、在确定统计离散参数之前，控制器可以被配置为从接收到的挥舞负载信号中去除指示风力涡轮机中的不平衡(可选地为转子不平衡)的低频成分。
11、风事件可以包括或者可以是风场中的风切变。在这样的示例中，控制器可以被配置为：确定相对于风力涡轮机的转子平面的倾斜力矩和偏航力矩中的至少一个的估计值，该确定基于接收到的挥舞负载信号，其中确定统计离散参数可以包括基于确定的倾斜力矩估计值和偏航力矩估计值或确定的倾斜力矩估计值和偏航力矩估计值中的每一个确定指示风场中的风切变的相应统计离散参数；确定指示风切变的相应统计离散参数或每个相应统计离散参数的变化率参数；以及，基于变化率参数或每个变化率参数控制单独桨距控制的激活。
12、倾斜力矩和/或偏航力矩可以基于接收到的挥舞负载信号通过查找表来确定，其中查找表中的倾斜力矩和/或偏航力矩的值对应于在没有转子叶片的单独桨距控制的情况下的倾斜力矩和/或偏航力矩。
13、控制器可以被配置为在以下情况下激活单独桨距控制：指示湍流的最高值统计离散参数高于规定的湍流阈值；或者，变化率参数中的至少一个或每一个高于规定的切变阈值。
14、根据本专利技术的一个方面，提供了一种风力涡轮机，其包括如上所述的控制器。
15、根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于具有三个转子叶片的风力涡轮机的方法，该方法用于控制转子叶片的单独桨距控制的激活。该方法包括从三个转子叶片中的每一个的挥舞负载传感器接收指示相应转子叶片中的每一个上的挥舞负载的传感器数据。该方法包括基于接收到的传感器数据确定转子叶片中的每一个的挥舞负载的统计离散参数，该统计离散参数指示风力涡轮机在其中运行的风场中的风事件。该方法包括基于相应统计离散参数控制单独桨距控制的激活。
16、根据本专利技术的另一个方面，提供了一种非暂时性的计算机可读存储介质，其上存储有指令，当由一个或多个处理器执行时，该指令使得该一个或多个处理器执行上述方法。
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1.一种用于具有三个转子叶片的风力涡轮机的控制器，所述控制器用于控制所述转子叶片的单独桨距控制的激活，所述控制器被配置为：
2.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述风事件包括风场中的湍流。
3.根据权利要求2所述的控制器，其中，每个统计离散参数是相应转子叶片的挥舞负载的标准偏差。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的控制器，其中，所述控制器被配置为：如果所述统计离散参数指示风场的湍流高于规定的湍流阈值，则激活所述单独桨距控制。
5.根据权利要求4所述的控制器，其中，所述控制器被配置为确定所述统计离散参数中的哪一个具有最高值，并且其中，所述控制器被配置为：如果所述最高值统计离散参数高于所述规定的湍流阈值，则激活所述单独桨距控制。
6.根据权利要求5所述的控制器，其中，所述控制器被配置为：如果所述最高值统计离散参数下降到低于小于所述规定的湍流阈值的规定的第二湍流阈值，则停用所述单独桨距控制。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的控制器，其中，在确定所述统计离散参数之前，所述控制器被配置为从接收到的挥舞负载信号中
8.根据权利要求7所述的控制器，其中，所述单独桨距控制用于针对1P频率成分，并且其中，用于控制所述单独桨距控制的激活的控制器被配置为：
9.根据权利要求8所述的控制器，其中，所述单独桨距控制用于针对2P频率成分，并且其中，在应用所述逆m叶片坐标变换之前，所述控制器被配置为对所述去除了1P的第一分量和第二分量应用进一步的变换以隔离和去除对应于所述转子坐标框架中的2P频率成分的频率成分，以及应用进一步的逆变换以获得去除了1P和2P的第一分量和第二分量，所述逆m叶片坐标变换被应用于所述去除了1P和2P的第一分量和第二分量以获得所述修正的挥舞负载信号。
10.根据权利要求2至9中任一项所述的控制器，其中，在确定所述统计离散参数之前，所述控制器被配置为从接收到的挥舞负载信号中去除指示所述风力涡轮机中的不平衡的低频成分。
11.根据任一项前述权利要求所述的控制器，其中，所述风事件包括风场中的风切变，所述控制器被配置为：
12.根据权利要求11所述的控制器，其中，所述倾斜力矩和/或偏航力矩基于接收到的挥舞负载信号通过查找表来确定，其中，所述查找表中的倾斜力矩和/或偏航力矩的值对应于在没有转子叶片的单独桨距控制的情况下的倾斜和/或力矩。
13.根据从属于权利要求5时的权利要求11或权利要求12所述的控制器，其中，所述控制器被配置为在以下情况下激活所述单独桨距控制：
14.一种风力涡轮机，其包括根据任一项前述权利要求所述的控制器。
15.一种用于具有三个转子叶片的风力涡轮机的方法，所述方法用于控制所述转子叶片的单独桨距控制的激活，所述方法包括：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于具有三个转子叶片的风力涡轮机的控制器，所述控制器用于控制所述转子叶片的单独桨距控制的激活，所述控制器被配置为：
2.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述风事件包括风场中的湍流。
3.根据权利要求2所述的控制器，其中，每个统计离散参数是相应转子叶片的挥舞负载的标准偏差。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的控制器，其中，所述控制器被配置为：如果所述统计离散参数指示风场的湍流高于规定的湍流阈值，则激活所述单独桨距控制。
5.根据权利要求4所述的控制器，其中，所述控制器被配置为确定所述统计离散参数中的哪一个具有最高值，并且其中，所述控制器被配置为：如果所述最高值统计离散参数高于所述规定的湍流阈值，则激活所述单独桨距控制。
6.根据权利要求5所述的控制器，其中，所述控制器被配置为：如果所述最高值统计离散参数下降到低于小于所述规定的湍流阈值的规定的第二湍流阈值，则停用所述单独桨距控制。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的控制器，其中，在确定所述统计离散参数之前，所述控制器被配置为从接收到的挥舞负载信号中去除所述单独桨距控制所针对的频率成分，以获得修正的挥舞负载信号，所述统计离散参数基于修正的挥舞负载信号确定。
8.根据权利要求7所述的控制器，其中，所述单独桨距控制用于针对1p频率成分，并且其中，用于控制所述单独桨距控制的激活的控制器被配置为：
9.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·D·贾尔斯，C·耶珀森，J·S·汤姆森，
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：
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