基于風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的退化而運(yùn)行風(fēng)力渦輪機(jī)的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的退化而運(yùn)行風(fēng)力渦輪機(jī)的方法。本發(fā)明涉及一種控制方法和風(fēng)力渦輪機(jī)，用于自適應(yīng)調(diào)節(jié)風(fēng)力渦輪機(jī)的運(yùn)行，以在退化情況期間維持最大電力生產(chǎn)。控制系統(tǒng)包括估算器模塊，該估算器模塊基于當(dāng)前的一組控制信號(hào)和至少當(dāng)前的一組運(yùn)行參數(shù)測量值，來確定比例因子。比例因子傳送至控制模塊，該控制模塊基于這個(gè)比例因子換算轉(zhuǎn)子的至少一個(gè)空氣動(dòng)力學(xué)性能?？刂颇K進(jìn)一步基于已換算的空氣動(dòng)力學(xué)性能，確定控制信號(hào)的理想設(shè)置。本控制方法換算空氣動(dòng)力學(xué)性能，提供了更好的實(shí)際退化了的空氣動(dòng)力學(xué)性能展現(xiàn)。
【專利說明】基于風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的退化而運(yùn)行風(fēng)力渦輪機(jī)的方法 發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種運(yùn)行方法和一種風(fēng)力渦輪機(jī)，其用于確定風(fēng)力渦輪機(jī)葉片由于環(huán) 境條件而老化和退化所導(dǎo)致的空氣動(dòng)力學(xué)性能變化，并基于這些變化調(diào)整控制方法。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 已知雨、沙、灰塵和其它風(fēng)媒碎片逐步剝落并侵蝕快速移動(dòng)的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的 關(guān)鍵性前緣。此外，鹽、污染物和粘性塵粒將積聚在外表面上，增加風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的重量 和粗糙度，由此改變空氣動(dòng)力學(xué)形狀的外表面，直至雨或維護(hù)沖洗將它們清理干凈。此外， 如果空氣包含過冷水的微滴，冰會(huì)積聚在前緣上，并且盡管風(fēng)力渦輪機(jī)葉片配備有導(dǎo)電元 件，雷擊仍然可沿風(fēng)力渦輪機(jī)葉片在任何地方形成裂縫。老化影響外表面和前緣的光潔度， 由此改變它們的初始形狀和形式。這些情況的任一種都可使精心設(shè)計(jì)的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片空 氣動(dòng)力學(xué)外形退化，因此需要清潔并修理風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，以維持空氣動(dòng)力學(xué)性能。因?yàn)閾p 壞和空氣動(dòng)力學(xué)性能退化主要集中在前緣，必須采用特殊材料來修復(fù)并保護(hù)風(fēng)力渦輪機(jī)葉 片的前緣，但是維修葉片是非常危險(xiǎn)的工作，因?yàn)樗芡ǔ６?0米高，并遭受陣風(fēng)。葉片修 理和其他維護(hù)工作僅偶爾進(jìn)行，因?yàn)檫@個(gè)工作非常昂貴并增加風(fēng)力渦輪機(jī)的停機(jī)時(shí)間。
[0004] 這種風(fēng)力渦輪機(jī)的控制系統(tǒng)通常根據(jù)標(biāo)稱空氣動(dòng)力學(xué)規(guī)格而調(diào)整，其中與這些標(biāo) 稱規(guī)格的偏差導(dǎo)致控制系統(tǒng)失調(diào)并減少電力生產(chǎn)。該問題可通過以下方式解決:根據(jù)部分 退化的空氣動(dòng)力學(xué)規(guī)格而調(diào)整控制系統(tǒng)，試圖避免控制系統(tǒng)在嚴(yán)重退化下出錯(cuò)并保障電力 生產(chǎn)。但是，風(fēng)力渦輪機(jī)在退化之前沒有最佳運(yùn)行，并且不能補(bǔ)償超過這些部分退化規(guī)格所 發(fā)生的空氣動(dòng)力學(xué)性能的逐漸變化。
[0005] 美國專利US8405239B2建議使用三個(gè)不同的線性時(shí)間域模型，每個(gè)運(yùn)行范圍對應(yīng) 一個(gè)模型。每個(gè)運(yùn)行范圍生成一個(gè)時(shí)間變化表，該時(shí)間變化表與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的當(dāng)前控制參數(shù) 進(jìn)行對比。如果當(dāng)前控制參數(shù)與該表數(shù)值相差超過20%，則對控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。該專利聲 稱這使得控制系統(tǒng)能夠補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由于老化帶來的動(dòng)力變化。但是，該啟示沒有暗示控 制系統(tǒng)如何重新調(diào)整，或這個(gè)控制參數(shù)應(yīng)該如何調(diào)整。此外，這個(gè)方案確實(shí)暗示控制系統(tǒng)能 夠發(fā)現(xiàn)葉片空氣動(dòng)力學(xué)性能的退化。
[0006] 美國專利US8174136B2公開了一種最大功率點(diǎn)的確定方案，該方案基于一種控制 槳距和轉(zhuǎn)矩的自適應(yīng)方法，并結(jié)合功率系數(shù)的確定。該功率系數(shù)定義為，在一段時(shí)期內(nèi)，所 獲得的功率和可用的風(fēng)力之比。根據(jù)變化的功率系數(shù)，槳距控制信號(hào)或轉(zhuǎn)矩控制信號(hào)按增 加值階梯式遞增。該增加值增加至當(dāng)前槳距控制信號(hào)，并且如果功率系數(shù)增加，重復(fù)該過 程。如果功率系數(shù)減小，該增加值無效，重復(fù)該過程。以類似方式，可向當(dāng)前轉(zhuǎn)矩控制信號(hào)增 加另一增加值。
[0007] 這個(gè)方案聲稱能夠使風(fēng)力渦輪機(jī)在風(fēng)速低于額定風(fēng)速的條件下增加電力生產(chǎn)。平 均功率基于由風(fēng)速計(jì)測得的風(fēng)速來確定。但是，這種安裝在風(fēng)力渦輪機(jī)上的風(fēng)速計(jì)測量的 不是實(shí)際風(fēng)速，而是明顯被轉(zhuǎn)子影響后的下游風(fēng)速。大型風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子，其覆蓋很大的面 積，例如對于50米長轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)子，其覆蓋面積為7854平方米(m 2)，因此在單一風(fēng)速計(jì)位 置測得的風(fēng)速不是沖擊整個(gè)轉(zhuǎn)子的風(fēng)速的代表值。
[0008] 美國專利申請US2014/0241878A1公開了一種用于監(jiān)測風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的空氣動(dòng) 力學(xué)情況的方法。例如，在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片或風(fēng)力渦輪機(jī)塔架上安裝一個(gè)或多個(gè)傳感器，以 感測風(fēng)力渦輪機(jī)的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)行參數(shù)。控制單元分析接收到的傳感器數(shù)據(jù)，以確定風(fēng)力 渦輪機(jī)葉片外表面的粗糙狀態(tài)。然后控制單元調(diào)整槳距角或轉(zhuǎn)子速度，以補(bǔ)償全部風(fēng)力渦 輪機(jī)性能的損失。但是，該啟示未提及如何對傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以及如何基于這些傳感 器數(shù)據(jù)調(diào)整槳距角或轉(zhuǎn)子速度。
[0009] 美國專利申請US2015/0005966A1公開了一種風(fēng)力渦輪機(jī)控制方法，其中基于所存 儲(chǔ)的載荷狀態(tài)計(jì)算第一比例因子，并基于測得的運(yùn)行條件計(jì)算校正參數(shù)。然后用校正參數(shù) 計(jì)算第二比例因子，該第二比例因子乘以第一比例因子，來確定用于調(diào)節(jié)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片 性能的校正措施。這個(gè)控制方法的目的在于，通過監(jiān)測實(shí)際機(jī)械載荷狀態(tài)并相應(yīng)調(diào)整功率 輸出，確保沒有超過設(shè)計(jì)載荷。這個(gè)控制方法不是設(shè)計(jì)用于監(jiān)測風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的空氣動(dòng) 力學(xué)性能的退化程度，也不提供有效的控制方法來補(bǔ)償風(fēng)力渦輪機(jī)葉片變化的空氣動(dòng)力學(xué) 性能。
[0010]因此，需要一種方法用于監(jiān)測葉片空氣動(dòng)力學(xué)性能的退化，估算何時(shí)需要維護(hù)，并 根據(jù)變化的葉片動(dòng)力學(xué)調(diào)整風(fēng)力渦輪機(jī)控制，以使電力/能源生產(chǎn)最大化。
[0011] 發(fā)明目的
[0012] 本發(fā)明的目的在于提供一種方法用于監(jiān)測風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片空氣動(dòng)力學(xué)性能的 退化，并確定這個(gè)退化的程度。
[0013] 本發(fā)明的目的在于基于空氣動(dòng)力學(xué)性能退化的程度，提供一種調(diào)整風(fēng)力渦輪機(jī)運(yùn) 行的方法。
[0014]本發(fā)明的目的在于提供一種風(fēng)力渦輪機(jī)，其能夠監(jiān)測風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的空氣動(dòng)力 學(xué)性能的退化。
[0015] 本發(fā)明的目的在于提供一種風(fēng)力渦輪機(jī)，其能夠基于空氣動(dòng)力學(xué)性能退化的程度 優(yōu)化電力生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 本發(fā)明的目的通過一種用于控制風(fēng)力渦輪機(jī)運(yùn)行的方法來實(shí)現(xiàn)，該風(fēng)力渦輪機(jī)包 括至少兩片可變槳距的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，該葉片可旋轉(zhuǎn)地連接至發(fā)電機(jī)，該方法包括以下 步驟：
[0017] -通過一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)運(yùn)行風(fēng)力渦輪機(jī)以產(chǎn)生電力輸出，
[0018]-測量風(fēng)力渦輪機(jī)的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)行參數(shù)，
[0019] -基于測得的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)行參數(shù)確定退化值，其中該退化值表示風(fēng)力渦輪機(jī)葉 片的空氣動(dòng)力學(xué)性能的退化，
[0020] -通過基于該退化值調(diào)節(jié)至少一個(gè)控制信號(hào)，來調(diào)整風(fēng)力渦輪機(jī)的運(yùn)行，以使功率 輸出最大化，
[0021] 其中調(diào)節(jié)至少一個(gè)控制信號(hào)的步驟包括:基于定義該退化值的比例因子，換算至 少一個(gè)控制參數(shù)，其中這個(gè)控制參數(shù)表示風(fēng)力渦輪機(jī)葉片在正常狀態(tài)下的空氣動(dòng)力學(xué)性 能。
[0022] 這提供了一種自適應(yīng)控制方法，其能重調(diào)風(fēng)力渦輪機(jī)的運(yùn)行，以補(bǔ)償風(fēng)力渦輪機(jī) 葉片的空氣動(dòng)力學(xué)性能退化的影響。這個(gè)控制方法對正常或理想的空氣動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行調(diào) 節(jié)，這樣它們提供更好的實(shí)際的退化空氣動(dòng)力學(xué)性能展現(xiàn)?；诒壤蜃?，將該理想空氣動(dòng) 力學(xué)性能換算成實(shí)際的退化空氣動(dòng)力學(xué)性能。這使得即使當(dāng)空氣動(dòng)力學(xué)性能由于老化、葉 片磨損、積聚的顆?；虮⒒蚱渌闆r而退化時(shí)，風(fēng)力渦輪機(jī)能夠優(yōu)化電力生產(chǎn)或使其最大 化。本文中使用的術(shù)語"退化"和"臟"指空氣動(dòng)力學(xué)性能偏離理想空氣動(dòng)力學(xué)性能的任何情 況。本文中使用的術(shù)語"正常"、"理想"和"干凈"指在制造期間或制造之后所確定的空氣動(dòng) 力學(xué)性能。
[0023] 控制系統(tǒng)中的估算器模炔基于在風(fēng)力渦輪機(jī)上或相對風(fēng)力渦輪機(jī)實(shí)施的測量值， 確定比例因子。比例因子和/或其它表示空氣動(dòng)力學(xué)性能退化的程度的信息可選擇地傳送 并展示給遠(yuǎn)程位置的操作者。比例因子還可用于估算下一維護(hù)期或維修期，當(dāng)維護(hù)期或維 修期到期時(shí)，會(huì)有警報(bào)通知操作者。比例因子可為數(shù)值或多維矢量，例如為風(fēng)速、葉尖速比 和/或槳距角的函數(shù)的矢量。
[0024] 根據(jù)一實(shí)施例，控制參數(shù)選自下列參數(shù)中的至少一個(gè):空氣動(dòng)力學(xué)功率系數(shù)、空氣 動(dòng)力學(xué)推力系數(shù)、空氣動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)矩系數(shù)、空氣動(dòng)力學(xué)誘導(dǎo)因子或轉(zhuǎn)子半徑。
[0025]在將風(fēng)力渦輪機(jī)豎立之前，確定理想干凈的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的空氣動(dòng)力學(xué)性能， 例如通過風(fēng)洞試驗(yàn)，而通過使用上述的各種測量值來確定已退化的或臟的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片 的退化空氣動(dòng)力學(xué)性能。理想和/或退化空氣動(dòng)力學(xué)性能可確定為查找表，例如在相鄰表 值之間使用線性內(nèi)插法。這使得電力生產(chǎn)的優(yōu)化能更準(zhǔn)確，因?yàn)榭刂菩盘?hào)的選擇是基于已 調(diào)整的空氣動(dòng)力學(xué)外形，而不是理想或部分退化的空氣動(dòng)力學(xué)外形。
[0026] 空氣動(dòng)力學(xué)性能由風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的尺寸和形狀來確定?？捎棉D(zhuǎn)子半徑、空氣動(dòng) 力學(xué)功率系數(shù)、空氣動(dòng)力學(xué)推力系數(shù)、空氣動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)矩系數(shù)、空氣動(dòng)力學(xué)誘導(dǎo)因子和其它相 關(guān)的控制參數(shù)來確定空氣動(dòng)力學(xué)性能。一個(gè)或多個(gè)比例因子可單獨(dú)或共同應(yīng)用于一個(gè)或多 個(gè)這些控制參數(shù)。
[0027] 根據(jù)由風(fēng)引起的最大發(fā)電方案，對風(fēng)力渦輪機(jī)控制系統(tǒng)的控制信號(hào)的值進(jìn)行優(yōu) 化：
[0028]
[0029]其中ρ為空氣密度，R為轉(zhuǎn)子半徑，V為風(fēng)速，Ω為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，β為槳距角，并且Cq為空 氣動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)矩系數(shù)。用于旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的優(yōu)化的轉(zhuǎn)矩qWfc、以及作用于轉(zhuǎn)子的優(yōu)化的推力f優(yōu)化可 確定為：
[0030]
[0031]其中Ct為空氣動(dòng)力學(xué)推力系數(shù)，Ω優(yōu)化為轉(zhuǎn)子的優(yōu)化轉(zhuǎn)速，并且β優(yōu)化為優(yōu)化的槳距 角。此外，空氣動(dòng)力學(xué)功率系數(shù)Cp可確定為(：ρ = λ · Cq，其中λ為葉尖速比。
[0032] 一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)通常受到一個(gè)或多個(gè)限制，比如所獲得的功率必須不能超過 額定功率設(shè)定，轉(zhuǎn)速必須不能超過最大允許運(yùn)行速度，以及風(fēng)力渦輪機(jī)結(jié)構(gòu)上的載荷必須 不能超過最大可承受的載荷。并且，由于變槳距范圍下端和可選擇的變槳距范圍上限的不 相等，槳距角受到一些約束。因此，可相對給定風(fēng)速和/或?qū)崟r(shí)空氣密度或根據(jù)查找表，確定 控制信號(hào)的各種優(yōu)化方案，這些優(yōu)化方案隨即被控制系統(tǒng)用于控制風(fēng)力渦輪機(jī)的運(yùn)行。 [0033]根據(jù)一特定實(shí)施例，空氣動(dòng)力學(xué)功率系數(shù)、空氣動(dòng)力學(xué)推力系數(shù)和空氣動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn) 矩系數(shù)中的至少兩個(gè)基于共同比例因子進(jìn)行換算。
[0034]兩個(gè)或多個(gè)理想控制參數(shù)可通過比例因子kc進(jìn)行換算。這使得可對不同的控制參 數(shù)以相同的量進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，換算后的空氣動(dòng)力學(xué)推力系數(shù)Ct擔(dān)和空氣動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)矩系數(shù) Cqj^確定為：
[0035]
[0036] 其中為理想空氣動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)矩系數(shù)，Ct神為理想空氣動(dòng)力學(xué)推力系數(shù)，Cq擔(dān)為換 算后的空氣動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)矩系數(shù)，并且Ct擔(dān)為換算后的空氣動(dòng)力學(xué)推力系數(shù)。
[0037] 可選地或額外地，可利用比例因子kR確定有效半徑，由此換算轉(zhuǎn)子半徑，其中_效 =kR · R。這使得控制系統(tǒng)仿佛在轉(zhuǎn)子裝配有縮減了葉片長度的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的情況下 運(yùn)行風(fēng)力渦輪機(jī)。該換算后的空氣動(dòng)力學(xué)推力系數(shù)和/或空氣動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)矩系數(shù)基于有效轉(zhuǎn) 子半徑確定：
[0038]
[0039] 空氣動(dòng)力學(xué)功率系數(shù)SCP = A · Cq，其根據(jù)公式(3)或(4)以相似的方式進(jìn)行換算。 可選地或額外地，可為空氣動(dòng)力學(xué)系數(shù)Ct、C q、CP中的一個(gè)或多個(gè)確定單獨(dú)的比例因子。
[0040] 空氣動(dòng)力學(xué)系數(shù)Ct、Cq、CP中的至少一個(gè)還可通過空氣動(dòng)力學(xué)誘導(dǎo)因子進(jìn)行計(jì)算。 誘導(dǎo)因子表示遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子的自由流動(dòng)氣流的上游風(fēng)速與轉(zhuǎn)子處風(fēng)速的變化。這使得能更準(zhǔn)確 地確定退化空氣動(dòng)力學(xué)系數(shù)，因?yàn)橐恍┳杂闪鲃?dòng)氣流偏離轉(zhuǎn)子，并且下游氣流的風(fēng)速較小。
[0041] 然后理想誘導(dǎo)因子a干凈通過比例因子1進(jìn)行換算，以獲得換算后的誘導(dǎo)因子a擔(dān)， 其中_=ka · a神。換算后的空氣動(dòng)力學(xué)推力系數(shù)或空氣動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)矩系數(shù)確定為：
[0042]
[0043] 空氣動(dòng)力學(xué)功率系數(shù)SCP = A · Cq，其可根據(jù)公式(5)以相似方式用誘導(dǎo)因子進(jìn)行 換算。
[0044] 或者，公式(5)的連續(xù)函數(shù)可修改為具有至少兩條線段的分段函數(shù)。這使得該線段 能形成完全可微的單調(diào)函數(shù)，例如一種函數(shù)，其中一個(gè)給定輸出值僅由一個(gè)輸入值給出。其 中一條線段可確定在公式(5)的原線上的預(yù)定點(diǎn)處的切線。另一條線段可確定原公式(5)的 線段。
[0045]各個(gè)空氣動(dòng)力學(xué)系數(shù)的換算可通過計(jì)算換算后的空氣動(dòng)力學(xué)系數(shù)比上理想空氣 動(dòng)力學(xué)系數(shù)的比率，得到進(jìn)一步改進(jìn)。然后該比率可應(yīng)用于，例如乘以理想空氣動(dòng)力學(xué)系 數(shù)，以確定改進(jìn)后的換算后空氣動(dòng)力學(xué)參數(shù)。例如，空氣動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)矩系數(shù)如下確定為：
[0046]
[0047]空氣動(dòng)力學(xué)推力系數(shù)和/或空氣動(dòng)力學(xué)功率系數(shù)可以相似的方式確定，其中將換 算值比上理想值的比率乘以理想值。這能夠更好地表示實(shí)際退化空氣動(dòng)力學(xué)系數(shù)。
[0048]上述的任一比例因子可用于調(diào)整空氣動(dòng)力學(xué)性能，以使正常運(yùn)行期間的電力生產(chǎn) 最大化。本控制方法對于切入風(fēng)速和額定風(fēng)速之間的風(fēng)速尤其有利。額定風(fēng)速可在7至10m/ s之間。比起正常風(fēng)力渦輪機(jī)，退化風(fēng)力渦輪機(jī)在這些區(qū)間可以更高轉(zhuǎn)速、更低發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩 和更低槳距角運(yùn)行，以使電力生產(chǎn)最大化。
[0049] 根據(jù)一實(shí)施例，該方法進(jìn)一步包括估算均勻作用于風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的風(fēng)速的步 驟。
[0050] 估算器模塊還估算有效風(fēng)速，該有效風(fēng)速覆蓋掃掠面積均勻作用于整個(gè)葉片轉(zhuǎn) 盤，并隨時(shí)間改變。該估算風(fēng)速用風(fēng)速估測算法確定，比如美國專利US5289041 A、美國專利 US7317260B2和國際申請W0 2009/153614 A2中所描述，上述申請全部通過引用并入本申 請。比起使用位于機(jī)艙的風(fēng)速計(jì)，這能夠更準(zhǔn)確測量或估算作用在轉(zhuǎn)子上的實(shí)際風(fēng)速。
[0051] 根據(jù)一實(shí)施例，調(diào)整風(fēng)力渦輪機(jī)運(yùn)行的步驟包括至少基于估算的風(fēng)速或退化值， 至少調(diào)整槳距控制信號(hào)或發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制信號(hào)。
[0052]估算器模塊連接至控制模塊，該控制模炔基于比例因子和/或從估算器模塊接收 到的估算風(fēng)速來換算控制參數(shù)?？刂颇K，例如運(yùn)行點(diǎn)優(yōu)化器，確定各種控制信號(hào)優(yōu)化的運(yùn) 行點(diǎn)，這樣風(fēng)力渦輪機(jī)實(shí)現(xiàn)最大的電力生產(chǎn)。換算后的控制參數(shù)用于確定每個(gè)控制信號(hào)的 優(yōu)化值。
[0053]然后控制信號(hào)的這些優(yōu)化值直接傳送至風(fēng)力渦輪機(jī)中的各種運(yùn)行單元，或傳送至 風(fēng)力渦輪機(jī)的本地控制系統(tǒng)。然后本地控制系統(tǒng)隨即將這些值傳送至各種運(yùn)行單元。例如， 控制模塊，例如槳距控制器，將這些優(yōu)化值用作控制風(fēng)力渦輪機(jī)葉片槳距的設(shè)定值?；诒?例因子、估算風(fēng)速以及風(fēng)力渦輪機(jī)的響應(yīng)，例如測得的轉(zhuǎn)速，來控制變槳距。
[0054] 根據(jù)一實(shí)施例，確定退化值的步驟包括基于當(dāng)前組的控制信號(hào)和至少第二組運(yùn)行 參數(shù)，來預(yù)測第一組運(yùn)行參數(shù)。
[0055]在第一實(shí)施例中，估算器模塊通過狀態(tài)估計(jì)算法，例如卡爾曼濾波算法、最小二乘 方曲線擬合或ft?邏輯法，來確定比例因子。例如，估算器模炔基于控制信號(hào)的當(dāng)前值或?qū)嶋H 值，使用第一模型，例如數(shù)學(xué)狀態(tài)模型，來預(yù)測風(fēng)力渦輪機(jī)的狀態(tài)。第二模型，例如數(shù)學(xué)模 型，用于將該預(yù)測狀態(tài)轉(zhuǎn)化為預(yù)測組的測量值，例如第一組運(yùn)行參數(shù)。預(yù)測的測量值和當(dāng)前 的測量值之間的誤差進(jìn)一步用作第一模型的輸入值，以校正下一預(yù)測。第一模型和第二模 型描述了控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間表示，其中風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)的表現(xiàn)可由兩個(gè)已知的轉(zhuǎn)換函數(shù) 確定。這使得控制系統(tǒng)能夠在用第一和第二模型預(yù)測下一測量值時(shí)，追蹤風(fēng)力渦輪機(jī)的狀 態(tài)和測量值。
[0056]估算器模塊確定狀態(tài)矢量和預(yù)估測量值的時(shí)間序列模型。使用上述的第一模型和 第二模型，風(fēng)速、比例因子和轉(zhuǎn)速的時(shí)間序列模型確定為：
[0058]其中SVcbtS具有標(biāo)準(zhǔn)偏差oVcbt的零均值高斯白噪聲序列，其以風(fēng)速加速度為單元； Skdot為具有標(biāo)準(zhǔn)偏差Okdot的零均值高斯白噪聲序列，其以比例因子速度為單元?？偡Qk指上 述比例因子kc、k R、ka中的任何一個(gè)。此外，I為驅(qū)動(dòng)系中旋轉(zhuǎn)組件的總慣性，該旋轉(zhuǎn)組件例如 轉(zhuǎn)子、旋轉(zhuǎn)軸、發(fā)電機(jī)以及可選擇的變速箱。公式(5)不考慮旋轉(zhuǎn)軸的啟動(dòng)階段。使用擴(kuò)展卡 爾曼濾波、粒子濾波或其它線性化技術(shù)，例如在穩(wěn)態(tài)或穩(wěn)態(tài)之前的前期狀態(tài)周圍，可使公式 (7)進(jìn)一步直線化。
[0059]例如，作用于轉(zhuǎn)子的推力可作為風(fēng)力渦輪機(jī)塔架位置的函數(shù)進(jìn)行間接測量。然后 基于測得的風(fēng)力渦輪機(jī)塔架加速度來計(jì)算該推力。該加速度可如下文所述，通過加速計(jì)直 接測量，或通過定位系統(tǒng)，例如全球定位系統(tǒng)或局部定位系統(tǒng)，間接測量。這改進(jìn)了預(yù)測過 程，同時(shí)能夠觀察系統(tǒng)。
[0000]在一實(shí)施例中，第二組運(yùn)行參數(shù)為當(dāng)前測得的一組運(yùn)行參數(shù)或至少是之前測得的 一組運(yùn)行參數(shù)。
[0061] 下一預(yù)測狀態(tài)以及下一組測量值至少基于當(dāng)前狀態(tài)以及當(dāng)前的一組測量值。這使 得能夠簡化計(jì)算下一組測量值?？赏ㄟ^查看兩組或多組測量值，例如當(dāng)前的一組測量值和 至少一組之前的測量值，對下一狀態(tài)以及一組測量值的預(yù)測進(jìn)行改進(jìn)。這些至少兩組測量 值可簡單平均，或加權(quán)求和。這使得控制系統(tǒng)不易受測量值的噪聲和大變化的影響。
[0062] 根據(jù)另一特定實(shí)施例，確定退化值的步驟進(jìn)一步包括:確定當(dāng)前測量的一組運(yùn)行 參數(shù)和第一組運(yùn)行參數(shù)之間的偏差，并基于該偏差校正隨后的第三組運(yùn)行參數(shù)。
[0063] 估算器模炔基于當(dāng)前測量值和較早時(shí)期的預(yù)測測量值之間的偏差，來校正之后的 預(yù)測測量值，例如第三組運(yùn)行參數(shù)。這增加了下一預(yù)測的準(zhǔn)確性，并使得控制方法可追蹤控 制信號(hào)的軌跡。
[0064] 根據(jù)又一特定實(shí)施例，該方法包括以下步驟：
[0065] -通過將第一比例因子與第二比例因子相加，計(jì)算測試比例因子，
[0066] -基于該測試比例因子換算至少一個(gè)控制參數(shù)，
[0067] -測量第一組運(yùn)行參數(shù)，
[0068] -通過將第一組運(yùn)行參數(shù)與第二組運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行對比，評估第一組運(yùn)行參數(shù)，以檢 測第一組中控制參數(shù)的至少一個(gè)相較第二組中的相應(yīng)控制參數(shù)是否有改進(jìn)，以及
[0069] -如果有檢測到改進(jìn)，保存該測試比例因子作為第二比例因子，或者
[0070]-如果沒有檢測到改進(jìn)，該第一比例因子的值無效。
[0071 ]術(shù)語"改進(jìn)值"和"改進(jìn)"定義為構(gòu)成改進(jìn)的所選控制參數(shù)的任何情況，比如電力生 產(chǎn)增大、載荷減小以及/或風(fēng)力渦輪輪機(jī)塔架或轉(zhuǎn)子的震動(dòng)減小、或槳距角以及/或轉(zhuǎn)速的 增減。
[0072] 在這個(gè)實(shí)施例中，估算器模塊通過將固定比例因子與當(dāng)前比例因子相加，來計(jì)算 測試比例因子。然后該測試比例因子傳送至控制模塊?？刂颇Ｈ不诮邮盏降臏y試比例因 子換算各個(gè)控制參數(shù)，然后確定每個(gè)控制信號(hào)的優(yōu)化值。通過安裝在風(fēng)力渦輪機(jī)上或相對 風(fēng)力渦輪機(jī)安裝的各種傳感器，得到新一組的測量值，例如第一組測量值。
[0073] 然后控制模塊或評估器模塊評估該新的一組測量值，以檢測或識(shí)別至少一個(gè)控制 參數(shù)，例如電力生產(chǎn)中是否有任何改進(jìn)。這也可以通過將最新測量的一組控制參數(shù)與之前 測量的一組控制參數(shù)進(jìn)行對比來完成。如果檢測到改進(jìn)，該測試比例因子被存儲(chǔ)為新的當(dāng) 前比例因子，且新的測量值組被存儲(chǔ)為之前的測量值組。如果沒有檢測到改進(jìn)，當(dāng)前的測試 比例因子不改變，固定比例因子無效，例如從正值變至負(fù)值，反之亦然，新一組的測量值可 選擇地存儲(chǔ)為當(dāng)前的一組測量值。然后在下一時(shí)間周期重復(fù)該過程。這能夠簡單容易地調(diào) 節(jié)控制參數(shù)以及風(fēng)力渦輪機(jī)的運(yùn)行，因?yàn)楫?dāng)前比例因子根據(jù)運(yùn)行參數(shù)的測量值增加或減 少。
[0074] 改進(jìn)可確定為超過預(yù)定低閾值的控制參數(shù)值的變化，該控制參數(shù)值例如為幅度或 頻率。該低閾值可基于風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)的公差或各個(gè)控制參數(shù)的噪聲電平進(jìn)行選擇。
[0075]本發(fā)明的目的還通過一種風(fēng)力渦輪機(jī)實(shí)現(xiàn)，該風(fēng)力渦輪機(jī)包括風(fēng)力渦輪機(jī)塔架、 設(shè)置在風(fēng)力渦輪機(jī)塔架頂部，例如機(jī)艙中的發(fā)電機(jī)、具有至少兩片可旋轉(zhuǎn)地連接至發(fā)電機(jī) 的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的轉(zhuǎn)子、以及基于一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)來控制風(fēng)力渦輪機(jī)運(yùn)行的控制系 統(tǒng)，其中該控制系統(tǒng)確定表明風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的空氣動(dòng)力學(xué)性能退化的退化值，并基于該 退化值調(diào)整風(fēng)力渦輪機(jī)的運(yùn)行，其中該退化值為比例因子，并且該控制系統(tǒng)基于該比例因 子換算至少一個(gè)控制參數(shù)，該控制參數(shù)表明正常狀態(tài)下風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的空氣動(dòng)力學(xué)性 能。
[0076] 這提供了一種可供選擇的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)根據(jù)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的退化調(diào)整 風(fēng)力渦輪機(jī)的運(yùn)行。該控制系統(tǒng)能夠更準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)控制信號(hào)，因?yàn)檎{(diào)節(jié)了風(fēng)力渦輪機(jī)葉片 的理想空氣動(dòng)力學(xué)性能，這樣它們能提供更好的實(shí)際的退化空氣動(dòng)力學(xué)性能展現(xiàn)。這使得 控制系統(tǒng)能夠補(bǔ)償葉片的退化，該退化源于老化、葉片磨損、在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片上積聚冰或 其它顆粒、或?qū)?dǎo)致空氣動(dòng)力學(xué)效果損失的多種情況。
[0077] 根據(jù)一實(shí)施例，控制系統(tǒng)包含估算器模塊，其基于當(dāng)前的一組控制信號(hào)和至少第 二組運(yùn)行參數(shù)預(yù)測第一組運(yùn)行參數(shù)。
[0078] 如上所述，估算器模塊包括用于預(yù)測下一組測量的運(yùn)行參數(shù)的第一模型和第二模 型。該第一模型和第二模型利用控制信號(hào)和運(yùn)行參數(shù)模擬風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)的表現(xiàn)，確定風(fēng) 力渦輪機(jī)系統(tǒng)的狀態(tài)空間表示。這使得能夠更準(zhǔn)確地調(diào)整風(fēng)力渦輪機(jī)的運(yùn)行，并使得控制 系統(tǒng)能追蹤退化了的風(fēng)力渦輪機(jī)控制信號(hào)的軌跡。
[0079] 根據(jù)一實(shí)施例，估算器模炔基于當(dāng)前測量的一組運(yùn)行參數(shù)組和第一組運(yùn)行參數(shù)之 間的偏差，進(jìn)一步校正隨后的第三組運(yùn)行參數(shù)。
[0080] 如上所述，估算器模塊進(jìn)一步包括比較儀，其用于確定預(yù)測的測量值組和當(dāng)前的 測量值組之間的偏差或誤差。該偏差或誤差被校正器用于校正下一組預(yù)測的測量值。估算 器模塊，例如校正器，用于計(jì)算增加值，該增加值用于校正下一組預(yù)測的測量值。該增加值 反饋至第一模型和/或第二模型，并用于計(jì)算下一組的測量值和/或系統(tǒng)的下一狀態(tài)。這增 加了預(yù)測測量值組的準(zhǔn)確性。
[0081] 根據(jù)一實(shí)施例，控制系統(tǒng)包括估算器模塊，該估測器模塊通過將第一比例因子與 第二比例因子相加，來計(jì)算測試比例因子，其中控制系統(tǒng)相對第二組運(yùn)行參數(shù)來評估第一 組運(yùn)行參數(shù)，以檢測第一組中是否有至少一個(gè)控制參數(shù)相較第二組中的相應(yīng)控制參數(shù)具有 改進(jìn)值。
[0082] 如上所述，這提供了一種簡化的控制系統(tǒng)，其使得根據(jù)當(dāng)前比例因子是否在至少 一個(gè)運(yùn)行參數(shù)中引起改進(jìn)，來改變測試比例因子的值。估算器模塊將固定比例因子與當(dāng)前 比例因子相加，并使用該測試比例因子執(zhí)行當(dāng)前測量。評估器模塊分析該當(dāng)前測量值以及 先前測量值，并進(jìn)一步生成表明是否檢測到改進(jìn)的信號(hào)，該信號(hào)傳送至估算器模塊。如果信 號(hào)表明沒有檢測到改進(jìn)，估算器模塊無效該固定比例因子的值。如果信號(hào)表明檢測到改進(jìn)， 估算器模塊將該測試比例因子存儲(chǔ)為當(dāng)前比例因子。評估器模塊可形成控制模塊的一部 分。
[0083]控制系統(tǒng)在預(yù)定時(shí)間周期內(nèi)定期調(diào)整風(fēng)力渦輪機(jī)的運(yùn)行。根據(jù)風(fēng)力渦輪機(jī)的地理 位置、風(fēng)力渦輪機(jī)的年齡或其它相關(guān)條件，該時(shí)間周期可選擇為小時(shí)、天或星期。運(yùn)行參數(shù) 在預(yù)定時(shí)窗內(nèi)測得?；蛘?，各個(gè)時(shí)窗可用于測量運(yùn)行參數(shù)，其中每個(gè)時(shí)窗針對特定類型的控 制參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。連接至控制系統(tǒng)的存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)每個(gè)時(shí)間周期/時(shí)窗的測量值、比 例因子和控制信號(hào)。
[0084] 控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括控制模塊，其基于退化值和估算風(fēng)速調(diào)整一個(gè)或多個(gè)控制信 號(hào)。如上所述，控制模塊用運(yùn)行點(diǎn)優(yōu)化器和/或槳距控制器確定每個(gè)控制信號(hào)的優(yōu)化值。槳 距控制器可設(shè)置為PI-控制器、PID-控制器或其它適合的控制器。在槳距控制算法中，比例 因子和/或估算風(fēng)速被槳距控制器用來計(jì)算一個(gè)或多個(gè)增加值。
[0085] 根據(jù)一實(shí)施例，至少一個(gè)傳感器單元相對風(fēng)力渦輪機(jī)設(shè)置，其中該至少一個(gè)傳感 器單元直接或間接測量風(fēng)力渦輪機(jī)塔架的加速度。
[0086] 如上所述，風(fēng)力禍輪機(jī)塔架的加速度通過一個(gè)或多個(gè)加速計(jì)直接測得，該加速計(jì) 設(shè)置在風(fēng)力渦輪機(jī)上，例如在風(fēng)力渦輪機(jī)塔架上。加速計(jì)測量由轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸所限定平面 的加速度。加速計(jì)通過有線或無線連接連接至控制系統(tǒng)。
[0087] 例如，通過使用濾波器，例如數(shù)字濾波器，來自加速計(jì)的測量信號(hào)由控制系統(tǒng)進(jìn)行 低通濾波，以消除由于共振頻率引起的振動(dòng)。過濾測得的信號(hào)使其中心頻率在0.05Hz至 0.15Hz之間，例如0.1Hz。當(dāng)計(jì)算濾波后的加速度數(shù)據(jù)時(shí)，可考慮低通濾波器的相位延遲。這 些加速度的時(shí)間序列模型可包含在公式(7)中：
[0089] 其中ω傾1為低通濾波器的截止頻率為由加速計(jì)測得的原始加速度數(shù)據(jù) 為由加速計(jì)測得的濾波后的加速度數(shù)據(jù)，并且α為迎角。
[0090] 或者，風(fēng)力渦輪機(jī)塔架的加速度可通過一個(gè)復(fù)雜的模型來確定，該模型考慮了風(fēng) 力渦輪機(jī)塔架的共振運(yùn)動(dòng)。
[0092]其中〇踏§為共振頻率，|踏§為阻尼系數(shù)，m為機(jī)艙和轉(zhuǎn)子的總質(zhì)量，并且X為風(fēng)力渦 輪機(jī)塔架相對于旋轉(zhuǎn)軸的位置，該旋轉(zhuǎn)軸由旋轉(zhuǎn)主軸所確定。
[0093]在風(fēng)力渦輪機(jī)上，或相對風(fēng)力渦輪機(jī)，至少設(shè)置第二傳感器，用于測量至少第二運(yùn) 行參數(shù)。第二傳感器可測量轉(zhuǎn)矩、輸出功率、槳距角、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速、載荷或其它運(yùn)行參數(shù)。一個(gè) 或多個(gè)感測環(huán)境參數(shù)，比如風(fēng)速、氣溫、氣壓或其它環(huán)境參數(shù)的傳感器可連接至控制系統(tǒng)。 環(huán)境傳感器可為壓力傳感器、溫度傳感器、激光雷達(dá)(LIDAR)系統(tǒng)、風(fēng)速計(jì)或其它適合的傳 感器或傳感器單元。這些測量值的時(shí)間序列模型可進(jìn)一步包含在公式(6)中。
[0094] 根據(jù)一特定實(shí)施例，至少一個(gè)傳感器單元為位置傳感器或傾斜傳感器。
[0095] 上述塔架加速度可通過定位位置間接測得。然后用風(fēng)力渦輪機(jī)塔架絕對位置的函 數(shù)計(jì)算加速度。定位系統(tǒng)可為全球定位系統(tǒng)(GPS)，例如差分全球定位系統(tǒng)(DGPS)、或局部 定位系統(tǒng)(LPS)。定位系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)本地接收器，該本地接收器位于風(fēng)力渦輪機(jī)上， 例如轉(zhuǎn)子、機(jī)艙或風(fēng)力渦輪機(jī)塔架上。本地接收器接收來自至少一個(gè)遠(yuǎn)程參考單元的校正 信號(hào)，例如RTK信號(hào)或其它相位載波增強(qiáng)信號(hào)。然后本地接收器基于接收到的校正信號(hào)校正 其自身測量值。遠(yuǎn)程單元可為位于預(yù)定位置的固定參考站、或在風(fēng)力渦輪機(jī)上或相對風(fēng)力 渦輪機(jī)的預(yù)定位置設(shè)置的基本單元?；蛘撸梢允÷赃h(yuǎn)程參考單元，并且校正信號(hào)可通過基 于互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)方案進(jìn)行傳送。
[0096] 在這個(gè)實(shí)施例中，第一模型和第二模型的公式確定為：
[0098] 其中xgiGPS為GPS傳感器測量值和風(fēng)力渦輪機(jī)塔架的初始位置之間的偏移，其中 沒有出現(xiàn)偏差，并且X CPS為來自定位系統(tǒng)的位置數(shù)據(jù)。
[0099] 至少一個(gè)角度傳感器，例如傾斜傳感器或傾斜計(jì)，設(shè)置在風(fēng)力渦輪機(jī)塔架上，并連 接至控制系統(tǒng)。該角度傳感器測量風(fēng)力渦輪機(jī)塔架相對其初始位置的傾斜角。在該實(shí)施例 中，該傾斜角γ確定為：
[0101] 其中F為施加至風(fēng)力渦輪機(jī)塔架的力，h為塔架高度，ΕΙ為風(fēng)力渦輪機(jī)塔架的抗彎 剛度，并且X備f為距離標(biāo)稱位置或初始位置的偏移。
[0102] 然后第一模型和第二模型的公式確定為：
[0104] 其中YSffi為風(fēng)力渦輪機(jī)塔架的初始或標(biāo)稱傾斜角。
[0105] 在實(shí)踐中，風(fēng)力渦輪機(jī)塔架不是等截面梁，因此傾斜角和位置之間的關(guān)系比上述 表明的情況更復(fù)雜。但是，這可通過描述該關(guān)系的查找表來解決。
[0106] 本發(fā)明的目的還通過一種包括一個(gè)或多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，其 中每個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)包括控制該風(fēng)力渦輪機(jī)運(yùn)行的本地控制系統(tǒng)，其中每個(gè)本地控制系統(tǒng)與 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程通訊，其中遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)調(diào)整一個(gè)或多個(gè)上述風(fēng)力渦輪機(jī)中至少一個(gè)的 運(yùn)行。
[0107] 本控制系統(tǒng)應(yīng)用在位于風(fēng)力渦輪機(jī)中的風(fēng)力渦輪機(jī)控制系統(tǒng)中?；蛘?，本控制系 統(tǒng)應(yīng)用在遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中，例如監(jiān)控系統(tǒng)，其中遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)通過無線或有線連接與本地 風(fēng)力渦輪機(jī)控制系統(tǒng)通信。該無線連接可為SCADA數(shù)據(jù)傳輸器。這使得風(fēng)力渦輪機(jī)運(yùn)行可在 現(xiàn)場或通過遠(yuǎn)程位置進(jìn)行自適應(yīng)控制。由各種傳感器所得的測量值可作為原始數(shù)據(jù)傳送至 遠(yuǎn)程位置，然后該原始數(shù)據(jù)在遠(yuǎn)程位置進(jìn)行處理?；蛘?，在將測量值傳送至遠(yuǎn)程位置之前， 對風(fēng)力渦輪機(jī)的測量值進(jìn)行初始處理，例如濾波。
【附圖說明】
[0108] 本發(fā)明參照附圖，僅通過示例進(jìn)行描述，其中：
[0109] 圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明裝配有控制系統(tǒng)的示范性風(fēng)力渦輪機(jī)的框圖；
[0110] 圖2圖示了根據(jù)本發(fā)明圖1的控制系統(tǒng)的示范性實(shí)施例的框圖；
[0111] 圖3分別圖示了示范性干凈風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和臟風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的優(yōu)化槳距、轉(zhuǎn) 矩和轉(zhuǎn)速；
[0112] 圖4圖示了圖3的干凈風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和退化風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的空氣動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)矩 系數(shù)關(guān)于槳距角和葉尖速比的函數(shù)；
[0113]圖5圖示了圖3的干凈風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和退化風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的空氣動(dòng)力學(xué)功率 系數(shù)關(guān)于槳距角和葉尖速比的函數(shù)；
[0114] 圖6圖示了根據(jù)第一實(shí)施例，將圖3的干凈風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的優(yōu)化槳距、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn) 速進(jìn)行換算，以獲得圖3的臟風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的槳距、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速；
[0115] 圖7圖示了根據(jù)第二實(shí)施例，將圖3的干凈風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的優(yōu)化槳距、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn) 速進(jìn)行換算，以獲得圖3的臟風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的槳距、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速；
[0116]圖8圖示了空氣動(dòng)力學(xué)推力系數(shù)關(guān)于誘導(dǎo)因子的函數(shù)曲線圖；
[0117]圖9圖示了根據(jù)分段函數(shù)，圖8的空氣動(dòng)力學(xué)推力系數(shù)關(guān)于誘導(dǎo)因子的函數(shù)的修改 曲線圖；
[0118]圖10圖示了圖3的干凈風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和臟風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的空氣動(dòng)力學(xué)推力系 數(shù)關(guān)于槳距角和葉尖速比的函數(shù)；
[0119]圖11圖示了圖3的干凈風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的推力系數(shù)比上臟風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的推力 系數(shù)的比率關(guān)于槳距角和葉尖速比的函數(shù)；
[0120]圖12圖示了根據(jù)第三實(shí)施例，將圖3的干凈風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的優(yōu)化槳距、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn) 速進(jìn)行換算，以獲得圖3的臟風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的槳距、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速；
[0121]圖13圖示了圖1和圖2的比例因子估算器的示范性第一實(shí)施例的框圖；
[0122]圖14圖不了圖1和圖2的控制系統(tǒng)的不范性第一實(shí)施例的框圖；并且 [0123 ]圖15圖示了圖1和圖2的控制系統(tǒng)的示范性第二實(shí)施例的框圖。
[0124] 在下文中，將對附圖進(jìn)行逐幅描述，并且附圖中所示各個(gè)部件和位置在不同附圖 中將標(biāo)以相同的標(biāo)號(hào)。在特定附圖中，并非所有示出的部件和位置將一定會(huì)與該附圖一起 進(jìn)行討論。
[0125] 標(biāo)號(hào)列表
[0126] 1風(fēng)力渦輪機(jī)
[0127] 2風(fēng)力渦輪機(jī)塔架
[0128] 3風(fēng)力渦輪機(jī)葉片
[0129] 4變速箱
[0130] 5發(fā)電機(jī)
[0131] 6旋轉(zhuǎn)主軸
[0132] 7傳感器
[0133] 8控制系統(tǒng)
[0134] 9運(yùn)行參數(shù)
[0135] 10葉片退化信息
[0136] 11發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制信號(hào)
[0137] 12槳距控制信號(hào)
[0138] 13槳距機(jī)構(gòu)
[0139] 14估算器模塊
[0140] 15控制模塊
[0141] 16比例因子
[0142] 17控制信號(hào)
[0143] 18空氣動(dòng)力學(xué)推力系數(shù)
[0144] 19第一線段
[0145] 20第二線段
[0146] 21第一模型
[0147] 22第二模型
[0148] 23當(dāng)前的測量值組
[0149] 24預(yù)測的測量值組
[0150] 25校正器
[0151] 26 風(fēng)速
[0152] 27運(yùn)行點(diǎn)優(yōu)化器
[0153] 28槳距控制器
[0154] 29槳距控制信號(hào)
[0155] 30轉(zhuǎn)速控制信號(hào)
[0156] 31基于高頻脈動(dòng)的控制方法
【具體實(shí)施方式】
[0157] 圖1圖示了風(fēng)力渦輪機(jī)1的示范性實(shí)施例的框圖，該風(fēng)力渦輪機(jī)1裝配有監(jiān)控空氣 動(dòng)力學(xué)性能的退化并相應(yīng)調(diào)節(jié)風(fēng)力渦輪機(jī)控制的控制系統(tǒng)。該風(fēng)力渦輪機(jī)包括風(fēng)力渦輪機(jī) 塔架2,在該風(fēng)力渦輪機(jī)塔架2上設(shè)置有機(jī)艙。具有三片風(fēng)力渦輪機(jī)葉片3的轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地安 裝至機(jī)艙。該轉(zhuǎn)子可選擇地連接至變速箱4,并隨即通過至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸6連接至機(jī)艙內(nèi)的 發(fā)電機(jī)5。
[0158] 測量風(fēng)力禍輪機(jī)1的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)行參數(shù)的一個(gè)或多個(gè)傳感器7通過無線或有線 連接而連接至控制系統(tǒng)8。傳感器7設(shè)置在風(fēng)力渦輪機(jī)1上，或相對于風(fēng)力渦輪機(jī)1設(shè)置，以測 量各種運(yùn)行參數(shù)，比如發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩、功率輸出、槳距角、機(jī)械振動(dòng)或機(jī)械載荷、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、風(fēng) 力渦輪機(jī)塔架的位置、風(fēng)力渦輪機(jī)塔架運(yùn)動(dòng)的加速度或其它適合的運(yùn)行參數(shù)。傳感器7還可 包括至少一個(gè)環(huán)境傳感器，用于測量風(fēng)速、氣溫、氣壓或其它適合的環(huán)境參數(shù)。
[0159] 控制系統(tǒng)8基于測得的運(yùn)行參數(shù)9,例如傳感器數(shù)據(jù)，來監(jiān)控葉片退化的程度。引起 葉片退化的原因有:風(fēng)力渦輪機(jī)葉片3a前緣的侵蝕損傷、由閃電在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片3b表面 上造成的裂縫、或在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片3c表面逐步生成冰?？刂葡到y(tǒng)將表明葉片退化的信息 10傳送至遠(yuǎn)程位置，在該位置操作者能夠監(jiān)控風(fēng)力渦輪機(jī)1的運(yùn)行?？刂葡到y(tǒng)8進(jìn)一步根據(jù) 測得的葉片退化來至少調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制信號(hào)11和槳距控制信號(hào)12。然后發(fā)電機(jī)5和槳 距機(jī)構(gòu)13根據(jù)這些控制信號(hào)11、12調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩和槳距角，以在這些退化條件下使電力 生產(chǎn)最大化。
[0160] 圖2圖示了根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)8的示范性實(shí)施例的框圖?？刂葡到y(tǒng)8包括生成 比例因子16的估算器模塊14和生成一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)17來控制風(fēng)力渦輪機(jī)1運(yùn)行的控制 模塊15。
[0161] 由傳感器7測得的運(yùn)行參數(shù)9傳送至估算器模塊14。用于控制風(fēng)力渦輪機(jī)1運(yùn)行的 控制信號(hào)17進(jìn)一步傳送至估算器模塊14。估算器模塊14分析這些數(shù)據(jù)來確定葉片退化信息 10,并生成比例因子16。葉片退化信息10包括比例因子16,其用于提醒操作者下一個(gè)保養(yǎng) 期。
[0162] -個(gè)或多個(gè)測得的運(yùn)行參數(shù)9與比例因子16-起進(jìn)一步傳送至控制模塊15。控制 模塊15進(jìn)一步用接收的比例因子16換算轉(zhuǎn)子的一種或多種空氣動(dòng)力學(xué)性能，來獲得實(shí)際的 退化空氣動(dòng)力學(xué)性能，該轉(zhuǎn)子的空氣動(dòng)力學(xué)性能由風(fēng)力渦輪機(jī)葉片3所確定。然后控制模塊 15基于這些已換算的空氣動(dòng)力學(xué)性能調(diào)整控制信號(hào)17,并將它們傳送至風(fēng)力渦輪機(jī)1的各 個(gè)部件。這減小了由于葉片退化在風(fēng)力渦輪機(jī)上產(chǎn)生的功率損耗和載荷。
[0163] 圖3圖示了為了使電力成產(chǎn)最大化，示例的1.6MW風(fēng)力渦輪機(jī)的優(yōu)化槳距角、發(fā)電 機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速關(guān)于風(fēng)速的函數(shù)。第一曲線(實(shí)線)示出正常葉片，例如干凈風(fēng)力渦輪機(jī)葉片 的空氣動(dòng)力學(xué)優(yōu)化值。第二曲線(虛線)示出退化葉片，例如臟風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的空氣動(dòng)力 學(xué)優(yōu)化值。
[0164] 如圖3的曲線圖所示，在風(fēng)速低于額定風(fēng)速下，退化的風(fēng)力渦輪機(jī)比正常風(fēng)力渦輪 機(jī)產(chǎn)生功率更小，并且轉(zhuǎn)子經(jīng)受的推力更小。在這個(gè)區(qū)間，退化的風(fēng)力渦輪機(jī)比正常風(fēng)力渦 輪機(jī)運(yùn)行的轉(zhuǎn)速更高、轉(zhuǎn)矩更小并且槳距角更小。
[0165] 圖4圖示了圖3的干凈風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和臟風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的空氣動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)矩系 數(shù)關(guān)于槳距角和葉尖速比的函數(shù)。進(jìn)一步地，圖5圖示了圖3的干凈風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和臟風(fēng) 力渦輪機(jī)葉片的空氣動(dòng)力學(xué)功率系數(shù)關(guān)于槳距角和葉尖速比的函數(shù)。
[0166] 圖6圖示了根據(jù)第一實(shí)施例，為了最大化電力生產(chǎn)而進(jìn)行優(yōu)化的已調(diào)整的風(fēng)力渦 輪機(jī)槳距角、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。在該實(shí)施例中，根據(jù)公式（1)通過共同比例因子k。，對圖3 的正常風(fēng)力渦輪機(jī)的理想空氣動(dòng)力學(xué)推力和理想空氣動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行換算。此處該理想空 氣動(dòng)力學(xué)推力系數(shù)和轉(zhuǎn)矩系數(shù)通過因子k c = 0.8進(jìn)行換算，之后控制系統(tǒng)根據(jù)這些已換算 的空氣動(dòng)力學(xué)系數(shù)來調(diào)整理想槳距角、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。
[0167] 圖7圖示了根據(jù)第二實(shí)施例，為了最大化電力生產(chǎn)而進(jìn)行優(yōu)化的已調(diào)整風(fēng)力渦輪 機(jī)槳距角、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。在該實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子半徑通過比例因子k R進(jìn)行換算，來確定 有效轉(zhuǎn)子半徑，該有效轉(zhuǎn)子半徑隨即用于根據(jù)公式(2)換算圖3的正常風(fēng)力渦輪機(jī)的理想空 氣動(dòng)力學(xué)推力和理想空氣動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)矩。此處理想空氣動(dòng)力學(xué)推力系數(shù)和轉(zhuǎn)矩系數(shù)通過因子 kR = 0.92進(jìn)行換算，之后控制系統(tǒng)根據(jù)這些已換算的空氣動(dòng)力學(xué)系數(shù)來調(diào)整理想槳距角、 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。
[0168] 如圖6和圖7的曲線圖所示，這些調(diào)整值（實(shí)線）提供圖3退化風(fēng)力渦輪機(jī)的值（虛 線）的更精準(zhǔn)展現(xiàn)。這使得退化風(fēng)力渦輪機(jī)能夠增加作用于轉(zhuǎn)子的推力，并由此在葉片空氣 動(dòng)力學(xué)性能的逐漸退化期間使電力生產(chǎn)最大化。
[0169]圖8圖示了圖3的正常風(fēng)力渦輪機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)推力系數(shù)關(guān)于誘導(dǎo)因子的函數(shù)曲 線18。如圖8的曲線圖所圖示，該函數(shù)形成了拋物線函數(shù)，其中兩個(gè)不同的a輸入值具有相同 的Ct輸出值。
[0170]圖9圖示了根據(jù)分段函數(shù)，在圖8中所示的空氣動(dòng)力學(xué)推力系數(shù)的修改曲線。在該 實(shí)施例中，空氣動(dòng)力學(xué)推力系數(shù)由第一線段19和第二線段20確定。第一線段19相當(dāng)于圖8的 線段，而第二線段20是圖8的線在預(yù)定點(diǎn)，例如0.4處的切線。這提供了一種單調(diào)函數(shù)，其中 一個(gè)輸入值a具有一個(gè)輸出Ct。
[0171]圖10圖示了圖3的正常風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和退化風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的空氣動(dòng)力學(xué)推力 系數(shù)關(guān)于槳距角和葉尖速比的函數(shù)。圖9圖示的分段函數(shù)用于確定圖10的曲線圖中所示的 空氣動(dòng)力學(xué)推力系數(shù)。然后這兩個(gè)空氣動(dòng)力學(xué)推力系數(shù)用于確定表明理想誘導(dǎo)因子和退化 誘導(dǎo)因子之間關(guān)系的比率，該理想誘導(dǎo)因子例如為干凈風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的，該退化誘導(dǎo)因 子例如為退化風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的。
[0172]圖11圖示了圖3的干凈風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的推力系數(shù)比上退化風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的推 力系數(shù)的比率關(guān)于槳距角和葉尖速比的函數(shù)。圖11所示的比率用于根據(jù)一個(gè)或多個(gè)條件來 確定比例因子ka。
[0173]如圖11的曲線圖所表明，該比率范圍為約0.7至約0.84。隨著風(fēng)速從切入風(fēng)速增加 至切出風(fēng)速，該比率也從下端值增加至上端值。
[0174]圖12圖示了根據(jù)第三實(shí)施例，為了最大化電力生產(chǎn)而進(jìn)行優(yōu)化的已調(diào)整風(fēng)力渦輪 機(jī)槳距角、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。在該實(shí)施例中，根據(jù)一個(gè)或多個(gè)條件，基于圖11所示的比率 確定比例因子ka。圖3的正常風(fēng)力渦輪機(jī)的理想誘導(dǎo)因子通過此比例因子進(jìn)行換算，其隨即 用于換算空氣動(dòng)力學(xué)系數(shù)。
[0175] 用圖9的誘導(dǎo)因子和這個(gè)比例因子ka，根據(jù)公式(4)，對圖3的正常風(fēng)力渦輪機(jī)的理 想空氣動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)矩系數(shù)進(jìn)行換算。此處理想空氣動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)矩系數(shù)通過因子k a = 0.72進(jìn)行換 算。
[0176] 如圖12所示，這些調(diào)整值(實(shí)線）提供了圖3的退化風(fēng)力渦輪機(jī)的值(虛線）的更精 準(zhǔn)展現(xiàn)。此外，用公式(3)換算理想空氣動(dòng)力學(xué)系數(shù)意味著:相比起圖6的調(diào)整值和優(yōu)化值， 能夠更準(zhǔn)確地得到圖3的退化風(fēng)力渦輪機(jī)的實(shí)際空氣動(dòng)力學(xué)性能。
[0177] 圖13圖示了比例因子估算器模塊14的示范性第一實(shí)施例的框圖。在該實(shí)施例中， 估算器模塊14包括第一數(shù)學(xué)模型21和第二數(shù)學(xué)模型22。第一模型21和第二模型22確定了風(fēng) 力渦輪機(jī)控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間表示。在第一模型21中，當(dāng)前的一組控制信號(hào)17用作控制矢 量，當(dāng)前的一組測量值23,例如運(yùn)行參數(shù)，用作狀態(tài)矢量。第一模型21基于該控制矢量和狀 態(tài)矢量預(yù)測出風(fēng)力渦輪機(jī)控制系統(tǒng)的下一狀態(tài)。然后第二模型22將這個(gè)預(yù)測狀態(tài)轉(zhuǎn)化為預(yù) 測的下一組測量值24。
[0178] 然后在下一個(gè)時(shí)間周期得到新一組測量值9。該周期的預(yù)測的一組測量值24與新 的一組測量值9 一起傳送至比較儀，用于確定這兩組測量值9、24之間的偏差。校正器25確定 增加量，用于基于這個(gè)偏差校正預(yù)測，該偏差傳送回第一模型21。然后該第一模型21使用這 個(gè)增加量來校正下一預(yù)測狀態(tài)。
[0179] 最終，根據(jù)上述的公式（1)、（2)、（3)或（4)，估算器模塊14基于測量的多組運(yùn)行參 數(shù)9來計(jì)算比例因子16。然后在下一周期重復(fù)該過程。
[0180] 圖14圖示了控制系統(tǒng)8的示范性第一實(shí)施例的框圖。在這個(gè)實(shí)施例中，圖13的估算 器模塊14進(jìn)一步確定均勻作用在轉(zhuǎn)子上估算風(fēng)速26。比例因子16和風(fēng)速26傳送至控制模塊 15。
[0181] 控制模塊15包括運(yùn)行點(diǎn)優(yōu)化器27和槳距控制器28。運(yùn)行點(diǎn)優(yōu)化器27基于接收到的 比例因子16換算正常風(fēng)力渦輪機(jī)的理想空氣動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)矩系數(shù)。為了最大化電力生產(chǎn)，運(yùn)行 點(diǎn)優(yōu)化器27進(jìn)一步基于該已換算的空氣動(dòng)力學(xué)系數(shù)，調(diào)整這些控制信號(hào)17的值。這些已調(diào) 整的控制信號(hào)17可包括槳距控制信號(hào)29、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制信號(hào)11和轉(zhuǎn)速控制信號(hào)30。槳距 控制器28將這些控制信號(hào)11、29、30用作參考點(diǎn)，來控制風(fēng)力渦輪機(jī)葉片3的變槳距。該槳距 控制器28基于風(fēng)速26、比例因子16以及可選擇的當(dāng)前轉(zhuǎn)速來確定槳距控制信號(hào)12。
[0182] 圖15圖示了控制系統(tǒng)8的示范性第二實(shí)施例的框圖。最初，當(dāng)前比例因子的固定比 例因子輸入估算器模塊14。之前的一組測量運(yùn)行參數(shù)輸入控制模塊。
[0183] 然后估算器模塊通過將當(dāng)前比例因子與固定比例因子相加，來計(jì)算測試比例因 子。然后將此測試比例因子傳送至控制模塊，該控制模塊如上所述換算空氣動(dòng)力學(xué)系數(shù)，并 基于這些已換算的空氣動(dòng)力學(xué)系數(shù)來確定優(yōu)化的控制信號(hào)。然后測量新一組運(yùn)行參數(shù)，并 將其傳送至控制模塊?？刂颇K相對之前測量的一組運(yùn)行參數(shù)來分析當(dāng)前測量的一組運(yùn)行 參數(shù)，以確定是否在至少一個(gè)運(yùn)行參數(shù)中存在改進(jìn)。如果沒有檢測到改進(jìn)，該固定比例因子 無效，同時(shí)當(dāng)前測試比例因子不變。如果檢測到有改進(jìn)，該測試比例因子存儲(chǔ)為當(dāng)前比例因 子，并且當(dāng)前一組運(yùn)行參數(shù)存作之前一組運(yùn)行參數(shù)。最終，重復(fù)該過程。
[0184] 本發(fā)明不限于本文所示實(shí)施例或所述實(shí)施例，在不脫離專利權(quán)利要求所述的本發(fā) 明范圍的情況下，可以進(jìn)行改變或調(diào)整。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 用于控制風(fēng)力渦輪機(jī)（1)運(yùn)行的方法，所述風(fēng)力渦輪機(jī)（1)包括至少兩個(gè)可旋轉(zhuǎn)地連 接至發(fā)電機(jī)(5)的可變槳距風(fēng)力渦輪機(jī)葉片(3)，所述方法包括以下步驟： 通過一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)（17)，運(yùn)行風(fēng)力渦輪機(jī)(1)以產(chǎn)生電力輸出， 測量風(fēng)力渦輪機(jī)(1)的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)行參數(shù)(9)， 基于測得的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)行參數(shù)(9)確定退化值，其中所述退化值表示風(fēng)力渦輪機(jī)葉 片(3)的空氣動(dòng)力學(xué)性能的退化， 通過基于退化值調(diào)節(jié)至少一個(gè)控制信號(hào)（17)，來調(diào)整風(fēng)力渦輪機(jī)（1)的運(yùn)行，以使功率 輸出最大化，其特征在于， 調(diào)節(jié)至少一個(gè)控制信號(hào)（17)的步驟包括基于確定退化值的比例因子（16)，換算至少一 個(gè)控制參數(shù)，其中所述控制參數(shù)表示風(fēng)力渦輪機(jī)葉片(3)在正常狀態(tài)下的空氣動(dòng)力學(xué)性能。2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述控制參數(shù)選自下列中的至少一個(gè)： 空氣動(dòng)力學(xué)功率系數(shù)(CP)、 空氣動(dòng)力學(xué)推力系數(shù)(Ct)、 空氣動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)矩系數(shù)(Cq)、 空氣動(dòng)力學(xué)誘導(dǎo)因子(a)、或 轉(zhuǎn)子半徑(R)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于，空氣動(dòng)力學(xué)功率系數(shù)(CP)、空氣動(dòng)力學(xué)推力系數(shù) (Ct)和空氣動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)矩系數(shù)(C q)中的至少兩個(gè)基于共同比例因子(k。)進(jìn)行換算。4. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括估算均勻作用于風(fēng)力渦輪 機(jī)葉片(3)上的風(fēng)速(26)的步驟。5. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述調(diào)整風(fēng)力渦輪機(jī)（1)的運(yùn)行的步驟包括至 少基于估算的風(fēng)速（26)或退化值，至少調(diào)整槳距控制信號(hào)（29)或發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制信號(hào) (11)〇6. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，確定退化值的步驟包括基于當(dāng)前組的控制信號(hào) (17)和至少第二組的運(yùn)行參數(shù)(9)，預(yù)測第一組(24)運(yùn)行參數(shù)(9)。7. 根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于，確定退化值的步驟進(jìn)一步包括確定當(dāng)前測量的 一組(23)的運(yùn)行參數(shù)(9)和第一組(24)運(yùn)行參數(shù)(9)之間的偏差，以及基于所述偏差校正隨 后第三組的運(yùn)行參數(shù)(9)。8. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟： 通過將第一比例因子與第二比例因子相加，計(jì)算測試比例因子， 基于所述測試比例因子換算至少一個(gè)控制參數(shù)， 測量第一組的運(yùn)行參數(shù)(9)， 通過將第一組的運(yùn)行參數(shù)(9)對比第二組的運(yùn)行參數(shù)(9)，評估第一組的運(yùn)行參數(shù)(9)， 以檢測第一組中是否有至少一個(gè)控制參數(shù)相較第二組中相應(yīng)控制參數(shù)具有改進(jìn)值，以及 如果有檢測到改進(jìn)，將所述測試比例因子存儲(chǔ)為第二比例因子，或者 如果沒有檢測到改進(jìn)，所述第一比例因子的值無效。 9 · 一種風(fēng)力渦輪機(jī)（1)，所述風(fēng)力渦輪機(jī)（1)包括風(fēng)力渦輪機(jī)塔架(2)、發(fā)電機(jī)(5)、轉(zhuǎn)子 和控制系統(tǒng)(8)，所述發(fā)電機(jī)(5)設(shè)置在所述風(fēng)力渦輪機(jī)塔架(2)頂部，例如在機(jī)艙中，所述 轉(zhuǎn)子具有至少兩片可旋轉(zhuǎn)地連接至所述發(fā)電機(jī)(5)的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片（3)，所述控制系統(tǒng) (8) 基于一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)（17)控制風(fēng)力渦輪機(jī)（1)的運(yùn)行，其中所述控制系統(tǒng)(8)確定 表示風(fēng)力渦輪機(jī)葉片（3)的空氣動(dòng)力學(xué)性能退化的退化值，并基于所述退化值調(diào)整所述風(fēng) 力渦輪機(jī)（1)的運(yùn)行，其特征在于，所述退化值為比例因子（16)，并且所述控制系統(tǒng)(8)基于 所述比例因子（16)來換算至少一個(gè)控制參數(shù)，所述控制參數(shù)表示風(fēng)力渦輪機(jī)葉片(3)在正 常狀態(tài)下的空氣動(dòng)力學(xué)性能。10. 根據(jù)權(quán)利要求9的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)（8)包括估算器模塊 (14)，所述估算器模塊（14)基于當(dāng)前的一組控制信號(hào)（17)和至少第二組的運(yùn)行參數(shù)(9)，預(yù) 測第一組(24)的運(yùn)行參數(shù)(9)。11. 根據(jù)權(quán)利要求10的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，所述估算器模塊（14)進(jìn)一步基于當(dāng)前 測量的一組(23)運(yùn)行參數(shù)(9)和第一組(24)的運(yùn)行參數(shù)(9)之間的偏差，校正隨后第三組的 運(yùn)行參數(shù)(9)。12. 根據(jù)權(quán)利要求9的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)（8)包括估算器模塊 (14)，所述估測器模塊（14)通過將第一比例因子與第二比例因子相加來計(jì)算測試比例因 子，其中所述控制系統(tǒng)（8)進(jìn)一步相對第二組的運(yùn)行參數(shù)（9)，來評估第一組的運(yùn)行參數(shù) (9) ，以檢測第一組中是否有至少一個(gè)控制參數(shù)相較第二組中的相應(yīng)控制參數(shù)具有改進(jìn)值。13. 根據(jù)權(quán)利要求9的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，相對所述風(fēng)力渦輪機(jī)（1)設(shè)置至少一個(gè) 傳感器單元(7)，其中所述至少一個(gè)傳感器單元(7)直接或間接測量風(fēng)力渦輪機(jī)塔架(2)的 加速度。14. 根據(jù)權(quán)利要求13的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，所述至少一個(gè)傳感器單元(7)為位置 傳感器或傾斜傳感器。15. -種包括一個(gè)或多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)（1)的風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)風(fēng)力渦 輪機(jī)包括控制這個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)（1)運(yùn)行的本地控制系統(tǒng)，其中每個(gè)本地控制系統(tǒng)與遠(yuǎn)程控 制系統(tǒng)遠(yuǎn)程通訊，其中所述遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)的方法，調(diào)整一個(gè)或 多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)中的至少一個(gè)的運(yùn)行。
【文檔編號(hào)】F03D7/04GK106089578SQ201610270968
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年4月27日 公開號(hào)201610270968.5, CN 106089578 A, CN 106089578A, CN 201610270968, CN-A-106089578, CN106089578 A, CN106089578A, CN201610270968, CN201610270968.5
【發(fā)明人】基奇納·克拉克·威爾遜, 張鋒, 陳林, 孫毓平
【申請人】遠(yuǎn)景能源（江蘇）有限公司