專利名稱：用于風力渦輪機的運行的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文中描述的主題大體涉及用于運行風力渦輪機的方法和系統(tǒng)，并且更具體而言，涉及用于運行用于風力渦輪機的控制組件的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
至少一些已知的風力渦輪機包括塔架和安裝在塔架上的機艙。轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地安裝到機艙上，并且通過轉(zhuǎn)子軸聯(lián)接到發(fā)電機上。在典型的風力渦輪機中，多個葉片從轉(zhuǎn)子延伸。葉片以使得經(jīng)過葉片的風使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動且使轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)的方式定向，從而驅(qū)動發(fā)電機來產(chǎn)生電力。至少一些已知的風力渦輪機由控制系統(tǒng)運行。此外，用于風力渦輪機的至少一些已知的控制系統(tǒng)通過轉(zhuǎn)子葉片繞著變槳軸線的旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)其變槳控制。也就是說，這些控制系統(tǒng)設(shè)計成通過設(shè)置葉片的相對于空氣流的角(即，使葉片變槳)來調(diào)整風力渦輪機的轉(zhuǎn)子速度。使葉片變槳以降低轉(zhuǎn)子速度一般會導致作用在風力渦輪機的構(gòu)件中的一些(例如葉片、轉(zhuǎn)子或風機塔架)上的載荷的增加。一般而言，撞擊在轉(zhuǎn)子葉片上的風的速度的增加會導致轉(zhuǎn)子速度的增加。在某些狀況(例如風力渦輪機的區(qū)域中的大風)下，轉(zhuǎn)子速度可最終超過對應(yīng)于風力渦輪機的最大允許速度的閾值(即超速)。實現(xiàn)變槳控制的至少一些已知的控制系統(tǒng)設(shè)計成通過確定轉(zhuǎn)子速度的實際值來監(jiān)測轉(zhuǎn)子速度，以及只要轉(zhuǎn)子速度的實際值一超過風力渦輪機的最大允許速度就通過增大葉片的槳距角來以空氣動力學的方式降低轉(zhuǎn)子速度(即，對轉(zhuǎn)子制動)。在此情形下，通過使葉片變槳來降低轉(zhuǎn)子速度可導致作用在風力渦輪機的構(gòu)件上的載荷的特別顯著的增加。 一般而言，這種顯著的載荷增加會不利地影響渦輪的運行壽命。在至少一些已知的變槳控制系統(tǒng)中，變槳控制器驅(qū)動轉(zhuǎn)子速度回到風力渦輪機的最大允許速度以下。這些變槳控制系統(tǒng)中的至少一些設(shè)計成只要轉(zhuǎn)子速度一處于風力渦輪機的最大允許速度以下就減小槳距角，以維持高的轉(zhuǎn)子速度，但使轉(zhuǎn)子速度處于風力渦輪機的安全邊界內(nèi)(即，在風力渦輪機的最大允許速度以下)。在通過已知的控制系統(tǒng)來調(diào)整的這樣的超速事件中，槳距角的增大和后面的減小一般會導致有交變力作用在塔架上。在一些情況下，這些交變力可激發(fā)塔架的共振模式，并且導致塔架的共振。當振動超過最大允許極限時，塔架的這種共振可能需要使風力渦輪機停機。停機事件一般意味著風力渦輪機的產(chǎn)生功率的容量的損失。因此，提供能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的變槳控制的方法和/或設(shè)備是合乎需要的該變槳控制避免了在風力渦輪機構(gòu)件上有高載荷，以及/或者減小了風力渦輪機的由于風力渦輪機的超速狀態(tài)而引起的停機的風險。

發(fā)明內(nèi)容
本文中描述的實施例包括一種控制組件，其根據(jù)風力渦輪機的多個變量的實際值來估計風力(渦輪機)的超速狀態(tài)的出現(xiàn)，并且基于估計的結(jié)果來使至少一個轉(zhuǎn)子葉片變槳。通過估計超速狀態(tài)的出現(xiàn)，本文中描述的實施例使得轉(zhuǎn)子葉片能夠平滑地變槳。因此， 該變槳典型地導致轉(zhuǎn)子平滑地制動。因而，典型地減小了作用在風力渦輪機構(gòu)件上的瞬態(tài)載荷，并且典型地延長了風力渦輪機的運行壽命。此外，這種平滑的變槳典型地減小了風力渦輪機的共振和風力渦輪機的停機的風險。具體而言，根據(jù)至少一個實施例，以使得風力渦輪機的第一變量(例如轉(zhuǎn)子速度)不超過指示風力渦輪機的超速狀態(tài)的閾值的方式使轉(zhuǎn)子葉片變槳。在一個方面，提供了一種用于運行風力渦輪機的方法。風力渦輪機包括轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子包括至少一個轉(zhuǎn)子葉片和聯(lián)接到該至少一個轉(zhuǎn)子葉片上的變槳驅(qū)動系統(tǒng)。變槳驅(qū)動系統(tǒng)適于使該至少一個轉(zhuǎn)子葉片變槳。該方法包括確定指示風力渦輪機的超速狀態(tài)的第一變量的實際值；確定風力渦輪機的與第一變量的相對于時間的變化率相關(guān)的第二變量的實際值；以及，至少根據(jù)第一變量和第二變量的所確定的實際值來估計風力渦輪機的超速狀態(tài)的出現(xiàn)。變槳驅(qū)動系統(tǒng)基于估計的結(jié)果來使該至少一個轉(zhuǎn)子葉片變槳，以便以空氣動力學的方式對轉(zhuǎn)子制動。在本公開的某些實施例中，第一變量在其超過閾值時指示風力渦輪機的超速狀態(tài)。在另一方面，提供了一種用于風力渦輪機的控制組件。風力渦輪機包括轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子包括至少一個轉(zhuǎn)子葉片?？刂平M件包括聯(lián)接到該至少一個轉(zhuǎn)子葉片上的變槳驅(qū)動系統(tǒng)，變槳驅(qū)動系統(tǒng)適于使該至少一個轉(zhuǎn)子葉片變槳。風力渦輪機進一步包括通訊地聯(lián)接(即以可通訊的方式聯(lián)接)到變槳驅(qū)動系統(tǒng)上的控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)構(gòu)造成確定指示風力渦輪機的超速狀態(tài)的第一變量的實際值；確定風力渦輪機的與第一變量的相對于時間的變化率相關(guān)的第二變量的實際值；以及，至少根據(jù)第一變量和第二變量的所確定的實際值來估計風力渦輪機的超速狀態(tài)的出現(xiàn)?？刂葡到y(tǒng)構(gòu)造成基于估計的結(jié)果以這樣的方式控制變槳驅(qū)動系統(tǒng)即，使得控制變槳驅(qū)動系統(tǒng)使至少一個轉(zhuǎn)子葉片變槳，以便以空氣動力學的方式對轉(zhuǎn)子制動。在又一方面，提供了一種用于運行風力渦輪機的方法。風力渦輪機包括轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子包括至少一個轉(zhuǎn)子葉片和聯(lián)接到該至少一個轉(zhuǎn)子葉片上的變槳驅(qū)動系統(tǒng)，變槳驅(qū)動系統(tǒng)適于使該至少一個轉(zhuǎn)子葉片變槳。該方法包括確定與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速成正比的基準速度的實際值；確定基準速度的相對于時間的變化率的實際值；以及，評價基準速度的所確定的實際值和基準速度的相對于時間的變化率，以識別風力渦輪機的超速狀態(tài)。當在評價中識別到風力渦輪機的超速狀態(tài)時，變槳驅(qū)動系統(tǒng)使該至少一個轉(zhuǎn)子葉片旋轉(zhuǎn)。根據(jù)從屬權(quán)利要求、描述和附圖，本發(fā)明的另外的方面、優(yōu)點和特征是顯而易見的。


在說明書的剩余部分中(包括參照附圖)更加具體地闡述了對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員作出的完整和能夠?qū)嵤┑墓_，包括其最佳模式，其中圖1是示例性風力渦輪機的透視圖；圖2是圖1中顯示的風力渦輪機的一部分的放大的截面圖；圖3是圖1中的風力渦輪機的示例性控制組件的方框圖4是圖1中的風力渦輪機的控制組件的示例性控制系統(tǒng)的方框圖；圖5是示出了用于運行圖1中的風力渦輪機的示例性方法的流程圖；圖6是示出了用于運行圖1中的風力渦輪機的另一個示例性方法的流程圖；以及，圖7是與至少一些已知的風力渦輪機的響應(yīng)相比的、圖1中的風力渦輪機的對所識別的超速狀態(tài)的響應(yīng)的示意性圖形表示。部件列表
10風力渦輪機
12塔架
14支承系統(tǒng)
16機艙
18轉(zhuǎn)子
20可旋轉(zhuǎn)的轂
22轉(zhuǎn)子葉片
24葉根部分
26載荷傳遞區(qū)域
28方向
30旋轉(zhuǎn)軸線
32槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng)
34變槳軸線
36控制系統(tǒng)
38偏航軸線
40處理器
42發(fā)電機
44轉(zhuǎn)子軸
46齒輪箱
48高速軸
50聯(lián)接件
52支承件
54支承件
56偏航驅(qū)動機構(gòu)
58氣象桿
60前支承軸承
62后支承軸承
64傳動系
66變槳組件
68變槳驅(qū)動系統(tǒng)
70速度傳感器
72變槳軸承
74變槳驅(qū)動馬達
76變槳傳動齒輪箱
78變槳傳動小齒輪
82線纜
84發(fā)電機
86腔體
88內(nèi)表面
90外表面
92控制組件
94傳感器系統(tǒng)
116縱向軸線
500示例性方法
502確定步驟
504確定步驟
506評價步驟
508識別步驟
510旋轉(zhuǎn)步驟
600示例性方法
602確定步驟
604確定步驟
606評價步驟
608識別步驟
610旋轉(zhuǎn)步驟
702線
703預(yù)先確定的轉(zhuǎn)子速度
704線
具體實施例方式現(xiàn)在將對多個實施例作出詳細參照，在各個圖中示出了實施例的一個或多個實例。各個實例是以闡述的方式提供的而不意圖作為限制。例如，作為一個實施例的一部分示出或描述的特征可用在其它實施例上或結(jié)合其它實施例來使用，以產(chǎn)生另外的其它的實施例。意圖本公開包括這樣的修改和變型。根據(jù)本文中描述的實施例，風力渦輪機基于對該風力渦輪機的超速狀態(tài)的出現(xiàn)的估計的結(jié)果來運行用于使轉(zhuǎn)子葉片旋轉(zhuǎn)的變槳驅(qū)動系統(tǒng)。該估計是以風力渦輪機的多個值的所確定的實際值為基礎(chǔ)的。這些變量中的至少一個(稱為第一變量)指示風力渦輪機的超速狀態(tài)。例如，第一變量可為轉(zhuǎn)子速度，當它超過風力渦輪機的最大允許速度(即超速) 時它指示風力渦輪機的超速。備選地，第一變量可為風力渦輪機的功率輸出、一個或多個轉(zhuǎn)子葉片的彎曲度、風力渦輪機的環(huán)境中的風速，或當其超過閾值時指示風力渦輪機的超速狀態(tài)的任何其它變量。典型地，風力渦輪機的第一變量是與轉(zhuǎn)子速度單調(diào)相關(guān)的變量。這些變量中的至少另一個變量(稱為第二變量)與第一變量的相對于時間的變化率相關(guān)。在上面的實例中，第二變量可為轉(zhuǎn)子加速度。典型地，第二變量與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)加速度單調(diào)相關(guān)。 根據(jù)至少一些實施例，該估計可以風力渦輪機的另外的變量為基礎(chǔ)。在上面的實例中，第一變量(例如轉(zhuǎn)子速度)的二階導數(shù)、三階導數(shù)或甚至更高階導數(shù)可用于該估計。根據(jù)某些實施例，當估計的結(jié)果是超速狀態(tài)會在預(yù)先確定的時間內(nèi)出現(xiàn)時，變槳驅(qū)動系統(tǒng)使轉(zhuǎn)子葉片旋轉(zhuǎn)，以便以空氣動力學的方式對轉(zhuǎn)子制動。例如，該估計可包括基于第一變量和第二變量的所確定的實際值來計算在預(yù)先確定的時間段內(nèi)的轉(zhuǎn)子速度的值 (即未來轉(zhuǎn)子速度)，以及比較所識別的未來轉(zhuǎn)子速度與典型地對應(yīng)于風力渦輪機的最大允許速度的預(yù)先確定的轉(zhuǎn)子速度值。在此實例中，如果所識別的未來轉(zhuǎn)子速度超過預(yù)先確定的轉(zhuǎn)子速度，則估計的結(jié)果是超速狀態(tài)會在該時間段內(nèi)出現(xiàn)，并且隨后變槳驅(qū)動系統(tǒng)使轉(zhuǎn)子葉片或多個轉(zhuǎn)子葉片變槳，以便以空氣動力學的方式對轉(zhuǎn)子制動。本文中描述的實施例提供了使得變槳組件能夠使轉(zhuǎn)子葉片平滑地繞著變槳軸線旋轉(zhuǎn)(即，使轉(zhuǎn)子葉片平滑地變槳)的風力渦輪機。具體而言，本文中描述的實施例有利于在風力渦輪機處于超速狀態(tài)之前執(zhí)行變槳。此外，根據(jù)某些實施例，以使得不出現(xiàn)所估計的超速狀態(tài)的方式執(zhí)行變槳。因此，本文中描述的實施例典型地有利于減小在風力渦輪機的構(gòu)件中的空氣動力學載荷，這典型地會延長風力渦輪機的運行壽命。此外，根據(jù)本文中描述的實施例的風力渦輪機典型地有利于避免超速所導致的停機。因此，本文中描述的實施例典型地有利于增加風力渦輪機的產(chǎn)生功率的容量。如本文中所用，用語“超速狀態(tài)”指的是其中風力渦輪機的轉(zhuǎn)子以這樣的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的風力渦輪機的狀態(tài)在該轉(zhuǎn)速處，可發(fā)生對轉(zhuǎn)子的潛在的損害，包括對風力渦輪機的轉(zhuǎn)子葉片或其它構(gòu)件(例如聯(lián)接到轉(zhuǎn)子上的發(fā)電機)的損害。如本文中所用，用語風力渦輪機的變量意圖表示與風力渦輪機有關(guān)的、隨著時間而變化的量值。風力渦輪機的變量的一些實例是轉(zhuǎn)子速度(即轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速率)、轉(zhuǎn)子加速度(例如轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)加速度或軸向加速度)、轉(zhuǎn)子葉片的彎曲度或風力渦輪機的功率輸出，例如形成風力渦輪機的一部分的發(fā)電機的功率輸出。如本文中所用，用語風力渦輪機的變量的實際值意圖表示風力渦輪機實際采用的變量的值。例如，可根據(jù)通過傳感器獲得的轉(zhuǎn)子速度的直接度量來確定轉(zhuǎn)子速度的實際值。 備選地，可通過基于另一個變量(例如但不限于，轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)速或通過齒輪系統(tǒng)聯(lián)接到轉(zhuǎn)子軸上的高速軸的轉(zhuǎn)速)的實測值而估計風力渦輪機的變量來確定轉(zhuǎn)子速度的實際值。例如，轉(zhuǎn)子加速度的實際值可對應(yīng)于通過聯(lián)接到轉(zhuǎn)子上的傳感器獲得的加速度的直接度量。 備選地，轉(zhuǎn)子加速度的實際值可對應(yīng)于轉(zhuǎn)子速度的實際值的相對于時間的變化率，該變化率可根據(jù)轉(zhuǎn)子速度值的時間序列來推知?？赏ㄟ^使得風力渦輪機能夠如本文中描述的那樣運行的任何適當?shù)姆椒▉泶_定風力渦輪機的這樣的變量。如本文中所用，用語“葉片”意圖表示在相對于周圍的流體運動時會提供反作用力的任何裝置。如本文中所用，用語“風力渦輪機”意圖表示從風能中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)能且更具體而言將風的動能轉(zhuǎn)換成機械能的任何裝置。如本文中所用，用語“風力發(fā)電機”意圖表示用從風能中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)能來產(chǎn)生電功率且更具體而言將從風的動能中轉(zhuǎn)換的機械能轉(zhuǎn)換成電功率的任何風力渦輪機。在附圖的以下描述內(nèi)，相同的參考標號表示相同的構(gòu)件。大體上，僅描述了關(guān)于單獨的實施例的差異。
圖1是示例性風力渦輪機10的透視圖。在該示例性實施例中，風力渦輪機10是水平軸風力渦輪機。備選地，風力渦輪機10可為豎直軸風力渦輪機。在該示例性實施例中，風力渦輪機10包括從支承系統(tǒng)14延伸的塔架12、安裝在塔架12上的機艙16，以及聯(lián)接到機艙16上的轉(zhuǎn)子18。轉(zhuǎn)子18包括可旋轉(zhuǎn)的轂20，以及聯(lián)接到轂20上且從轂20向外延伸的至少一個轉(zhuǎn)子葉片22。在該示例性實施例中，轉(zhuǎn)子18具有三個轉(zhuǎn)子葉片22。在備選實施例中，轉(zhuǎn)子18包括超過或不到三個轉(zhuǎn)子葉片22，例如一個或四個葉片。在該示例性實施例中，塔架12由管狀鋼制成，以將腔體(未在圖1中顯示)限定在支承系統(tǒng)14和機艙 16之間。在一個備選實施例中，塔架12為具有任何適當?shù)母叨鹊娜魏芜m當類型的塔架。轉(zhuǎn)子葉片22在轂20的周圍間隔開，以有利于使轉(zhuǎn)子18旋轉(zhuǎn)，以使得動能能夠從風中轉(zhuǎn)變成可用的機械能，以及隨后轉(zhuǎn)變成電能。通過將葉根部分M在多個載荷傳遞區(qū)域 26處聯(lián)接到轂20上來將轉(zhuǎn)子葉片22匹配到轂20上。載荷傳遞區(qū)域沈具有轂載荷傳遞區(qū)域和葉片載荷傳遞區(qū)域(兩者均未在圖1中顯示)。對轉(zhuǎn)子葉片22引起的載荷通過載荷傳遞區(qū)域沈傳遞給轂20。在一個實施例中，轉(zhuǎn)子葉片22具有范圍為約15米(m)至約91米的長度。備選地，轉(zhuǎn)子葉片22可具有使得風力渦輪機10能夠如本文中描述的那樣起作用的任何適當?shù)拈L度。例如，葉片長度的其它非限制性實例包括IOm或更少、20m、37m或大于91m的長度。 在風從方向觀沖擊轉(zhuǎn)子葉片22時，轉(zhuǎn)子18繞著旋轉(zhuǎn)軸線30旋轉(zhuǎn)。在轉(zhuǎn)子葉片22旋轉(zhuǎn)且經(jīng)受離心力時，轉(zhuǎn)子葉片22還會經(jīng)受多種力和力矩。因而，轉(zhuǎn)子葉片22可從中性或非偏轉(zhuǎn)位置偏轉(zhuǎn)和/或旋轉(zhuǎn)到偏轉(zhuǎn)位置。此外，轉(zhuǎn)子葉片22的槳距角或葉片槳距(即確定轉(zhuǎn)子葉片22的相對于風的方向 28的投影的角)可由槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng)32改變，以通過調(diào)節(jié)至少一個轉(zhuǎn)子葉片22的相對于風矢量的旋轉(zhuǎn)位置來控制風力渦輪機10產(chǎn)生的載荷和功率。在備選實施例中，僅轉(zhuǎn)子葉片22 的一部分的槳距角由槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng)32改變。在圖1中顯示了轉(zhuǎn)子葉片22的變槳軸線34。 在風力渦輪機10的運行期間，槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng)32可改變轉(zhuǎn)子葉片22的葉片槳距，使得轉(zhuǎn)子葉片22以這樣的方式運動到順槳位置使得至少一個轉(zhuǎn)子葉片22的相對于風矢量的投影提供將朝向風矢量定向的轉(zhuǎn)子葉片22的最小的表面面積，這有利于降低轉(zhuǎn)子18的轉(zhuǎn)速以及/或者有利于轉(zhuǎn)子18的失速。在該示例性實施例中，各個轉(zhuǎn)子葉片22的葉片槳距由控制系統(tǒng)36單獨地控制。 備選地，所有轉(zhuǎn)子葉片22的葉片槳距可由控制系統(tǒng)36同時控制。另外，在該示例性實施例中，在方向觀改變時，可繞著偏航軸線38控制機艙16的偏航方向，以相對于方向觀定位轉(zhuǎn)子葉片22。在該示例性實施例中，控制系統(tǒng)36顯示為集中在機艙16內(nèi)。備選地，控制系統(tǒng)36 可為在風力渦輪機10各處、在支承系統(tǒng)14上、在風場內(nèi)和/或在遠程控制中心處的分布式系統(tǒng)。控制系統(tǒng)36包括構(gòu)造成執(zhí)行本文中描述的方法和/或步驟的處理器40。另外，本文中描述的其它構(gòu)件中的許多構(gòu)件包括處理器。如本文中所用，用語“處理器”不限于在本領(lǐng)域稱為計算機的集成電路，而是寬泛地指控制器、微控制器、微計算機、可編程邏輯控制器 (PLC)、專用集成電路和其它可編程電路，并且這些用語在本文中可互換地使用。應(yīng)當理解， 處理器和/或控制系統(tǒng)可還包括存儲器、輸入通道和/或輸出通道。在本文中描述的實施例中，存儲器可包括(不限于)計算機可讀介質(zhì)(例如隨機存取存儲器(RAM))，以及計算機可讀非易失性介質(zhì)，例如閃存。備選地，還可使用磁盤、壓縮光盤只讀存儲器(CD-ROM)、磁光盤(MOD)和/或數(shù)字多功能光盤(DVD)。而且，在本文中描述的實施例中，輸入通道包括(不限于)傳感器和/或與操作員界面相關(guān)聯(lián)的計算機外圍設(shè)備，例如鼠標和鍵盤。另外，在該示例性實施例中，輸出通道可包括(不限于)控制裝置、 操作員界面監(jiān)視器和/或顯示器。本文中描述的處理器會處理從多個電氣裝置和電子裝置(可包括(不限于)傳感器、促動器、壓縮機、控制系統(tǒng)和/或監(jiān)測裝置)傳輸?shù)男畔?。這樣的處理器可在物理上位于例如控制系統(tǒng)、傳感器、監(jiān)測裝置、桌上型計算機、膝上型計算機、可編程邏輯控制器(PLC) 機柜和/或分布式控制系統(tǒng)(DCQ機柜中。RAM和存儲裝置存儲和傳遞將由處理器(一個或多個)執(zhí)行的信息和指令。RAM和存儲裝置也可用來存儲臨時變量、靜態(tài)(即不變的)信息和指令或其它中間信息，以及在處理器(一個或多個)執(zhí)行指令期間把它們提供給處理器。被執(zhí)行的指令可包括(不限于)風力渦輪機控制系統(tǒng)控制命令。指令序列的執(zhí)行不限于硬件電路和軟件指令的任何特定的組合。圖2是風力渦輪機10的一部分的放大的截面圖。在該示例性實施例中，風力渦輪機10包括機艙16和可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到機艙16上的轂20。更具體而言，轂20通過轉(zhuǎn)子軸 44(有時稱為或者主軸或者低速軸)、齒輪箱46、高速軸48和聯(lián)接件50可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到定位在機艙16內(nèi)的發(fā)電機42上。在該示例性實施例中，轉(zhuǎn)子軸44設(shè)置成與縱向軸線116同軸。轉(zhuǎn)子軸44的旋轉(zhuǎn)會可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動齒輪箱46，齒輪箱46隨后驅(qū)動高速軸48。高速軸48 用聯(lián)接件50來可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動發(fā)電機42，并且高速軸48的旋轉(zhuǎn)有利于發(fā)電機42產(chǎn)生電功率。齒輪箱46和發(fā)電機42由支承件52和支承件M支承。在該示例性實施例中，齒輪箱 46使用雙路徑幾何來驅(qū)動高速軸48。備選地，轉(zhuǎn)子軸44用聯(lián)接件50來直接聯(lián)接到發(fā)電機 42上。在該示例性實施例中，機艙16還包括偏航驅(qū)動機構(gòu)56，偏航驅(qū)動機構(gòu)56可用來使機艙16和轂20在偏航軸線38 (顯示在圖1中)上旋轉(zhuǎn)，以控制轉(zhuǎn)子葉片22的相對于風的方向28的投影。機艙16還包括至少一個氣象桿58，該至少一個氣象桿58包括風向標和風力計(均未在圖2中顯示)。桿58將可包括風向和/或風速的信息提供給控制系統(tǒng)36。 在該示例性實施例中，機艙16還包括主前支承軸承60和主后支承軸承62。前支承軸承60和后支承軸承62有利于轉(zhuǎn)子軸44的徑向支承和對準。前支承軸承 60在轂20的附近聯(lián)接到轉(zhuǎn)子軸44上。后支承軸承62在齒輪箱46和/或發(fā)電機42的附近定位在轉(zhuǎn)子軸44上。備選地，機艙16包括使得風力渦輪機10能夠如本文中公開的那樣起作用的任何數(shù)量的支承軸承。轉(zhuǎn)子軸44、發(fā)電機42、齒輪箱46、高速軸48、聯(lián)接件50和任何相關(guān)聯(lián)的緊固件、支承件和/或固定裝置(包括但不限于支承件52和/或支承件54、 前支承軸承60、后支承軸承6 有時稱為傳動系64。在該示例性實施例中，轂20包括變槳組件66。變槳組件66包括一個或多個變槳驅(qū)動系統(tǒng)68。在該示例性實施例中，機艙16包括傳感器系統(tǒng)，傳感器系統(tǒng)可包括用于感測風力渦輪機10的至少一個變量(例如至少一個轉(zhuǎn)子葉片22的速度或加速度)的至少一個傳感器，例如速度傳感器70。典型地，如下面所詳述，傳感器系統(tǒng)中的該至少一個傳感器通訊地聯(lián)接到控制系統(tǒng)36上。典型地，各個變槳驅(qū)動系統(tǒng)68聯(lián)接到相應(yīng)的轉(zhuǎn)子葉片22 (在圖1中顯示)上，以沿著變槳軸線34調(diào)控相關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)子葉片22的葉片槳距。在圖2中顯示了三個變槳驅(qū)動系統(tǒng)68中的僅一個。在該示例性實施例中，變槳組件66包括至少一個變槳軸承72，該至少一個變槳軸承72聯(lián)接到轂20上且聯(lián)接到相應(yīng)的轉(zhuǎn)子葉片22 (顯示在圖1中)上，以使相應(yīng)的轉(zhuǎn)子葉片22繞著變槳軸線34旋轉(zhuǎn)。變槳驅(qū)動系統(tǒng)68包括變槳驅(qū)動馬達74、變槳傳動齒輪箱76 和變槳傳動小齒輪78。變槳驅(qū)動馬達74以使得該變槳驅(qū)動馬達74對變槳傳動齒輪箱76 施加機械力的方式聯(lián)接到變槳傳動齒輪箱76上。變槳傳動齒輪箱76以使得該變槳傳動齒輪箱76使變槳傳動小齒輪78旋轉(zhuǎn)的方式聯(lián)接到變槳傳動小齒輪78上。變槳軸承72以使得變槳傳動小齒輪78的旋轉(zhuǎn)引起變槳軸承72的旋轉(zhuǎn)的方式聯(lián)接到變槳傳動小齒輪78上。 更具體而言，在該示例性實施例中，變槳傳動小齒輪78聯(lián)接到變槳軸承72上，使得變槳傳動齒輪箱76的旋轉(zhuǎn)使變槳軸承72和轉(zhuǎn)子葉片22繞著變槳軸線；34旋轉(zhuǎn)，以改變?nèi)~片22的葉片槳距。在該示例性實施例中，變槳驅(qū)動系統(tǒng)68聯(lián)接到控制系統(tǒng)36上，以在接收來自控制系統(tǒng)36的一個或多個信號之后調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子葉片22的葉片槳距。變槳驅(qū)動馬達74為由電功率和/或液壓系統(tǒng)驅(qū)動的、使得變槳組件66能夠如本文中描述的那樣起作用的任何適當?shù)鸟R達。備選地，變槳組件66可包括任何適當?shù)慕Y(jié)構(gòu)、構(gòu)造、布置和/或構(gòu)件，例如但不限于液壓缸、彈簧和/或伺服機構(gòu)。此外，變槳組件66可通過任何適當?shù)氖侄悟?qū)動，例如但不限于液壓流體和/或機械動力，例如但不限于引起的彈簧力和/或電磁力。在某些實施例中， 變槳驅(qū)動馬達74由從轂20的旋轉(zhuǎn)慣量中抽取的能量和/或?qū)︼L力渦輪機10的構(gòu)件供應(yīng)能量的存儲能量源(未顯示)驅(qū)動。圖3是示例性控制組件92的方框圖。在該示例性實施例中，控制組件92包括變槳驅(qū)動系統(tǒng)68、控制系統(tǒng)36和傳感器系統(tǒng)94?？刂平M件92可包括使得該控制組件92能夠如本文中描述的那樣起作用的任何另外的適當?shù)难b置。根據(jù)某些實施例，變槳驅(qū)動系統(tǒng) 68聯(lián)接到至少一個轉(zhuǎn)子葉片22上，以使轉(zhuǎn)子葉片繞著變槳軸線34旋轉(zhuǎn)。在該示例性實施例中，變槳驅(qū)動系統(tǒng)68對應(yīng)于上面描述的變槳驅(qū)動系統(tǒng)。變槳驅(qū)動系統(tǒng)68通訊地聯(lián)接到控制系統(tǒng)36上，使得變槳驅(qū)動系統(tǒng)68能夠在接收來自控制系統(tǒng)36的一個或多個信號之后調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子葉片22的葉片槳距。根據(jù)某些實施例，控制系統(tǒng)36通訊地聯(lián)接到變槳驅(qū)動系統(tǒng)68上，并且構(gòu)造成至少根據(jù)風力渦輪機10的第一變量和第二變量的所確定的實際值來估計超速狀態(tài)的出現(xiàn)。在該示例性實施例中，控制系統(tǒng)36通過傳感器系統(tǒng)94來確定實際值。根據(jù)某些實施例，第一變量與轉(zhuǎn)子18的轉(zhuǎn)速單調(diào)相關(guān)，以及/或者第二變量與轉(zhuǎn)子18的旋轉(zhuǎn)加速度單調(diào)相關(guān)。如本文中所用，用語單調(diào)相關(guān)指示在風力渦輪機的兩個變量之間的暗示它們的相關(guān)的增大和減小的關(guān)系。例如，如上面所闡述的那樣，風力渦輪機10 可包括通過齒輪箱46聯(lián)接到轉(zhuǎn)子軸44上的高速軸48。在這些實施例中，高速軸48的轉(zhuǎn)速典型地與轉(zhuǎn)子速度成正比。因此，如本文中所用，認為高速軸48的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子速度單調(diào)相關(guān)。作為另一個實例，在該示例性實施例中，風力渦輪機10包括用于產(chǎn)生電功率輸出的發(fā)電機42。電功率輸出典型地與轉(zhuǎn)子速度的立方成比例。因此，如本文中所用，認為功率輸出與轉(zhuǎn)子速度單調(diào)相關(guān)。根據(jù)至少一些實施例，控制系統(tǒng)36通過傳感器系統(tǒng)94來確定第一變量的實際值， 并且通過所確定的第一變量的值來確定第二變量的實際值。例如，控制系統(tǒng)36可構(gòu)造成通過計算第一變量的相對于時間的變化率來確定第二變量的實際值。具體而言，控制系統(tǒng)36 可通過傳感器系統(tǒng)94來確定轉(zhuǎn)子速度(即在此情況下的第一變量)的實際值，并且可通過計算轉(zhuǎn)子速度的值的相對于時間的變化率來確定轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)加速度(即在此情況下的第二變量)的實際值。根據(jù)某些實施例，變槳驅(qū)動系統(tǒng)68構(gòu)造成基于控制系統(tǒng)36執(zhí)行的估計的結(jié)果來使轉(zhuǎn)子葉片22旋轉(zhuǎn)。例如，當控制系統(tǒng)36基于所確定的實際值而識別到風力渦輪機10將進入超速狀態(tài)時，轉(zhuǎn)子葉片22被旋轉(zhuǎn)。在該示例性實施例中，控制系統(tǒng)36與變槳驅(qū)動系統(tǒng) 68通訊，以發(fā)信號表示將出現(xiàn)超速狀態(tài)。當變槳驅(qū)動系統(tǒng)68接收超速狀態(tài)出現(xiàn)信號時，它使轉(zhuǎn)子葉片22朝向順槳位置旋轉(zhuǎn)，以降低轉(zhuǎn)子速度(即，以空氣動力學的方式對轉(zhuǎn)子18制動)°根據(jù)某些實施例，傳感器系統(tǒng)94包括用于測量風力渦輪機10的一個或多個變量的實際值的一個或多個傳感器。具體而言，傳感器系統(tǒng)94通訊地聯(lián)接到控制系統(tǒng)36上，典型地以對控制系統(tǒng)36提供變量的實測值?；诮邮盏降膶崪y值，控制系統(tǒng)36典型地確定風力渦輪機10的一個或多個變量的實際值。根據(jù)實施例中的至少一些，傳感器系統(tǒng)36構(gòu)造成測量風力渦輪機10的第一變量和/或第二變量(例如轉(zhuǎn)子速度和轉(zhuǎn)子加速度)的實際值中的至少一個。根據(jù)某些實施例，傳感器系統(tǒng)94適于聯(lián)接到風力渦輪機10的可旋轉(zhuǎn)部分(該可旋轉(zhuǎn)部分連接到轉(zhuǎn)子18上)，以通過測量可旋轉(zhuǎn)部分的轉(zhuǎn)速來建立風力渦輪機的第一變量或第二變量的實際值。在該示例性實施例中，傳感器系統(tǒng)94包括用于感測轉(zhuǎn)子速度的速度傳感器70。具體而言，在該示例性實施例中，速度傳感器70聯(lián)接到轉(zhuǎn)子軸44上，以測量其轉(zhuǎn)速。根據(jù)某些實施例，速度傳感器70包括構(gòu)造成記錄轉(zhuǎn)子軸44的旋轉(zhuǎn)的接近傳感器，使得速度傳感器70測量轉(zhuǎn)子軸44的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)子軸44的轉(zhuǎn)速對應(yīng)于轉(zhuǎn)子速度。在備選實施例中，傳感器系統(tǒng)94可包括適于測量風力渦輪機10的另一個變量的傳感器，例如聯(lián)接到高速軸48上以測量其轉(zhuǎn)速的速度傳感器。在備選實施例中，傳感器系統(tǒng)94可包括適于測量風力渦輪機10的多個變量的傳感器(例如，聯(lián)接到高速軸48上以測量高速軸48的轉(zhuǎn)速的速度傳感器，以及聯(lián)接到轉(zhuǎn)子18上以測量轉(zhuǎn)子加速度的加速度傳感器)的任何布置。大體上，傳感器系統(tǒng)94可包括提供風力渦輪機10的適于幫助估計超速狀態(tài)的出現(xiàn)的變量的度量的任何適當?shù)膫鞲衅?。例如，傳感器系統(tǒng)94可包括聯(lián)接到風力渦輪機10 的發(fā)電機部分(例如發(fā)電機42的輸出)上的傳感器，以通過測量發(fā)電機部分的功率輸出和 /或其相對于時間的變化率來建立第一變量的實際值或第二變量的實際值中的至少一個。根據(jù)實施例中的至少一些，傳感器系統(tǒng)94可構(gòu)造成測量靠近風力渦輪機10的區(qū)域中的風速的實際值。在該示例性實施例中，桿58形成傳感器系統(tǒng)94的一部分，并且將風速和風向數(shù)據(jù)提供給控制系統(tǒng)36。在這些實施例中，控制系統(tǒng)36構(gòu)造成進一步基于所確定的風速的實際值來識別超速狀態(tài)是典型的。因此，控制系統(tǒng)36可通過考慮風速的實際值以估計風力渦輪機10的超速狀態(tài)的出現(xiàn)來識別風力渦輪機的超速狀態(tài)。根據(jù)某些實施例，傳感器系統(tǒng)94構(gòu)造成測量轉(zhuǎn)子葉片22的彎曲度的實際值。在這些實施例中，傳感器系統(tǒng)94可包括使得能夠確定轉(zhuǎn)子葉片22的彎曲度的任何適當?shù)膫鞲衅鳎鐟?yīng)變儀傳感器或光學應(yīng)變傳感器。根據(jù)某些實施例，傳感器系統(tǒng)94構(gòu)造成測量轉(zhuǎn)子18的沿垂直于轂20的縱向軸線的方向的加速度(即與重力相關(guān)的加速度)。在這樣的實施例中，傳感器系統(tǒng)94典型地包括安裝在轉(zhuǎn)子葉片22中的一個處或附近的一個或多個加速度傳感器(未顯示)，以幫助感測轉(zhuǎn)子18的沿垂直于轂20的縱向軸線的第一方向的第一加速度和轉(zhuǎn)子18的沿垂直于第一方向和轂20的縱向軸線兩者的方向的第二加速度矢量。在這樣的實施例中，使用加速度的實測值或多個實測值以及風力渦輪機10的另一個變量的至少一個實際值來估計超速狀態(tài)的出現(xiàn)。在該示例性實施例中，控制系統(tǒng)94根據(jù)實測轉(zhuǎn)速來確定風力渦輪機的第一變量的實際值。在某些實施例中，直接根據(jù)至少一個實測值來確定實際值。在其它實施例中，根據(jù)另一個變量的至少一個實測值來獲得第一變量的實際值。例如，在一些實施例中，第一變量對應(yīng)于轉(zhuǎn)子速度，并且控制系統(tǒng)36通過根據(jù)高速軸48的轉(zhuǎn)速的度量而獲得轉(zhuǎn)子速度來確定該轉(zhuǎn)子速度。在這些實施例中，控制系統(tǒng)36典型地考慮了齒輪比，以根據(jù)高速軸48的實測轉(zhuǎn)速來獲得轉(zhuǎn)子速度的實際值。在該示例性實施例中，控制系統(tǒng)36根據(jù)轉(zhuǎn)子速度的實測值的相對于時間的變化率來確定第二變量的實際值。備選地，控制系統(tǒng)36直接根據(jù)傳感器系統(tǒng)94提供的轉(zhuǎn)子加速度的度量來確定第二變量的實際值。如上面所闡述，控制系統(tǒng)36 評價第一變量和第二變量的所確定的實際值，以估計風力渦輪機10的超速狀態(tài)的出現(xiàn)。圖4是形成圖1的風力渦輪機10的控制組件的一部分的示例性控制系統(tǒng)36的方框圖。在該示例性實施例中，控制系統(tǒng)36包括控制器102、存儲器104和通訊模塊106?？刂葡到y(tǒng)36可包括使得控制系統(tǒng)36能夠如本文中描述的那樣起作用的任何適當?shù)难b置。在該示例性實施例中，通訊模塊106包括有利于使得控制器102能夠與傳感器系統(tǒng)94通訊的傳感器接口 108。在一個實施例中，傳感器接口 108包括將傳感器產(chǎn)生的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成控制器102可使用的多比特數(shù)字信號的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器。在備選實施例中，通訊模塊106可包括有利于將信號傳輸給位于風力渦輪機上的任何裝置(例如位于轉(zhuǎn)子軸44處、 或在轉(zhuǎn)子18內(nèi)或外部和/或遠離轉(zhuǎn)子18的裝置)以及/或者接收來自該裝置的信號的任何適當?shù)挠芯€和/或無線通訊裝置。在該示例性實施例中，存儲器104可包括任何適當?shù)拇鎯ρb置，包括但不限于，閃存、電可擦除可編程存儲器、只讀存儲器(ROM)、可移動介質(zhì)和 /或其它易失性和非易失性存儲裝置。在一個實施例中，可執(zhí)行指令(即軟件指令)存儲在存儲器104中，以便于控制器102在控制變槳驅(qū)動系統(tǒng)68時使用，如下面所描述。在該示例性實施例中，控制器102是包括任何適當?shù)幕谔幚砥骰蚧谖⑻幚砥鞯南到y(tǒng)(例如計算機系統(tǒng))的實時控制器，基于處理器或基于微處理器的系統(tǒng)包括微控制器、精簡指令集電路(RISC)、專用集成電路(ASIC)、邏輯電路和/或能夠執(zhí)行本文中描述的功能的任何其它電路或處理器。在一個實施例中，控制器102可為包括只讀存儲器(ROM)和 /或隨機存取存儲器(RAM)的微處理器，諸如例如，具有2MbitR0M和64Kbit RAM的微計算機。如本文中所用，用語“實時”指的是在輸入的變化影響輸出之后非常短的時間段出現(xiàn)的輸出，該時間段為可基于輸出的重要性和/或處理輸入以產(chǎn)生輸出的系統(tǒng)的能力所選擇的設(shè)計參數(shù)。在該示例性實施例中，傳感器系統(tǒng)94的傳感器(例如速度傳感器70)聯(lián)接到轉(zhuǎn)子軸44上，以幫助測量轉(zhuǎn)子18的轉(zhuǎn)速。傳感器系統(tǒng)94可包括安裝在風力渦輪機10上的這樣的任何適當?shù)奈恢锰幍膫鞲衅髟撐恢檬沟脗鞲衅髂軌驕y量風力渦輪機10的變量，例如轉(zhuǎn)子18的轉(zhuǎn)速，或與其成正比的轉(zhuǎn)速，例如高速軸48的轉(zhuǎn)速。
根據(jù)某些實施例，控制器102編程為確定指示風力渦輪機10的超速狀態(tài)的第一變量的實際值。在該示例性實施例中，傳感器系統(tǒng)94的傳感器通過通訊模塊106的傳感器接口 108經(jīng)過任何適當?shù)挠芯€和/或無線通訊介質(zhì)而通訊地聯(lián)接到控制器102上，以幫助使得傳感器能夠?qū)⑿盘杺鬏斀o控制器102和/或接收來自控制器102的信號。在該示例性實施例中，速度傳感器70持續(xù)地測量轉(zhuǎn)子18的轉(zhuǎn)速的實際值，并且速度傳感器70持續(xù)地、實時地將指示轉(zhuǎn)子速度的實測的實際值的信號傳輸給控制器102。在一個實施例中，控制器 102可編程為持續(xù)地接收和監(jiān)測速度傳感器70傳輸?shù)男盘?。在一個備選實施例中，控制器 102可不持續(xù)地接收和/或監(jiān)測速度傳感器70傳輸?shù)男盘?，而是相反，可編程為以預(yù)先確定的時間間隔反復地請求來自速度傳感器70的信號。在某些實施例中，控制器102和/或速度傳感器70可以任何適當?shù)臅r間間隔將信號傳輸給彼此以及/或者接收來自彼此的信號。 傳感器系統(tǒng)94的備選的或額外的傳感器以相似的方式與控制器102通訊，以將風力渦輪機 10的變量的實測的實際值傳輸給控制器102。根據(jù)某些實施例，控制器102編程為確定風力渦輪機10的與第一變量的相對于時間的變化率相關(guān)的第二變量的實際值。典型地，第二變量以這樣的方式與第一變量的相對于時間的變化率相關(guān)即，使得第二變量的變化伴隨著時間變率(time rate)的變化，并且時間變率的變化通常與第二變量的變化并行。在該示例性實施例中，控制器102編程為根據(jù)轉(zhuǎn)子速度的實測的實際值來確定轉(zhuǎn)子18的轉(zhuǎn)速的相對于時間的變化率。照這樣，示例性控制器102根據(jù)第一變量(即在此情況下為轉(zhuǎn)子18的轉(zhuǎn)速)的相對于時間的變化率來確定風力渦輪機10的第二變量(在此情況下為轉(zhuǎn)子18的旋轉(zhuǎn)加速度)的實際值。在其它備選實施例中，控制器102可根據(jù)形成傳感器系統(tǒng)94的一部分的傳感器測量的數(shù)據(jù)來確定風力渦輪機的第二變量的實際值。例如，控制器102可根據(jù)形成傳感器系統(tǒng)18的一部分的加速度傳感器測量的數(shù)據(jù)來確定旋轉(zhuǎn)加速度的實際值。在其它備選實施例中，控制器102可根據(jù)風力渦輪機的其它變量(例如但不限于高速軸48的轉(zhuǎn)速或風力渦輪機10的功率輸出) 的相對于時間的變化率來確定風力渦輪機的第二變量(例如轉(zhuǎn)子加速度)的實際值。在示例性風力渦輪機10的運行期間，控制器102編程為接收對應(yīng)于風力渦輪機的至少一個變量的實際值的信號，例如速度傳感器70提供的實測數(shù)據(jù)，并且控制器102編程為使風力渦輪機的變量的值與各個信號相關(guān)聯(lián)，以確定該變量的至少一個實際值。例如，控制器102可編程為使轉(zhuǎn)子18的轉(zhuǎn)速的值與來自速度傳感器70的信號相關(guān)聯(lián)，以確定轉(zhuǎn)子 18的轉(zhuǎn)速的實際值。根據(jù)一些實施例，控制器102編程為使風力渦輪機的第二變量的值與來自傳感器系統(tǒng)94的傳感器的信號相關(guān)聯(lián)。例如，控制器102可編程為使轉(zhuǎn)子18的旋轉(zhuǎn)加速度的值與加速度傳感器的信號相關(guān)聯(lián)，以確定轉(zhuǎn)子18的加速度的實際值。在該示例性實施例中，控制器102編程為將表示超速狀態(tài)(即轉(zhuǎn)子18的超速狀況)的數(shù)據(jù)存儲在存儲器104中。例如，控制器102可存儲風力渦輪機的最大允許速度。 在該速度處，認為轉(zhuǎn)子18處于超速狀況。在另一個實施例中，控制器102存儲使風力渦輪機10的第一變量和第二變量的值與超速的出現(xiàn)相關(guān)聯(lián)的查找表。例如，這種查找表可使導致風力渦輪機10的超速狀況在預(yù)先確定的時間段內(nèi)出現(xiàn)的轉(zhuǎn)子速度和轉(zhuǎn)子加速度的值相關(guān)。根據(jù)某些實施例，控制器102編程為至少根據(jù)第一變量和第二變量的所確定的實際值來估計風力渦輪機10的超速狀態(tài)的出現(xiàn)。具體而言，根據(jù)某些實施例，在確定風力渦輪機10的第一變量和第二變量的實際值之后，控制器102編程為評價這些值，以針對識別風力渦輪機10的超速狀態(tài)來進行估計。在該示例性實施例中，控制器102編程為評價轉(zhuǎn)子速度和轉(zhuǎn)子加速度的所確定的值中的至少一個，以識別風力渦輪機10的超速狀態(tài)的出現(xiàn)。 如本文中所用，用語“識別超速狀態(tài)”意圖表示這樣的過程該過程用于推斷當前超速狀態(tài)的出現(xiàn)或估計超速狀態(tài)會在預(yù)先確定的時間段內(nèi)出現(xiàn)，或用于識別風力渦輪機的變量的可導致超速狀況在預(yù)先確定的時間段內(nèi)出現(xiàn)的值。根據(jù)某些實施例，控制器102編程為基于風力渦輪機10的第一變量和第二變量的所確定的實際值來識別未來轉(zhuǎn)子速度，以及典型地，比較所識別的未來轉(zhuǎn)子速度與預(yù)先確定的轉(zhuǎn)子速度值，以估計超速狀態(tài)的出現(xiàn)。在一個實施例中，為了評價第一變量和第二變量的所確定的實際值以便識別超速狀態(tài)，控制器102編程為持續(xù)地將第一變量和第二變量的實際值輸入有利于識別超速狀態(tài)的數(shù)學模型中。根據(jù)至少一些實施例，控制器102編程為基于第一變量和第二變量的所確定的實際值來識別未來轉(zhuǎn)子速度。例如，在一個實施例中，控制器102編程為將轉(zhuǎn)子速度的實際值Vi和轉(zhuǎn)子加速度的實際值％輸入到公式Vi+aJ中，以識別將在預(yù)先確定的時間段T 內(nèi)出現(xiàn)的未來轉(zhuǎn)子速度。在一個實施例中，預(yù)先確定的時間段T的范圍為約0. 1秒至5秒， 或更具體而言，0. 5秒至4秒，或者進一步更具體而言，1秒至3秒。在一個實施例中，預(yù)先確定的時間段T的范圍為約1秒至3秒。備選地，預(yù)先確定的時間段T可為使得控制器102 能夠充分地識別未來轉(zhuǎn)子速度的任何適當?shù)臅r間段。根據(jù)這些實施例中的至少一些，控制器102進一步編程為比較所識別的未來轉(zhuǎn)子速度與預(yù)先確定的轉(zhuǎn)子速度值，以識別風力渦輪機10的超速狀態(tài)。典型地，預(yù)先確定的轉(zhuǎn)子速度的值對應(yīng)于風力渦輪機的最大允許速度，通過評價風力渦輪機10的具體特性來預(yù)先確定該最大允許速度。典型地，通過考慮葉尖的物理特性來預(yù)先確定最大允許速度。具體而言，最大允許速度對應(yīng)于這樣的轉(zhuǎn)子速度在該速度處， 轉(zhuǎn)子葉片22的外部上的速度(即邊緣速度)不超過在70m/s至llOm/s之間的或更具體而言在80m/s至100m/S之間(例如90m/s)的速度。在某些實施例中，通過考慮風力渦輪機的某些構(gòu)件(例如轉(zhuǎn)子軸承)上的由轉(zhuǎn)子18的旋轉(zhuǎn)所導致的最大允許載荷或作用在塔架 12或機艙16上的最大允許載荷來預(yù)先確定風力渦輪機10的最大允許速度。在某些實施例中，通過考慮風力渦輪機10的最大允許噪音產(chǎn)生來預(yù)先確定最大允許速度。在某些實施例中，最大允許速度可改變，這取決于風力渦輪機10經(jīng)受的特定的狀況。例如，根據(jù)在近海風力渦輪機中實現(xiàn)的某些實施例，考慮了撞擊在風力渦輪機10上的海浪的量值(即力)或功率密度和/或頻率，以確定在特定時間的最大允許速度。備選地，可使用使得風力控制器102能夠如本文中描述的那樣識別超速狀態(tài)的任何適當?shù)臄?shù)學模型。這種適當?shù)臄?shù)學模型可為將上面提到的與重力相關(guān)的加速度及其相對于時間的變化率作為輸入的模型。備選地，這種適當?shù)臄?shù)學模型可為將風速和其相對于時間的變化率作為額外的輸入的模型。典型地，該數(shù)學模型將對應(yīng)于風力渦輪機10的某個量值的水平及其相對于時間的變化率的變量的組合作為輸入。根據(jù)某些實施例，在控制器102 中實現(xiàn)了將風力渦輪機10的不止兩個變量作為輸入的數(shù)學模型，以識別轉(zhuǎn)子速度的未來值。例如，這種數(shù)學模型可將轉(zhuǎn)子速度的二階導數(shù)、三階導數(shù)或甚至更高階導數(shù)作為輸入， 以便以精確的方式識別轉(zhuǎn)子值的未來值。典型地，這種數(shù)學模型以提供轉(zhuǎn)子速度的在一段時間之后的未來值的近似值的有限泰勒級數(shù)為基礎(chǔ)。在另一個實例中，在控制器102中實現(xiàn)了將功率輸出和轉(zhuǎn)子加速度作為輸入的數(shù)學模型，以識別轉(zhuǎn)子速度的未來值。根據(jù)某些實施例，控制器102編程為基于風力渦輪機的第一變量和第二變量的所確定的實際值來識別用于到達預(yù)先確定的轉(zhuǎn)子速度值的時間段，以及典型地，比較所識別的時間段與預(yù)先確定的時間段。在一個實施例中，控制器102編程為根據(jù)數(shù)學模型、基于第一變量和第二變量的所確定的實際值來推知用于到達預(yù)先確定的轉(zhuǎn)子速度值的時間段，以及比較所識別的時間段與預(yù)先確定的時間段。例如，控制器102可通過借助于將轉(zhuǎn)子速度的實際值Vi和轉(zhuǎn)子加速度的實際值％輸入到公式(V-Vi) a,中而確定到達風力渦輪機10的最大允許速度所需要的時間，來估計超速V的出現(xiàn)。如果所確定的時間段低于預(yù)先確定的時間段，則控制器102識別到超速狀態(tài)的出現(xiàn)，并且對應(yīng)地發(fā)信號給用于使轉(zhuǎn)子葉片22旋轉(zhuǎn)的變槳驅(qū)動系統(tǒng)68。典型地，預(yù)先確定的時間段的范圍為約0. 1秒至5秒，或更具體而言，0. 5秒至4秒，或進一步更具體而言，1秒至3秒。根據(jù)某些實施例，控制器102編程為通過這樣來估計風力渦輪機的超速狀態(tài)的出現(xiàn)即，只要指示風力渦輪機10的超速狀態(tài)的第一變量的值一超過預(yù)先確定的值就起動邏輯算法。例如，根據(jù)某些實施例，當轉(zhuǎn)子速度超過在最大允許轉(zhuǎn)子速度的85% -95%之間 (例如90%)的值時，起動該邏輯。備選地，當風力渦輪機10的功率輸出超過在最大允許功率輸出的85%-95%之間(例如90%)的值時，起動該邏輯。備選地，當風力渦輪機10 的環(huán)境中的風速超過在8m/s-12m/s之間(例如10m/S)的值時，起動該邏輯。一旦起動該邏輯且只要第一變量超過預(yù)先確定的值，則控制器102就通過計算第一變量的未來值(該值將在預(yù)先確定的時間段內(nèi)出現(xiàn))來估計超速狀態(tài)的出現(xiàn)。典型地，預(yù)先確定的時間段的范圍為約0. 1秒至5秒，或更具體而言，0. 5秒至4秒，或進一步更具體而言，1秒至3秒。根據(jù)某些實施例，控制器102編程為通過比較風力渦輪機10的第一變量和第二變量的所確定的實際值與一列預(yù)先確定的值來驗證這些值(第一變量和第二變量的所確定的實際值)，以估計風力渦輪機10的超速狀態(tài)的出現(xiàn)。在一個實施例中，控制器102可存儲包含風力渦輪機10的第一變量和第二變量的一列預(yù)先確定的值的查找表，以識別這些值的哪個組合會在某個時間段內(nèi)導致超速狀態(tài)。具體而言，控制器102可存儲包含轉(zhuǎn)子速度和轉(zhuǎn)子加速度的預(yù)先確定的值的查找表。通過驗證查找表中的轉(zhuǎn)子速度和轉(zhuǎn)子加速度的實際值，控制器102可估計風力渦輪機10的超速狀態(tài)的出現(xiàn)。具體而言，查找表可通過實際值的某些組合來指示控制器102發(fā)信號給變槳驅(qū)動系統(tǒng)68，以使轉(zhuǎn)子葉片22變槳，以便以空氣動力學的方式對轉(zhuǎn)子18制動。典型地通過考慮風力渦輪機動態(tài)特性和風力渦輪機10的最大允許參數(shù)(例如但不限于作用在某些構(gòu)件(例如塔架12、機艙16或風力渦輪機10中的軸承)上的載荷以及噪音產(chǎn)生)的恰當?shù)慕眍A(yù)先確定上面提到的查找表。備選地，通過使得風力控制器102 能夠如本文中描述的那樣估計超速狀態(tài)的出現(xiàn)的任何適當?shù)姆椒▉眍A(yù)先確定該表。在備選實施例中，基于使其它變量(例如功率輸出和轉(zhuǎn)子加速度，或轉(zhuǎn)子速度和功率輸出的相對于時間的變化率)的值相關(guān)的表來執(zhí)行評價。根據(jù)某些實施例，查找表將風力渦輪機的三個或更多個變量或與其相關(guān)聯(lián)的其它參數(shù)(例如但不限于風速)作為輸入。根據(jù)某些實施例，在控制器102中實現(xiàn)了查找表和將風力渦輪機10的至少一個變量作為輸入的數(shù)學模型，以估計超速狀態(tài)的出現(xiàn)。
根據(jù)某些實施例，控制器102進一步基于風速的所確定的實際值來估計，以識別風力渦輪機10的超速狀態(tài)。例如，控制器102可將轉(zhuǎn)子速度、轉(zhuǎn)子加速度和風速的實際值輸入到適當?shù)臄?shù)學模型中，以識別風力渦輪機的超速。照這樣，有利于控制器102以精確和可靠的方式估計超速狀態(tài)的出現(xiàn)。在關(guān)于近海風力渦輪機的另一個實例中，考慮了撞擊在風力渦輪機10上的海浪的幅度(即力)或功率密度和/或頻率，以估計風力渦輪機10的超速的出現(xiàn)。根據(jù)某些實施例，控制器102基于轉(zhuǎn)子葉片22的彎曲度、風力渦輪機10的功率輸出和/或風力渦輪機10的與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速成正比的轉(zhuǎn)速中的至少一個來識別超速狀態(tài)。根據(jù)某些實施例，控制器102進一步基于這些變量中的至少一個的變化率來進行評價。在該示例性實施例中，控制器102進一步編程為在控制器102肯定地估計到超速狀態(tài)的出現(xiàn)時控制至少一個變槳驅(qū)動系統(tǒng)68，以便以空氣動力學的方式對轉(zhuǎn)子18制動。在一個實施例中，控制器102編程為基于第一變量和第二變量的所確定的實際值來識別未來轉(zhuǎn)子速度，比較所識別的未來轉(zhuǎn)子速度與預(yù)先確定的轉(zhuǎn)子速度值以識別風力渦輪機10的超速狀態(tài)，以及在所識別的未來轉(zhuǎn)子速度處于或超過預(yù)先確定的轉(zhuǎn)子速度值時控制變槳驅(qū)動系統(tǒng)68。在一個實施例中，控制器102構(gòu)造成響應(yīng)于所識別的未來超速狀態(tài)的出現(xiàn)而控制變槳驅(qū)動系統(tǒng)68，以便使轉(zhuǎn)子葉片22運動到順槳位置，使得減慢轉(zhuǎn)子18的旋轉(zhuǎn)。根據(jù)某些實施例，變槳驅(qū)動系統(tǒng)68使轉(zhuǎn)子葉片22以一變槳速率變槳，至少基于第一變量和/或第二變量的至少一個所確定的實際值來確定該變槳速率。在該示例性實施例中，控制器102確定用于控制至少一個變槳驅(qū)動系統(tǒng)68的變槳速率?？刂破?02可基于轉(zhuǎn)子速度和轉(zhuǎn)子加速度的所確定的實際值來確定變槳速率。典型地，通過考慮兩個變量的實際值，與其中僅考慮實際的轉(zhuǎn)子速度的情形相比，葉片22以更低的變槳速率變槳。因此，這些實施例有利于響應(yīng)于風力渦輪機10的可導致超速狀態(tài)的狀況而使轉(zhuǎn)子葉片22平滑地變槳。變槳速率越高，風力渦輪機10的被激發(fā)的共振頻率的數(shù)量就越高。因此，這些實施例有利于在變槳期間僅激發(fā)少量的共振頻率，并且因此變槳所導致的塔架振動典型地保持較低。根據(jù)某些實施例，控制器102通過考慮預(yù)先確定的最大轉(zhuǎn)子制動速率來確定變槳速率。典型地，變槳驅(qū)動系統(tǒng)68以使得轉(zhuǎn)子18的制動不超過預(yù)先確定的最大轉(zhuǎn)子制動速率的方式使轉(zhuǎn)子葉片22旋轉(zhuǎn)。在一個實施例中，通過考慮預(yù)先確定的最大載荷(例如但不限于轉(zhuǎn)子軸承、塔架12或機艙16的最大預(yù)先確定的載荷)來確定變槳速率。典型地，在此實施例中，變槳驅(qū)動系統(tǒng)68以使得作用在風力渦輪機10上的載荷不超過預(yù)先確定的最大載荷的方式使轉(zhuǎn)子葉片22旋轉(zhuǎn)。例如，控制器102可確定作用在風力渦輪機10的某些構(gòu)件上的載荷的實際值，例如但不限于在轉(zhuǎn)子軸承、塔架12或機艙16上的載荷，以及確定以使得載荷不超過預(yù)先確定的最大載荷的方式實現(xiàn)以空氣動力學的方式對轉(zhuǎn)子18制動的變槳速率。在某些實施例中，變槳驅(qū)動系統(tǒng)68以使得風力渦輪機10的第一變量(例如轉(zhuǎn)子速度)不超過閾值(例如上面提到的最大允許轉(zhuǎn)子速度)的方式使轉(zhuǎn)子葉片22旋轉(zhuǎn)。圖5是示出了用于運行圖1中的風力渦輪機10的示例性方法500的流程圖。在該示例性實施例中，方法500包括確定502指示風力渦輪機10的超速狀態(tài)的第一變量的實際值。典型地，第一變量與轉(zhuǎn)子18的轉(zhuǎn)速單調(diào)相關(guān)。例如，第一變量對應(yīng)于轉(zhuǎn)子速度、轉(zhuǎn)子葉片22的彎曲度、風力渦輪機10的功率輸出或風力渦輪機10的轉(zhuǎn)速(該轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速成正比，例如高速軸48的速度或發(fā)電機42的速度)。備選地，第一變量可對應(yīng)于上面提到的與重力相關(guān)的加速度。示例性方法500進一步包括確定風力渦輪機10的與第一變量的相對于時間的變化率相關(guān)的第二變量的實際值。典型地，第二變量與轉(zhuǎn)子18的旋轉(zhuǎn)加速度單調(diào)相關(guān)。示例性方法500進一步包括至少根據(jù)第一變量和第二變量的所確定的實際值來估計506風力渦輪機10的超速狀態(tài)的出現(xiàn)。根據(jù)一些實施例，估計506包括基于第一變量和第二變量的所確定的實際值來識別未來轉(zhuǎn)子速度，以及可選地，比較所識別的未來轉(zhuǎn)子速度與預(yù)先確定的轉(zhuǎn)子速度值，以識別風力渦輪機10的超速狀態(tài)。根據(jù)一些實施例，估計 506包括基于第一變量和第二變量的所確定的實際值來識別用于到達預(yù)先確定的轉(zhuǎn)子速度值的時間段，以及比較所識別的時間段與預(yù)先確定的時間段。根據(jù)某些實施例，估計506 包括通過比較第一變量和第二變量的所確定的實際值與一列預(yù)先確定的值來驗證這些值 (第一變量和第二變量的所確定的實際值)。因此，有利于估計超速狀態(tài)的出現(xiàn)。示例性方法500進一步包括基于估計的結(jié)果508來使轉(zhuǎn)子葉片22變槳510，以便以空氣動力學的方式對轉(zhuǎn)子18制動。典型地，當估計的結(jié)果508是超速狀態(tài)會在預(yù)先確定的時間內(nèi)出現(xiàn)時，使轉(zhuǎn)子葉片22旋轉(zhuǎn)。根據(jù)某些實施例，當識別到超速狀態(tài)時，變槳驅(qū)動系統(tǒng)68使轉(zhuǎn)子葉片22旋轉(zhuǎn)。具體而言，典型的是，只要在估計中一識別超速狀態(tài)的出現(xiàn)或超速狀態(tài)的出現(xiàn)具有對應(yīng)于預(yù)先確定的時間的延遲，變槳驅(qū)動系統(tǒng)68就使轉(zhuǎn)子葉片22變槳。圖6是示出了運行圖1中的風力渦輪機的另一個示例性方法600的流程圖。在該示例性實施例中，方法600包括確定602與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速成正比的基準速度的實際值。典型地，基準速度對應(yīng)于轉(zhuǎn)子速度、高速軸48的轉(zhuǎn)速或風力渦輪機10的聯(lián)接到轉(zhuǎn)子18上的可旋轉(zhuǎn)部分的速度。典型地，基準速度在其超過閾值時指示風力渦輪機10的超速狀態(tài)。典型地，閾值速度對應(yīng)于基準速度的最大允許速度。示例性方法600進一步包括確定604基準速度的相對于時間的變化率的實際值。典型地，此變化率對應(yīng)于轉(zhuǎn)子18的加速度。示例性方法600進一步包括評價606基準速度的所確定的實際值和基準速度的相對于時間的變化率，以識別風力渦輪機的超速狀態(tài)。示例性方法600進一步包括基于評價606的結(jié)果來識別608超速狀態(tài)。當識別到超速狀態(tài)時，在步驟610中，變槳驅(qū)動系統(tǒng)68使轉(zhuǎn)子葉片22旋轉(zhuǎn)。圖7是對圖1中的風力渦輪機的所識別的超速狀態(tài)的響應(yīng)相比于對由于風速的提高所導致的已知的風力渦輪機的超速的響應(yīng)的示意性圖形表示。具體而言，曲線圖顯示了在大約13秒的時間段期間(即對應(yīng)于曲線圖的水平軸)的風力渦輪機的響應(yīng)。曲線圖A 顯示了典型地導致轉(zhuǎn)子速度的增加的風速700的時間序列曲線圖。在曲線圖A中以米每秒的單位(m/s)顯示了風速。在曲線圖B中顯示了至少一個已知的風力渦輪機(線702)的由風速700所導致的轉(zhuǎn)子速度的增大，而在曲線圖C中顯示了根據(jù)上面的示例性實施例的風力渦輪機(線706)的由風速700所導致的轉(zhuǎn)子速度的增大。在兩個曲線圖中以轉(zhuǎn)每分的單位(1/m)顯示了轉(zhuǎn)子速度。在已知的風力渦輪機中，轉(zhuǎn)子速度702在時間tl處超過對應(yīng)于轉(zhuǎn)子超速的預(yù)先確定的轉(zhuǎn)子速度值703。在已知的風力渦輪機中，只要轉(zhuǎn)子速度702 — 超過預(yù)先確定的值703(即在時間tl處)，就改變?nèi)~片角(線704)以降低轉(zhuǎn)子速度。如在圖7的曲線圖C中顯示的那樣，在該示例性實施例中，當風力渦輪機的控制器基于上面提到的估計識別到超速狀態(tài)時，改變?nèi)~片角(線708)，以降低轉(zhuǎn)子速度。具體而言，示例性風力渦輪機在時間tl'(在tl之前的時間常數(shù))處基于轉(zhuǎn)子速度和轉(zhuǎn)子加速度的實際值估計到風力渦輪機的未來超速狀態(tài)會在某個時間內(nèi)出現(xiàn)。在該示例性實施例中， 變槳驅(qū)動系統(tǒng)68在時間tl'處使轉(zhuǎn)子葉片22旋轉(zhuǎn)。也就是說，在該示例性實施例中，風力渦輪機在轉(zhuǎn)子速度706將到達對應(yīng)于轉(zhuǎn)子超速的預(yù)先確定的值703之前開始變槳。因此， 該示例性實施例中的控制器102識別到未來超速狀態(tài)的出現(xiàn)，并且在風力渦輪機進入所估計的超速狀態(tài)之前作出反應(yīng)。因此，示例性風力渦輪機能夠比已知的風力渦輪機執(zhí)行更平滑的變槳，以便響應(yīng)于能夠?qū)е嘛L力渦輪機的超速狀態(tài)的風速的增加而降低轉(zhuǎn)子速度。因此，與已知的風力渦輪機相比，示例性風力渦輪機的變槳導致轉(zhuǎn)子的更平滑的制動，并且因此減小了作用在風力渦輪機構(gòu)件上的瞬態(tài)載荷。大體上，使風力渦輪機中的葉片變槳以降低轉(zhuǎn)子速度意味著逆著風拉動風力渦輪機(即它導致風力塔架朝向風偏轉(zhuǎn))。這個拉動典型地隨變槳速率而增大。曲線圖D顯示了響應(yīng)在曲線圖B中的已知的風力渦輪機的葉片角704的變化的塔架偏轉(zhuǎn)710，以及響應(yīng)在曲線圖C中的示例性實施例的葉片角708的變化的塔架偏轉(zhuǎn)712。在時間tl和時間t2期間逆著風拉動已知的風力渦輪機，而在時間tl'和時間t2'期間逆著風拉動示例性實施例中的風力渦輪機。因為以更低的變槳速率來對示例性實施例中的風力渦輪機執(zhí)行變槳， 所以風機塔架的對應(yīng)的偏轉(zhuǎn)低于已知的風力渦輪機。在時間t2處，已知的風力渦輪機的轉(zhuǎn)子速度702降低回到預(yù)先確定的值703以下，并且沿相反的方向改變?nèi)~片角704，以使轉(zhuǎn)子速度保持盡可能地高。因此，在時間t2和時間t3之間，已知的風力渦輪機中的風機塔架相對于風被推動，如通過塔架偏轉(zhuǎn)710所顯示的那樣。已知的風力渦輪機中的這個拉動和推動會激發(fā)塔架的共振頻率，如在曲線圖D中通過塔架偏轉(zhuǎn)710所顯示的那樣。在曲線圖D中以毫重力(milligravity)的單位(Ig = 9.81m/s2)顯示了塔架振動。大體上，已知的風力渦輪機的這種共振需要使風力渦輪機停機。與此相反，由于在示例性風力渦輪機中有更低的變槳速率，所以對應(yīng)的塔架偏轉(zhuǎn)712比已知的風力渦輪機中的更低。在此實例中，塔架偏轉(zhuǎn)712不會導致塔架的共振。因此，在此實例中，當識別到超速狀態(tài)時，示例性風力渦輪機的變槳不需要使它停機。此外，與已知的風力渦輪機相比，顯著地減小了在變槳期間作用在示例性風力渦輪機上的載荷。上面詳細地描述了用于運行風力渦輪機的系統(tǒng)和方法的示例性實施例。系統(tǒng)和方法不限于本文中描述的具體實施例，而是相反，系統(tǒng)的構(gòu)件和/或方法的步驟可單獨地以及與本文中描述的其它構(gòu)件和/或步驟分開來使用。例如，方法可評價通過傳感器確定的變量的值以及使用將第一變量和其它動態(tài)變量(例如風速)作為輸入的適當?shù)臄?shù)學模型來確定的另一個變量的值，并且不限于僅對本文中描述的風力渦輪機系統(tǒng)實踐。相反，該示例性實施例可結(jié)合許多其它轉(zhuǎn)子葉片應(yīng)用來實現(xiàn)和使用。此書面描述使用了實例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使得本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。雖然已經(jīng)在前述內(nèi)容中公開了多種具體實施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認可，權(quán)利要求的精神和范圍允許有同等有效的修改。特別地，上面描述的實施例的相互非排它性特征可彼此結(jié)合。本發(fā)明的可授予專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實例。如果這樣的其它實例具有不異于權(quán)利要求的字面語言的結(jié)構(gòu)元素，或如果它們包括與權(quán)利要求的字面語言無實質(zhì)性差異的等效結(jié)構(gòu)元素，則這樣的其它實例意圖處于權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于運行風力渦輪機(10)的方法，所述風力渦輪機(10)包括轉(zhuǎn)子(18)，所述轉(zhuǎn)子(18)包括至少一個轉(zhuǎn)子葉片02)和聯(lián)接到所述至少一個轉(zhuǎn)子葉片02)上的變槳驅(qū)動系統(tǒng)(68)，所述變槳驅(qū)動系統(tǒng)(68)適于使所述至少一個轉(zhuǎn)子葉片02)變槳，所述方法包括確定指示所述風力渦輪機(10)的超速狀態(tài)的第一變量的實際值；確定所述風力渦輪機(10)的與所述第一變量的相對于時間的變化率相關(guān)的第二變量的實際值；以及，至少根據(jù)所述第一變量和第二變量的所確定的實際值來估計所述風力渦輪機(10)的超速狀態(tài)的出現(xiàn)，其中，所述變槳驅(qū)動系統(tǒng)(68)基于所述估計的結(jié)果來使所述至少一個轉(zhuǎn)子葉片0 變槳，以便以空氣動力學的方式對所述轉(zhuǎn)子(18)制動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當所述估計的結(jié)果為超速狀態(tài)會在預(yù)先確定的時間內(nèi)出現(xiàn)時，所述變槳驅(qū)動系統(tǒng)使所述至少一個轉(zhuǎn)子葉片02)變槳，以便以空氣動力學的方式對所述轉(zhuǎn)子(18)制動。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其特征在于，所述估計包括基于所述第一變量和第二變量的所述所確定的實際值來識別未來轉(zhuǎn)子速度，以及可選地，比較所識別的所述未來轉(zhuǎn)子速度與預(yù)先確定的轉(zhuǎn)子速度值。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其特征在于，所述第一變量對應(yīng)于所述至少一個轉(zhuǎn)子葉片02)的彎曲度、所述風力渦輪機(10)的功率輸出或所述風力渦輪機 (10)的轉(zhuǎn)速中的一個，所述轉(zhuǎn)速與所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速成正比。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其特征在于，所述方法進一步包括確定用于使所述至少一個轉(zhuǎn)子葉片02)旋轉(zhuǎn)的變槳速率，其中，至少基于所述第一變量或所述第二變量的所述所確定的實際值來確定所述變槳速率。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其特征在于，所述變槳驅(qū)動系統(tǒng)(68)以使得所述第一變量不超過閾值的方式使所述至少一個轉(zhuǎn)子葉片0 變槳。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其特征在于，通過計算所述第一變量的至少兩個實際值的相對于時間的變化率來確定所述風力渦輪機的所述第二變量的所述實際值。
8.一種用于風力渦輪機(10)的控制組件(92)，所述風力渦輪機(10)包括轉(zhuǎn)子(18)， 所述轉(zhuǎn)子(18)包括至少一個轉(zhuǎn)子葉片(22)，所述控制組件包括聯(lián)接到所述至少一個轉(zhuǎn)子葉片02)上的變槳驅(qū)動系統(tǒng)(68)，所述變槳驅(qū)動系統(tǒng)(68) 適于使所述至少一個轉(zhuǎn)子葉片02)變槳；通訊地聯(lián)接到所述變槳驅(qū)動系統(tǒng)(68)上的控制系統(tǒng)(36)，所述控制系統(tǒng)(36)構(gòu)造成確定指示所述風力渦輪機(10)的超速狀態(tài)的第一變量的實際值；確定所述風力渦輪機(10)的與所述第一變量的相對于時間的變化率相關(guān)的第二變量的實際值；以及，至少根據(jù)所述第一變量和第二變量的所述所確定的實際值來估計所述風力渦輪機 (10)的超速狀態(tài)的出現(xiàn)；以及其中，所述控制系統(tǒng)構(gòu)造成基于所述估計的結(jié)果以這樣的方式控制所述變槳驅(qū)動系統(tǒng)(68)使得所述控制變槳驅(qū)動系統(tǒng)(68)使所述至少一個轉(zhuǎn)子葉片02)變槳，以便以空氣動力學的方式對所述轉(zhuǎn)子(18)制動。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制組件，其特征在于，所述控制組件進一步包括通訊地聯(lián)接到所述控制系統(tǒng)(36)上的傳感器系統(tǒng)(94)，所述傳感器系統(tǒng)構(gòu)造成測量所述第一變量的所述實際值或所述第二變量的所述實際值中的至少一個。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制組件，其特征在于，所述傳感器系統(tǒng)(94)適于聯(lián)接到所述風力渦輪機(10)的可旋轉(zhuǎn)部分上，所述可旋轉(zhuǎn)部分連接到所述轉(zhuǎn)子(18)上，以通過測量所述可旋轉(zhuǎn)部分的轉(zhuǎn)速來建立所述第一變量的所述實際值或所述第二變量的所述實際值中的至少一個。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于風力渦輪機的運行的設(shè)備和方法。提供了一種用于運行風力渦輪機(10)的方法。風力渦輪機(10)包括轉(zhuǎn)子(18)，轉(zhuǎn)子包括至少一個轉(zhuǎn)子葉片(22)和聯(lián)接到該至少一個轉(zhuǎn)子葉片(22)上的變槳驅(qū)動系統(tǒng)(68)。變槳驅(qū)動系統(tǒng)(68)適于使轉(zhuǎn)子葉片(22)變槳。該方法包括確定指示風力渦輪機(10)的超速狀態(tài)的第一變量的實際值；確定風力渦輪機(10)的與第一變量的相對于時間的變化率相關(guān)的第二變量的實際值；以及至少根據(jù)第一變量和第二變量的所確定的實際值來估計風力渦輪機(10)的超速狀態(tài)的出現(xiàn)。變槳驅(qū)動系統(tǒng)(68)基于估計的結(jié)果來使該至少一個轉(zhuǎn)子葉片(22)變槳，以便以空氣動力學的方式制動轉(zhuǎn)子(18)。
文檔編號F03D7/04GK102374124SQ201110238090
公開日2012年3月14日 申請日期2011年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月16日
發(fā)明者C·舒爾滕, D·門克, F·羅, G·托爾博姆 申請人:通用電氣公司