槳距之間的關(guān)系將改變。最佳葉片槳距角(對于給定的風(fēng)速和給定的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度)可以是可實現(xiàn)最大功率提取的葉片槳距角。當(dāng)葉片槳距角被設(shè)定至葉片槳距角閾值時，從風(fēng)中提取的功率可小于葉片槳距角被設(shè)定至最佳葉片槳距角的情形。然而，在葉片槳距角閾值處(和/或以上)，葉片槳距角的小變化可在旋轉(zhuǎn)速度調(diào)節(jié)方面產(chǎn)生比在最佳功率系數(shù)下更大的作用。由此，可提高風(fēng)力渦輪機的可控性，同時還容許提高風(fēng)力渦輪機的功率輸出。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的實施例，比率ACp/Λ槳距可以在最佳槳距角附近較小，并且可隨著葉片槳距角的增加而增大，并且轉(zhuǎn)子效率降低。這意味著，槳距角遠(yuǎn)離最佳槳距角的給定變化可致使Cp比槳距角處于最佳槳距角附近時發(fā)生顯著更大的變化。由此，當(dāng)遠(yuǎn)離最佳槳距角操作時，可顯著提高可控性。
[0027]具體地，功率系數(shù)隨著葉片槳距角增大而減小的量在最佳葉片槳距角處小于在葉片槳距角閾值處。
[0028]由此，葉片槳距角閾值處或葉片槳距角閾值以上的可控性比葉片槳距角閾值以下的可控性可以提高。由此，可以容許在比葉片槳距角低于葉片槳距角閾值的情況中更高的旋轉(zhuǎn)速度下操作風(fēng)力渦輪機。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的實施例，空空氣動力學(xué)力學(xué)推力在最佳葉片槳距角處大于在葉片槳距角閾值處。此外，當(dāng)改變?nèi)~片槳距角時空氣動力學(xué)推力的變化在以葉片槳距角閾值或高于葉片槳距角閾值開始時小于在最佳槳距角周圍操作時。由此，可降低作用在風(fēng)力渦輪機上的載荷并可改進控制方法。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的實施例，轉(zhuǎn)子的操作情況的可控性在大于槳距角閾值的槳距角處優(yōu)于在小于葉片槳距角閾值的槳距角處。
[0031]具體地，當(dāng)在特定葉片槳距角范圍內(nèi)提高了可控性時，可增大轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度，而不引入風(fēng)力渦輪機的部件在其操作極限之外操作的風(fēng)險。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的實施例，基于實際葉片槳距角，具體是基于葉片槳距角與葉片槳距角閾值的偏差，確定第二旋轉(zhuǎn)速度參考值。
[0033]具體地，當(dāng)實際葉片槳距角大于葉片槳距角閾值時，第二旋轉(zhuǎn)速度參考值可以是恒定的。替代性地，對于大于葉片槳距角閾值的不同葉片槳距角，第二旋轉(zhuǎn)速度參考值可以不同。在前者情形中，可簡化控制方法和控制裝置，而在后一實施例中，甚至可進一步提高能量輸出，但方法會更加復(fù)雜和難懂。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的實施例，將根據(jù)第一旋轉(zhuǎn)速度參考值操作轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)變?yōu)楦鶕?jù)第二旋轉(zhuǎn)速度參考值操作轉(zhuǎn)子包括:將指示第二旋轉(zhuǎn)速度參考值的控制信號供應(yīng)到渦輪機控制器；基于功率系數(shù)和葉片槳距角之間的關(guān)系確定實際槳距角的減小量；以及根據(jù)所確定的葉片槳距角的減小量減小葉片槳距角。
[0035]速度-葉片槳距控制器可以是可以被設(shè)計且適于控制轉(zhuǎn)子葉片的葉片槳距角的風(fēng)力渦輪機的控制器，以便達(dá)到由旋轉(zhuǎn)速度參考值(諸如第二旋轉(zhuǎn)速度參考值或第一旋轉(zhuǎn)速度參考值)已指定的特定旋轉(zhuǎn)速度。具體地，通過減小實際槳距角，旋轉(zhuǎn)速度可從第一旋轉(zhuǎn)速度增加至第二旋轉(zhuǎn)速度。由此，可簡化該方法，因為需要調(diào)整的僅僅是或主要是葉片槳距角，以便達(dá)到第二旋轉(zhuǎn)速度。在其他實施例中，將根據(jù)第一旋轉(zhuǎn)速度參考值操作轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)變?yōu)楦鶕?jù)第二旋轉(zhuǎn)速度參考值操作轉(zhuǎn)子可包括:采用其他控制方法和控制部件。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的實施例，當(dāng)轉(zhuǎn)子葉片的葉片槳距角處于包括大于葉片槳距角閾值和小于另一葉片槳距角閾值的槳距角的槳距角范圍內(nèi)時，執(zhí)行根據(jù)第二旋轉(zhuǎn)速度參考值操作轉(zhuǎn)子。
[0037]如果葉片槳距角處于槳距角范圍之外，則轉(zhuǎn)子可根據(jù)另一旋轉(zhuǎn)速度參考值操作。由此，可提高該方法的靈活性。具體地，在可能在槳距角范圍之外的很高的槳距角下，轉(zhuǎn)子可根據(jù)小于第二旋轉(zhuǎn)速度和/或也小于第一旋轉(zhuǎn)速度的另一旋轉(zhuǎn)速度操作。由此可減小或甚至避免風(fēng)力渦輪機部件受損。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的實施例，在一風(fēng)速范圍內(nèi)執(zhí)行根據(jù)第一旋轉(zhuǎn)速度參考值操作轉(zhuǎn)子，在所述風(fēng)速范圍中，實際旋轉(zhuǎn)速度根據(jù)第一旋轉(zhuǎn)速度參考值基本保持恒定，其中，在風(fēng)速范圍內(nèi)，通過隨著風(fēng)速的增加而增加葉片槳距角來調(diào)整葉片槳距角。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的實施例，風(fēng)力渦輪機控制器可在不同控制區(qū)域中操作。在額定功率以下的風(fēng)力渦輪機最佳功率產(chǎn)出可取決于應(yīng)用最佳槳距角以及在額定旋轉(zhuǎn)速度以下追蹤最佳轉(zhuǎn)子尖端速度比率(轉(zhuǎn)子尖端速度與有效風(fēng)速的比率)的能力。這可經(jīng)由根據(jù)本發(fā)明實施例的控制器或控制方法通過設(shè)定預(yù)定槳距角和發(fā)電機(或換流器)參考功率(或扭矩)以平衡轉(zhuǎn)子空氣動力學(xué)扭矩來實現(xiàn)。
[0040]在額定旋轉(zhuǎn)速度以下(也可被描述為在第一旋轉(zhuǎn)速度參考值以下)(其可被稱作可變速區(qū)域)，槳距角通?？梢允枪潭ǖ幕蚋鶕?jù)操作位置而改變幾度。為了給出最高Cp，在此區(qū)域中可修改槳距角，意味著葉片將變槳至最積極的位置。功率(或扭矩)參考值可被設(shè)定為旋轉(zhuǎn)速度(或風(fēng)速)的函數(shù)。
[0041]為了降低噪聲和/或載荷，對于較高的風(fēng)速，所謂的恒速區(qū)域中的旋轉(zhuǎn)速度可以是固定的。這里，葉片槳距角可根據(jù)功率、扭矩或風(fēng)速而改變(具體是增加)，同時可調(diào)整功率(或扭矩)參考值以便保持期望的速度。
[0042]為了減小結(jié)構(gòu)性電載荷，對于更高的風(fēng)速，渦輪機可進入所謂的恒定功率區(qū)域。功率(或扭矩)可以是固定的，同時可調(diào)整(具體是增加)槳距角以保持額定速度。
[0043]在常規(guī)上被稱作恒定功率區(qū)域的區(qū)域中，轉(zhuǎn)子可從根據(jù)第一旋轉(zhuǎn)速度操作轉(zhuǎn)子切換到根據(jù)第二旋轉(zhuǎn)速度參考值操作轉(zhuǎn)子。此外，與常規(guī)方法不同，在此區(qū)域中，功率輸出也可增大，尤其是當(dāng)風(fēng)力渦輪機的電氣部件容許功率增加時。
[0044]在恒速區(qū)域中，控制方法可控制風(fēng)力渦輪機或者可基于速度誤差控制功率(或扭矩)(此控制器可以被稱作速度-功率控制器)。此外，在達(dá)到全功率的區(qū)域中(常規(guī)上被操作恒定功率區(qū)域)，控制方法或控制器可利用槳距系統(tǒng)控制旋轉(zhuǎn)速度(相應(yīng)的控制器可被稱作速度-槳距控制器)。此外，在此區(qū)域中，與常規(guī)方法和系統(tǒng)相反，可增加功率。
[0045]實際旋轉(zhuǎn)速度基本保持恒定的風(fēng)速范圍也可被稱作恒速區(qū)域。在此恒速區(qū)域的較低風(fēng)速的部分中，功率可能尚未達(dá)到額定功率。但是，在大于風(fēng)閾值或大于風(fēng)速閾值的恒速區(qū)域的部分中，功率輸出可能已經(jīng)達(dá)到額定功率。此外，在已經(jīng)達(dá)到額定功率但槳距角已經(jīng)增加至葉片槳距角閾值以上的風(fēng)速區(qū)域中，旋轉(zhuǎn)速度可從第一旋轉(zhuǎn)速度增加至第二旋轉(zhuǎn)速度并進一步增加(取決于風(fēng)力渦輪機的電氣部件的操作條件)，功率輸出可相對于額定功率輸出來說增大，從而達(dá)到當(dāng)根據(jù)第一旋轉(zhuǎn)速度參考值操作轉(zhuǎn)子時的功率輸出。
[0046]根據(jù)本發(fā)明的實施例，在大于所述風(fēng)速范圍的另一風(fēng)速范圍內(nèi)執(zhí)行根據(jù)第二旋轉(zhuǎn)速度參考值操作轉(zhuǎn)子。
[0047]根據(jù)本發(fā)明的實施例，當(dāng)根據(jù)第二旋轉(zhuǎn)速度參考值操作轉(zhuǎn)子時，風(fēng)力渦輪機的功率輸出相比根據(jù)第一旋轉(zhuǎn)速度參考值操作轉(zhuǎn)子時的功率輸出增加。由此可增加風(fēng)力渦輪機的能量輸出。具體地，可確保機械穩(wěn)定性和遵從機械載荷閾值，因為可顯著提高轉(zhuǎn)子的可控性。此外，可基于風(fēng)力渦輪機的一個或多個電氣部件的操作情況決定是否增加功率輸出。
[0048]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述方法進一步包括:監(jiān)控風(fēng)力渦輪機的至少一個電氣部件的操作情況?？杀O(jiān)控所述操作情況，以確保電氣部件的安全性。由此，當(dāng)監(jiān)控參數(shù)指示部件將達(dá)到設(shè)計極限時，渦輪機控制器可以能夠減少功率產(chǎn)出。
[0049]監(jiān)控至少一個電氣部件可包括:利用一個或多個傳感器(諸如溫度傳感器、電流傳感器、電壓傳感器、冷卻流體流量傳感器等)執(zhí)行一個或多個測量。具體地，可能需要根據(jù)受限的操作條件來操作至少一個電氣部件，受限的操作條件可具體限制溫度、電流、電壓等。如果監(jiān)控表明電氣部件在其操作受限條件的裕量內(nèi)操作良好，則可增加風(fēng)力渦輪機的功率輸出。具體地，可根據(jù)電氣部件與其操作極限的接近程度來增加功率輸出。由此，可提高風(fēng)力渦輪機的能量輸出。
[0050]根據(jù)本發(fā)明的實施例，風(fēng)力渦輪機的電氣部件包括以下中的至少一個:換流器；變壓器；電纜；電容器；電感器；以及濾波器，其中，部件的操作情況包括以下限定中的至少一種:部件的溫度；部件的冷卻；以及部件的電負(fù)荷。
[0051]可監(jiān)控其他電氣部件，并且可確定其他操作情況。
[0052]應(yīng)該理解，單獨地或以任何方式結(jié)合地公開、描述、采用或應(yīng)用于控制風(fēng)力渦輪機的方法的特征也可單獨地或以任何方式結(jié)合地應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明實施例的用于控制風(fēng)力渦輪機的裝置，反之亦然。
[0053]根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供一種用于控制風(fēng)力渦輪機的裝置，風(fēng)力渦輪機具有與至少一個轉(zhuǎn)子葉片連接的轉(zhuǎn)子，所述裝置包括:適于根據(jù)第一旋轉(zhuǎn)速度參考值操作轉(zhuǎn)子的速度-葉片槳距控制器，其中，當(dāng)轉(zhuǎn)子的實際旋轉(zhuǎn)速度的波動降低到波動閾值以下時和/或當(dāng)轉(zhuǎn)子葉片的葉片槳距角增加到葉片槳距角閾值以上時，速度-葉片槳距控制器適于根據(jù)大于第一旋轉(zhuǎn)速度參考值的第二旋轉(zhuǎn)速度參考值操作轉(zhuǎn)子。
[0054]現(xiàn)在參照附圖描述本發(fā)明的實施例。本發(fā)明不受限于所示或所描述的實施例。
[0055]本發(fā)明的以上限定方面和其他方面根據(jù)要在下文描述的實施例的示例是顯而易見的，并且參照實施例的示例被解釋。下面將參照實施例的示例更詳細(xì)地描述本發(fā)明，但本發(fā)明不受限于所述實施例的示例。
【附圖說明】
[0056]圖1示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明實施例的包括用于控制風(fēng)力渦輪機的裝置的風(fēng)力渦輪機；
圖2示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明實施例的在控制風(fēng)力渦輪機的方法期間所考慮的或所