风力涡轮机塔架振荡的主动提升制造技术

本发明专利技术涉及用于确定与风力涡轮机的阻尼特性相关联的动力学参数的方法。该方法涉及通过调节桨距或转子扭矩来主动激发塔架振荡。在主动激发之后，可以根据所激发的振荡的被动衰减来确定参数。替代地，可以主动减弱振荡，从而使参数可以由所激发的振荡的主动衰减来确定。可以响应于不同的事件或响应于预定时间而触发用于提升振荡的方法以用于确定实际动力学参数。

Active lifting of wind turbine tower oscillation

The present invention relates to a method for determining the kinetic parameters associated with the damping characteristics of a wind turbine. The method involves the active excitation of the tower oscillation by adjusting the pitch or rotor torque. After active excitation, the parameters can be determined according to the passive decay of the excited oscillation. Alternatively, the oscillations can be actively reduced so that the parameters can be determined by the active decay of the excited oscillations. A method for raising an oscillation in response to different events or in response to a predetermined time is used to determine the actual kinetic parameters.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及对风力涡轮机的结构参数的确定，特别是对与风力涡轮机的阻尼特性相关联的参数的确定。技术背景诸如谐振频率和阻尼系数之类的风力涡轮机的动态特性取决于风力涡轮机操作条件，例如风速、地基特性、土壤特性和其它条件。风力涡轮机零件的疲劳和因而风力涡轮机的寿命可以取决于这样的动态特性。可能重要的是，风力涡轮机的所有者能够确定由于动态特性的变化而引起的风力涡轮机的预期寿命的变化，例如以便于计算风力涡轮机投资的预期利润。相应地，存在对确定风力涡轮机的动态特性和动态特性的变化的需要。EP2103915A1公开了用于确定风力涡轮机塔架的谐振频率的装置，其包括被配置为接收加速度测量值的处理单元，所述加速度测量值表示在平行于风力涡轮机的转子旋转轴的方向上和/或在垂直于转子旋转轴和风力涡轮机的塔架轴的方向上的风力涡轮机塔架的加速度。处理单元包括被配置为计算频谱矢量的傅立叶变换模块和被配置为基于所计算的频谱矢量来计算塔架谐振频率的谐振频率计算模块。本专利技术的专利技术人认识到用于确定风力涡轮机的动态特性的改进方法将具有益处，并因此设计了本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供用于确定风力涡轮机的结构参数、特别是确定与风力涡轮机的阻尼特性相关联的参数的方法。在本专利技术的第一方面中，提供了用于操作风力涡轮机的方法，风力涡轮机包括塔架和具有至少一个转子叶片的转子，转子连接到塔架并适合于驱动发电机，其中每个转子叶片的桨距角是可调节的，该方法包括：主动提升塔架的塔架振荡直到塔架的塔架振荡达到预定振荡阈值，并且当达到预定振荡阈值时停止主动提升塔架振荡；确定与塔架振荡有关的至少一个物理参数。有利地，通过主动提升振荡，可以能够按照要求确定物理参数。此外，通过主动提升振荡，可以能够响应于振荡的衰减而确定物理特性。在实施例中，对风力涡轮机进行操作以主动减弱塔架振荡，其中基于由振荡的主动减弱引起的振荡衰减来确定至少一个物理参数。可能有利的是，基于主动减弱来确定物理参数以便于在主动减弱的情形下描述风力涡轮机的物理参数的特征。在实施例中，基于由振荡的被动减弱引起的振荡衰减来确定至少一个物理参数。被动减弱可以由风力涡轮机结构本身的自然减弱引起，但还可以包括被动减弱器，例如阻尼摆或调谐质量阻尼器，其也被称为谐波吸收器。可能有利的是，基于被动减弱来确定物理参数作为替代方案，或另外地基于主动减弱来确定参数以便于在不同的阻尼情形下描述风力涡轮机的物理参数的特征。例如，在风力涡轮机例如由于损坏而从电网断开的情形下，可能重要的是，能够确定物理参数(例如，被动减弱参数)以便于估计风力涡轮机的寿命的变化。这对于离岸风力涡轮机可能特别重要，因为其可能在进行修理之前花费很长时间，例如由于不利的海洋和风力条件。由于只有被动减弱可能可用于由于故障而从电网断开的离岸风力涡轮机，可能重要的是，知悉被动减弱参数以便于确定风力涡轮机的寿命如何被影响直到可以进行修理为止。在实施例中，通过调节转子叶片的桨距角以将振荡力强加到塔架上来提升塔架振荡。在另一个实施例中，通过调节转子的扭矩以将振荡力强加到塔架上来提升塔架振荡。有利地，可以通过引入对桨距和/或转子扭矩的调节来在风力涡轮机的正常操作期间执行对振荡的提升。可以通过将桨距信号和/或转子扭矩信号强加到正常操作信号上来引入调节。调节转子叶片的桨距角以将振荡力强加到塔架上可以涉及：调节多个转子叶片中的一个，调节两个或更多个或多数转子叶片，或调节所有转子叶片。在实施例中，通过在与风速有关的参数高于操作点时调节桨距角来提升塔架振荡，并且其中通过在与风速有关的参数低于操作点时调节转子的扭矩来提升塔架振荡。有利地，可以最有效地通过在相对高的风速下调节桨距和最有效地通过在相对低的风速下调节扭矩来提升振荡。操作点可以被定义为额定风速。在实施例中，通过调节转子叶片的桨距角以将与振荡相对的振荡力强加到塔架上来得到塔架振荡的主动减弱。在另一个实施例中，通过调节转子的扭矩以将与振荡相对的振荡力强加到塔架上来得到塔架振荡的主动减弱。在实施例中，在预定的时间执行主动提升塔架振荡并确定与塔架振荡有关的至少一个物理参数的步骤。有利地，通过在预定的时间确定物理参数，可以实现：参数被有规律地更新。在实施例中，响应于事件的出现而执行主动提升塔架振荡并确定与塔架振荡有关的至少一个物理参数的步骤。物理参数的基于事件的确定对根据不同的事件得到物理参数可以是有优点的。在实施例中，事件被限定为在与风力涡轮机的操作相关联的一个或多个操作参数满足预定操作条件时出现，并且其中事件的出现取决于针对该操作条件而言至少一个物理参数先前被确定的次数和/或取决于针对该操作条件而言至少一个物理参数被最近确定的时间。有利地，通过根据预定操作条件确定物理参数，可以能够根据这样的不同操作条件来确定物理参数的图。此外，作为事件的出现的可选条件，可以利用物理参数被确定的次数和/或自从针对操作条件而言物理参数被最近确定以来的时间，以便于避免太频繁地确定物理参数并且确保可以针对极少出现的事件确定物理参数。在实施例中，与塔架振荡有关的至少一个物理参数由不涉及主动提升塔架振荡的方法确定，其中事件被限定为在由不涉及主动提升塔架振荡的方法确定的至少一个所确定的物理参数满足预定条件时出现。有利地，该方法实现了对一个或多个物理参数的估计的连续监测，并且假如一个或多个物理参数在预定范围外，则可以通过主动提升振荡来执行对物理参数的更加准确的确定。通常，事件的出现(根据所估定的参数、操作条件或其它条件而限定的)还可以由针对该事件而言至少一个物理参数(例如，处于预定范围外的所估计的参数)先前被确定的次数和/或根据针对该事件而言至少一个物理参数被最近确定的时间来调整。在实施例中，根据至少一个物理参数来更新风力涡轮机的控制或滤波器电路的参数。本专利技术还涉及包括软件代码的计算机程序产品，软件代码适合于当在数据处理系统上被执行时控制风力涡轮机以执行根据本专利技术的各个方面中的任一项的步骤。本专利技术的第二方面涉及用于操作风力涡轮机的风力涡轮机控制系统，风力涡轮机包括塔架和具有至少一个转子叶片的转子，转子连接到塔架并适合于驱动发电机，其中每个转子叶片的桨距角是可调节的，控制系统包括：控制器，其被配置为主动提升塔架的塔架振荡直到塔架的塔架振荡达到预定振荡阈值，并被配置为当达到预定振荡阈值时使塔架振荡的主动提升停止；处理单元，其被配置为确定与塔架振荡有关的至少一个物理参数。本专利技术的第三方面涉及风力涡轮机，其包括：塔架和具有至少一个转子叶片的转子，转子连接到塔架并适合于驱动发电机，其中每个转子叶片的桨距角是可调节的，以及：根据第二方面的风力涡轮机控制系统。通常，本专利技术的各个方面可以用本专利技术的范围内可能的任何方式进行组合和结合。参考下文中描述的实施例，本专利技术的这些和其它方面、特征和/或优点将清楚明了。附图说明仅通过示例的方式、参考附图描述了本专利技术的实施例，在附图中：图1示出了风力涡轮机，图2示出了被配置为控制风力涡轮机的风力涡轮机控制系统，以及图3示出了作为时间的函数的所测量的加速度信号中的塔架振荡。具体实施方式图1示出了包括塔架101和具有至少一个转子叶片103的转子的风力涡轮机100，转子连接到安装在塔架101的顶部上的机舱102并适本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种操作风力涡轮机(100)的方法，所述风力涡轮机包括塔架(101)和具有至少一个转子叶片(103)的转子，所述转子连接到所述塔架(101)并适合于驱动发电机，其中，每个转子叶片的桨距角是能够调节的，所述方法包括：主动提升所述塔架的塔架振荡直到所述塔架的塔架振荡达到预定振荡阈值，以及当达到所述预定振荡阈值时使所述塔架振荡的主动提升停止；确定与所述塔架振荡有关的至少一个物理参数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.09 DK PA2014704291.一种操作风力涡轮机(100)的方法，所述风力涡轮机包括塔架(101)和具有至少一个转子叶片(103)的转子，所述转子连接到所述塔架(101)并适合于驱动发电机，其中，每个转子叶片的桨距角是能够调节的，所述方法包括：主动提升所述塔架的塔架振荡直到所述塔架的塔架振荡达到预定振荡阈值，以及当达到所述预定振荡阈值时使所述塔架振荡的主动提升停止；确定与所述塔架振荡有关的至少一个物理参数。2.根据权利要求1所述的操作风力涡轮机的方法，其中，进一步操作所述风力涡轮机以主动减弱所述塔架振荡，并且其中，基于由所述振荡的主动减弱引起的所述振荡的衰减来确定所述至少一个物理参数。3.根据前述权利要求中的任一项所述的操作风力涡轮机的方法，其中，基于由所述振荡的被动减弱引起的所述振荡的衰减来确定所述至少一个物理参数。4.根据前述权利要求中的任一项所述的操作风力涡轮机的方法，其中，通过调节转子叶片的所述桨距角以将振荡力强加到所述塔架上来提升所述塔架振荡。5.根据前述权利要求中的任一项所述的操作风力涡轮机的方法，其中，通过调节所述转子的扭矩以将振荡力强加到所述塔架上来提升所述塔架振荡。6.根据权利要求4和5所述的操作风力涡轮机的方法，其中，通过在与风速有关的参数高于操作点时调节所述桨距角来提升塔架振荡，并且其中，通过在与风速有关的所述参数低于所述操作点时调节所述转子的所述扭矩来提升所述塔架振荡。7.根据权利要求2、4至6中的任一项所述的操作风力涡轮机的方法，其中，通过调节转子叶片的所述桨距角以将抵抗所述振荡的振荡力强加到所述塔架上来得到所述塔架振荡的所述主动减弱。8.根据权利要求2、4至7中的任一项所述的操作风力涡轮机的方法，其中，通过调节所述转子的扭矩以将抵抗所述振荡的振荡力强加到所述塔架上来得到所述塔架振荡的所述主动减弱。9.根据前述权利要求中的任一项所述的操作风力涡轮机的方法，其中，在预定的时间执行主动提升塔架振荡并确定与所述塔架振荡有关的...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·卡波内蒂，I·库奇曼，J·D·格林内特，I·K·阿里斯顿，P·B·克里斯滕森，
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：丹麦;DK