在停机期间控制风力涡轮机的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于在停机期间控制独立变桨的风力涡轮机的方法，所述风力涡轮机包括至少三个风力涡轮机叶片(1a、1b、1c)。响应于用于停止风力涡轮机操作的停机命令，确定风力涡轮机每个叶片(1a、1b、1c)的叶片参数，例如确定桨距角、弯矩或叶片加速度。比较风力涡轮机叶片(1a、1b、1c)的所述叶片参数，并且基于所述比较步骤从两个或更多个预定停机策略的组中为风力涡轮机选择停机策略。最后，根据所选择的停机策略将风力涡轮机叶片(1a、1b、1c)朝着顺桨位置移动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在停机期间控制风力涡轮机的方法
本专利技术涉及一种在停机期间控制独立变桨的风力涡轮机的方法。更特别地，本专利技术的方法在停机期间减少风力涡轮机叶片上的负载。本专利技术还涉及一种适于执行所述方法的控制单元，并且涉及一种包括这种控制单元的风力涡轮机。
技术介绍
在桨距受控的风力涡轮机中，风力涡轮机叶片的桨距响应于风况而被调节，以便获得期望的产能。当风力涡轮机叶片在操作期间旋转时，风力涡轮机每个叶片上的负载例如由于风切变、经过塔架、湍流等而改变。这可引起风力涡轮机叶片之中非对称的负载分布。这是不期望的，因为其导致转子、传动系等之上的高负载。为了避免这种情况，有时使用独立桨距控制策略。根据独立桨距控制策略，各叶片的桨距角被单独调节以便考虑到每个叶片位置处的状况。当例如由于紧急情况而对桨距受控的风力涡轮机发出中止命令或停机命令时，风力涡轮机叶片正常地移动至顺桨位置，即风力涡轮机叶片的桨距角改变直至所述风力涡轮机叶片处于其不再捕获风的位置。通常期望的是尽可能快地将风力涡轮机叶片移动至顺桨位置。然而，在独立变桨的风力涡轮机的情况下，当接收到中止命令或停机命令时，风力涡轮机各叶片的桨距角并不相同。相反地，风力涡轮机的每个叶片的桨距角已经以如下方式调节，以使得考虑到所讨论的叶片的确切位置占主导的状况。如果在接收中止命令或停机命令时，风力涡轮机的所有叶片尽可能快地朝着顺桨位置简单地移动，则随着风力涡轮机叶片在转子平面中连续旋转、同时朝着顺桨位置移动，桨距角中的相互差将会保持。由此风力涡轮机叶片移动远离支配桨距角中调节的位置，但调节并未变化。这可导致风力涡轮机叶片上的非对称负载，而这比风力涡轮机叶片的桨距角简单相同的情况更糟。因此期望的是提供一种在独立变桨的风力涡轮机停机期间的控制策略，所述控制策略减少风力涡轮机叶片上的非对称负载。专利文献EP2290232公开了一种风力涡轮机桨距角控制装置，其配置为实施独立的桨距控制。当输入风力涡轮机中止命令时，将风力涡轮机的各叶片的桨距角匹配，并且接下来将桨距角移动至顺桨位置。当输入风力涡轮机中止命令时，可基于多个风力涡轮机叶片之中的桨距角识别代表性的风力涡轮机叶片。接下来将代表性的风力涡轮机叶片的桨距角与风力涡轮机其他叶片的桨距角匹配，接下来将风力涡轮机叶片的桨距角移动至顺桨位置。代表性的风力涡轮机叶片可以是桨距角最接近顺桨位置的那个风力涡轮机叶片。专利文献EP2290232的控制装置在停机期间减少风力涡轮机叶片上的非对称负载，是因为桨距角在风力涡轮机叶片移动至顺桨位置之前被校准(aligned)。然而，因为所述校准必须在朝着顺桨位置的移动开始之前进行，所以使停机过程延迟。此外，在每次输入中止命令时使用同一停机策略，然而该停机策略可能不适于所有情况。
技术实现思路
本专利技术的实施例的目的是提供一种用于在停机期间控制独立变桨的风力涡轮机的方法，其中使风力涡轮机叶片上的非对称负载最小化，而使从停机命令起直至停机为止的时间最小化。本专利技术的实施例的另一目的是提供一种用于在停机期间控制独立变桨的风力涡轮机的方法，其中能选择给定环境下的最优停机策略。根据第一个方面，本专利技术提供一种用于在停机期间控制独立变桨的风力涡轮机的方法，所述风力涡轮机包括至少三个风力涡轮机叶片，所述方法包括以下步骤：-接收用于风力涡轮机停止操作的停机命令，-确定风力涡轮机每个叶片的叶片参数，-比较风力涡轮机叶片的叶片参数，-基于所述比较步骤，从两个或更多个预定停机策略的组中为风力涡轮机选择停机策略，以及-根据所选择的停机策略将风力涡轮机叶片朝着顺桨位置移动。在本文中，术语“独立变桨的风力涡轮机”应解释为意指如下的风力涡轮机，其中风力涡轮机每个叶片的桨距角独立地调节以便考虑到风力涡轮机每个叶片确切位置占主导的状况，以便减少如上所述风力涡轮机叶片上的非对称负载。根据本专利技术的方法，最初接收停机命令。停机命令表示风力涡轮机的操作将要停止。停机命令可例如响应于检测到的紧急情况(诸如风力涡轮机的部件失效或故障、风力涡轮机中的测得温度超出范围、或需要风力涡轮机的操作中断的任何其他适当情况)而产生。替代地或附加地，停机命令可响应于测得环境状况(诸如风速、湿度、空气密度等)处于风力涡轮机操作范围以外而产生。在任何情况下，当接收到停机命令时，通常期望的是尽可能快地停止风力涡轮机的操作。当已经接收到停机命令后，确定风力涡轮机每个叶片的叶片参数。在本文中，术语“叶片参数”应解释为意指表示叶片状况的参数、例如可测出的参数。叶片参数可例如是桨距角、叶片弯矩、叶片加速度等。叶片参数可有利地是表示风力涡轮机叶片上机械负载的参数和/或反映叶片上的机械负载中差异的参数。应指出的是，确定风力涡轮机每个叶片的叶片参数的步骤不必包括确定风力涡轮机每个叶片的叶片参数的绝对值。而是可例如以确定风力涡轮机每个叶片相对于参照点、或相对于风力涡轮机叶片其他参数的值的方式确定相对值。在一些情况下，简单地获得风力涡轮机每个叶片相对于风力涡轮机其他叶片的叶片参数的测量值将提供有关风力涡轮机转子上非对称负载的充足信息，并且在这样的情况下不必获得叶片参数的绝对值。叶片参数可测出。作为替代例，叶片参数可由控制系统内在地得知。这例如在叶片参数是桨距角的情况下是如此，因为桨距角由控制系统计算，接下来叶片旋转至计算出的桨距角。接下来将以该方式获得的风力涡轮机叶片的叶片参数进行比较。在确定风力涡轮机叶片的叶片参数的步骤包括获得叶片参数的相对值的情况下，比较叶片参数的步骤可构成确定叶片参数的步骤的一部分。基于该比较步骤，选择用于风力涡轮机的停机策略。所述停机策略从两个或更多个预定停机策略的组中选择。因此，基于对叶片参数的比较，在给定环境下总是能选择适当的停机策略。在叶片参数表示叶片上的机械负载和/或反映叶片上的机械负载中差异的情况下，对叶片的叶片参数的比较表明叶片间机械负载中的差异，即所述比较表明叶片上的非对称负载。由此基于叶片的非对称负载或预期非对称负载而选择停机策略。因而，能选择减少或消除这些非对称负载的停机策略。最后，根据所选择的停机策略将风力涡轮机叶片朝着顺桨位置移动。在本文中，术语“将风力涡轮机叶片朝着顺桨位置移动”应解释为意指以如下方式改变风力涡轮机叶片的桨距角，即使得桨距角变得更接近顺桨位置。因而，所述移动是绕风力涡轮机叶片纵轴线的旋转运动。如上所提到的，叶片参数可以是风力涡轮机叶片的桨距角。由于风力涡轮机独立变桨，所以三个或更多个风力涡轮机叶片的桨距角将彼此不同。根据该实施例，在比较步骤期间比较风力涡轮机叶片的各自桨距角，并且基于桨距角的差异而选择停机策略。替代地，叶片参数可以是表示叶片状况的其他适当的参数，例如反映叶片上机械负载的参数，包括但不限于叶片弯矩、叶片加速度等。在叶片参数是风力涡轮机叶片的桨距角的情况下，比较桨距角的步骤可包括识别风力涡轮机第一叶片、风力涡轮机第二叶片和风力涡轮机第三叶片，其中风力涡轮机第一叶片是具有离顺桨位置最远的桨距角的那个风力涡轮机叶片，风力涡轮机第三叶片是具有离顺桨位置最近的桨距角的那个风力涡轮机叶片，风力涡轮机第二叶片具有中间桨距角。根据该实施例，比较步骤表明风力涡轮机每个叶片的桨距角距顺桨位置有多近，还有哪个风力涡轮机叶片最接近顺桨位置，以及哪个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在停机期间控制独立变桨的风力涡轮机的方法，所述风力涡轮机包括至少三个风力涡轮机叶片，所述方法包括以下步骤：接收用于停止风力涡轮机操作的停机命令，确定风力涡轮机每个叶片的叶片参数，比较风力涡轮机叶片的叶片参数，基于所述比较步骤，从两个或更多个预定停机策略的组中为风力涡轮机选择停机策略，以及根据所选择的停机策略将风力涡轮机叶片朝着顺桨位置移动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.23 DK PA201270205;2012.04.25 US 61/637,8631.一种用于在停机期间控制独立变桨的风力涡轮机的方法，所述风力涡轮机包括至少三个风力涡轮机叶片，所述方法包括以下步骤：a)接收用于停止风力涡轮机操作的停机命令，b)确定风力涡轮机每个叶片的叶片参数，c)比较风力涡轮机叶片的叶片参数，d)基于所述比较步骤，从两个或更多个预定停机策略的组中为风力涡轮机选择停机策略，以及e)根据所选择的停机策略将风力涡轮机叶片朝着顺桨位置移动，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：f)在停机期间监测风力涡轮机叶片的叶片参数，g)在满足一个或多个预定标准的情况下，从两个或更多个停机策略的组中选择新的停机策略，h)根据所述新的停机策略继续将风力涡轮机叶片朝着顺桨位置移动，以及i)返回到步骤f)，其中，所述叶片参数是风力涡轮机叶片的桨距角，所述比较步骤包括：识别风力涡轮机第一叶片、风力涡轮机第二叶片以及风力涡轮机第三叶片，其中风力涡轮机第一叶片为具有最远离顺桨位置的桨距角的那个风力涡轮机叶片，风力涡轮机第三叶片为具有最接近顺桨位置的桨距角的那个风力涡轮机叶片，并且风力涡轮机第二叶片具有中间桨距角，以及将风力涡轮机第二叶片的桨距角θ2与风力涡轮机第一叶片的桨距角θ1和风力涡轮机第三叶片的桨距角θ3的平均值进行比较，所述选择停机策略的步骤包括：在θ2大于θ1和θ3平均值的情况下选择第一停机策略以及在θ2小于或等于θ1和θ3平均值的情况下选择第二停机策略，以及在θ2超过θ1和θ3平均值一预定量的情况下、或者在θ2变得大于θ1和θ3平均值并且从开始...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·哈默鲁姆，T·克鲁格，
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：丹麦;DK