風(fēng)力渦輪機(jī)控制的制作方法
【專利說明】風(fēng)力渦輪機(jī)控制
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)力渦輪機(jī)控制，尤其涉及為了更高效和有效地產(chǎn)生電力而對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)的控制。
[0002]風(fēng)力渦輪機(jī)是一種利用風(fēng)能產(chǎn)生電力的設(shè)備。實(shí)際上，風(fēng)的動(dòng)能經(jīng)由風(fēng)力渦輪機(jī)的發(fā)電機(jī)被轉(zhuǎn)化成電力。
[0003]通常，優(yōu)選的是風(fēng)力渦輪機(jī)產(chǎn)生最大的電功率輸出，因?yàn)檫@是風(fēng)力渦輪機(jī)最高效和最有成本效益的操作。因此，不斷地需要更有效地控制和操作風(fēng)力渦輪機(jī)以便擴(kuò)展產(chǎn)生最大的電功率輸出的區(qū)段。
[0004]本發(fā)明力圖解決(至少部分地解決)這樣的需求，用于更有效地控制風(fēng)力渦輪機(jī)以擴(kuò)展產(chǎn)生最大電功率輸出的區(qū)段。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種方法，該方法包括以下步驟:接收風(fēng)力渦輪機(jī)上游的一個(gè)或更多個(gè)風(fēng)速測(cè)量值；確定風(fēng)力渦輪機(jī)處的當(dāng)前風(fēng)速的指示，其中該指示包括低于額定風(fēng)速或高于額定風(fēng)速；基于所接收到的一個(gè)或更多個(gè)風(fēng)速測(cè)量值和當(dāng)前風(fēng)速的所述指示，確定風(fēng)速是否處于上轉(zhuǎn)變區(qū)段或下轉(zhuǎn)變區(qū)段；以及如果確定風(fēng)速處于上轉(zhuǎn)變區(qū)段或下轉(zhuǎn)變區(qū)段，則啟動(dòng)提升動(dòng)作。
[0006]相應(yīng)地，此方法接收風(fēng)力渦輪機(jī)上游的一個(gè)或更多個(gè)風(fēng)速測(cè)量值。風(fēng)速測(cè)量值可以在風(fēng)力渦輪機(jī)上游任意適合的距離處(例如，在50米處、100米處、150米處、200米處等等)測(cè)得。任何合適的裝置或傳感器(例如，光檢測(cè)和測(cè)距裝置(LiDAR))可以被用來獲得或測(cè)得風(fēng)速測(cè)量值。這種裝置或傳感器可以裝在或放置在風(fēng)力渦輪機(jī)處或可以跟風(fēng)力渦輪機(jī)分開。
[0007]確定風(fēng)力渦輪機(jī)上當(dāng)前風(fēng)速的指示，此指示可以包括高于額定風(fēng)速或低于額定風(fēng)速。基于風(fēng)力渦輪機(jī)處當(dāng)前風(fēng)速的指示和接收到的、在風(fēng)力渦輪機(jī)上游測(cè)得的一個(gè)或更多個(gè)風(fēng)速測(cè)量值還確定風(fēng)速是否處于上轉(zhuǎn)變區(qū)段或下轉(zhuǎn)變區(qū)段。如果風(fēng)速是處于轉(zhuǎn)變區(qū)段，則啟動(dòng)提升動(dòng)作?？梢詥?dòng)提升動(dòng)作，以使得處于轉(zhuǎn)變區(qū)段可以產(chǎn)生額外的電功率。
[0008]因此，與處于轉(zhuǎn)變區(qū)段的當(dāng)前風(fēng)力渦輪機(jī)相比，本發(fā)明能夠有利地產(chǎn)生額外的或更高級(jí)別的電功率。
[0009]此方法可由控制器實(shí)施。
[0010]確定當(dāng)前風(fēng)速的指示還可以包括識(shí)別風(fēng)力渦輪機(jī)的發(fā)電機(jī)的當(dāng)前電功率輸出；并且其中當(dāng)前風(fēng)速的指示的確定可基于該發(fā)電機(jī)的當(dāng)前電功率輸出。相應(yīng)地，可以基于發(fā)電機(jī)的當(dāng)前電功率輸出確定當(dāng)前風(fēng)速，該當(dāng)前風(fēng)速是從風(fēng)速是低于額定風(fēng)速或高于額定風(fēng)速的指示的角度來說的。例如，如果風(fēng)速低于額定風(fēng)速，那么電功率輸出將低于給定風(fēng)力渦輪機(jī)的設(shè)計(jì)或可允許的最大電功率輸出。如果風(fēng)速高于額定風(fēng)速，那么發(fā)電機(jī)的電功率輸出將處于或大致接近該風(fēng)力渦輪機(jī)的最大設(shè)計(jì)的或最大可允許的電功率輸出。將理解的是，每個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)可以被設(shè)計(jì)成有不同的最大電功率輸出。本發(fā)明中，術(shù)語高于額定風(fēng)速可以既包括額定風(fēng)速，也可以包括高于額定風(fēng)速的任何風(fēng)速。
[0011]確定風(fēng)速是否處于上轉(zhuǎn)變區(qū)段還可以包括將接收到的風(fēng)速測(cè)量值跟當(dāng)前風(fēng)速的指示相比較；并且其中如果風(fēng)力渦輪機(jī)處的風(fēng)速的指示是低于額定風(fēng)速并且風(fēng)速測(cè)量值高于該風(fēng)力渦輪機(jī)的額定風(fēng)速，則風(fēng)速就處于上轉(zhuǎn)變區(qū)段。同樣地，上轉(zhuǎn)變區(qū)段是風(fēng)速將從低于額定風(fēng)速轉(zhuǎn)變到高于額定風(fēng)速的區(qū)段。
[0012]確定風(fēng)速是否處于上轉(zhuǎn)變區(qū)段還包括確定兩個(gè)或更多個(gè)連續(xù)接收到的風(fēng)速測(cè)量值是否高于風(fēng)力渦輪機(jī)的額定風(fēng)速。相應(yīng)地，為了避免提升動(dòng)作不必要地被激活或啟動(dòng)，該方法可以確定兩個(gè)或更多個(gè)連續(xù)的風(fēng)速測(cè)量值是否高于額定風(fēng)速。
[0013]確定風(fēng)速是否處于下轉(zhuǎn)變區(qū)段還可以包括將接收到的風(fēng)速測(cè)量值跟當(dāng)前風(fēng)速的指示相比較；并且其中如果風(fēng)力渦輪機(jī)處的風(fēng)速指示高于該風(fēng)力渦輪機(jī)的額定風(fēng)速并且風(fēng)速測(cè)量值低于該風(fēng)力渦輪機(jī)的額定風(fēng)速，則該風(fēng)速處于下轉(zhuǎn)變區(qū)段。
[0014]確定風(fēng)速是否處于下轉(zhuǎn)變區(qū)段還可以包括確定兩個(gè)或更多個(gè)連續(xù)接收到的風(fēng)速測(cè)量值是否低于風(fēng)力渦輪機(jī)的額定風(fēng)速。
[0015]啟動(dòng)提升動(dòng)作還可以包括如果風(fēng)速處于上轉(zhuǎn)變區(qū)段，則命令風(fēng)力渦輪機(jī)的發(fā)電機(jī)增強(qiáng)電磁轉(zhuǎn)矩。相應(yīng)地，如果已確定風(fēng)速處于上轉(zhuǎn)變區(qū)段，則被啟動(dòng)的提升動(dòng)作可以用于增強(qiáng)發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩。這對(duì)降低轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和使得能夠增加在上轉(zhuǎn)變區(qū)段產(chǎn)生的電功率都有有益的效果。
[0016]啟動(dòng)提升動(dòng)作還可以包括如果風(fēng)速處于下轉(zhuǎn)變區(qū)段，則命令風(fēng)力渦輪機(jī)的變槳距控制系統(tǒng)改變一個(gè)或更多個(gè)渦輪機(jī)葉片的槳距角。相應(yīng)地，如果確定風(fēng)速處于下轉(zhuǎn)變區(qū)段，則被啟動(dòng)的提升動(dòng)作可以用于更改或改變一個(gè)或更多個(gè)渦輪機(jī)葉片的槳距角。這對(duì)提高轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和使得能夠增加在下轉(zhuǎn)變區(qū)段產(chǎn)生的電功率都有有益的效果。
[0017]啟動(dòng)提升動(dòng)作還可以包括命令風(fēng)力渦輪機(jī)上的一個(gè)或更多個(gè)空氣動(dòng)力裝置或?qū)嶓w進(jìn)行更改或改變，以便提高在下轉(zhuǎn)變區(qū)段的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供一種風(fēng)力渦輪機(jī)的控制器，該控制器包括:輸入端，該輸入端適于接收風(fēng)力渦輪機(jī)上游的一個(gè)或更多個(gè)風(fēng)速測(cè)量值；第一處理器，該第一處理器適于確定所述風(fēng)力渦輪機(jī)處的當(dāng)前風(fēng)速的指示，其中，所述指示包括低于額定風(fēng)速或高于額定風(fēng)速；第二處理器，該第二處理器適于基于所接收到的一個(gè)或更多個(gè)風(fēng)速測(cè)量值和當(dāng)前風(fēng)速的指示確定風(fēng)速是否處于上轉(zhuǎn)變區(qū)段或下轉(zhuǎn)變區(qū)段；以及第三處理器，該第三處理器適于在確定風(fēng)速處于所述上轉(zhuǎn)變區(qū)段或所述下轉(zhuǎn)變區(qū)段的情況下啟動(dòng)提升動(dòng)作。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，提供一種風(fēng)力渦輪機(jī)的控制器，該控制器適于:接收風(fēng)力渦輪機(jī)上游的一個(gè)或更多個(gè)風(fēng)速測(cè)量值；確定所述風(fēng)力渦輪機(jī)處的當(dāng)前風(fēng)速的指示，其中該指示包括低于額定風(fēng)速或高于額定風(fēng)速；基于所接收到的一個(gè)或更多個(gè)風(fēng)速測(cè)量值和當(dāng)前風(fēng)速的指示，確定風(fēng)速是否處于上轉(zhuǎn)變區(qū)段或下轉(zhuǎn)變區(qū)段；以及如果確定風(fēng)速處于所述上轉(zhuǎn)變區(qū)段或所述下轉(zhuǎn)變區(qū)段，則啟動(dòng)提升動(dòng)作。
[0020]第一處理器還可以適于識(shí)別風(fēng)力渦輪機(jī)的發(fā)電機(jī)的當(dāng)前電功率輸出，并且適于基于發(fā)電機(jī)的當(dāng)前電功率輸出確定當(dāng)前風(fēng)速的指示。
[0021]第二處理器還可以適于將接收到的風(fēng)速測(cè)量值跟當(dāng)前風(fēng)速指示相比較；并且其中，如果風(fēng)力渦輪機(jī)處的風(fēng)速指示低于額定風(fēng)速并且風(fēng)速測(cè)量值高于風(fēng)力渦輪機(jī)的額定風(fēng)速，則該風(fēng)速處于上轉(zhuǎn)變區(qū)段。
[0022]第二處理器還可以適于確定兩個(gè)或更多連續(xù)接收到的風(fēng)速測(cè)量值是否高于風(fēng)力渦輪機(jī)的額定風(fēng)速。
[0023]第二處理器還可以適于將收到的風(fēng)速測(cè)量值跟當(dāng)前風(fēng)速指示相比較；其中，如果風(fēng)力渦輪機(jī)處的風(fēng)速指示高于風(fēng)力渦輪機(jī)的額定風(fēng)速并且風(fēng)速測(cè)量值低于風(fēng)力渦輪機(jī)的額定風(fēng)速，那么該風(fēng)速就在下轉(zhuǎn)變區(qū)段。
[0024]第二處理器還可以適于確定兩個(gè)或更多個(gè)連續(xù)接收到的風(fēng)速測(cè)量值是否低于風(fēng)力渦輪機(jī)的額定風(fēng)速。
[0025]第三處理器還可以適于在風(fēng)速處于上轉(zhuǎn)變區(qū)段的情況下命令發(fā)電機(jī)提高電磁轉(zhuǎn)矩。
[0026]第三處理器還可以適于在風(fēng)速處于下轉(zhuǎn)變區(qū)段的情況下命令風(fēng)力渦輪機(jī)的變槳距控制系統(tǒng)改變一個(gè)或更多個(gè)渦輪機(jī)葉片的槳距角。
[0027]控制器可以適于通過硬件、軟件或它們的任意組合來執(zhí)行上述方法的任何或所有功能和特征。
[0028]第一處理器、第二處理器和第三處理器可以是相同的處理器，也可以是不同的處理器，或者它們的任意組合。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的第四個(gè)方面，提供一種風(fēng)力渦輪機(jī)，該風(fēng)力渦輪機(jī)包括轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)和控制器，該控制器依據(jù)本文描述的控制器的任何特征和功能。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的第五個(gè)方面，提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括計(jì)算機(jī)可讀的可執(zhí)行代碼，用于:接收風(fēng)力渦輪機(jī)上游的一個(gè)或更多個(gè)風(fēng)速測(cè)量值；確定所述風(fēng)力渦輪機(jī)處的當(dāng)前風(fēng)速的指示，其中所述指示包括低于額定風(fēng)速或高于額定風(fēng)速；基于所接收到的一個(gè)或更多個(gè)風(fēng)速測(cè)量值和當(dāng)前風(fēng)速的指示，確定風(fēng)速是否處于上轉(zhuǎn)變區(qū)段或下轉(zhuǎn)變區(qū)段；以及如果確定風(fēng)速處于所述上轉(zhuǎn)變區(qū)段或所述下轉(zhuǎn)變區(qū)段，則啟動(dòng)提升動(dòng)作。
[0031]該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品還可以包括用于執(zhí)行本發(fā)明的所有功能和/或特征中的任何功能和/或特征的計(jì)算機(jī)可讀的可執(zhí)行代碼。
[0032]現(xiàn)在將參照附圖，僅以示例的方式來描述實(shí)施方式。在附圖中:
[0033]圖1