[发明专利]风力涡轮机的音调发射控制

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于控制风力涡轮机中的音调噪声发射(emission)的系统。 本发明进一步涉及包括该系统的风力发电系统。

背景技术

近年来，风力发电系统作为能源已经越来越重要。在许多国家，由于适合 经济运作的区域相对贫乏，越来越多的风力发电系统被定位在居住区附近。由 于风力发电系统中的风力涡轮机的运转引起噪声，所以这导致各种问题，诸如 来自邻里的抵抗等。多种因素贡献于这种系统的整体噪声发射，其中之一是通 过移动机械部件引起的音调发射。这些部件可能例如是发电机或易于以谐振频 率进行谐振的传动系统的其它部件。变速箱是公知的音调发射源，这主要是由 于齿啮合频率的出现。传动系统中的机械部件的音调发射特性取决于多种因素， 这些因素中的一些几乎不是制造商能影响的。常常，提高风力涡轮机的音调发 射特征的唯一可能性就是调换(exchange)噪声发生部件，例如变速箱或发电机。 然而，对于所有者来说，由于停工期、调换费用以及新设备费用导致了高成本。 因此，需要的是减少风力发电系统引起的音调发射的有成本效益的措施。

用于减少风力发电系统的噪声发射的方法已进行了长时间的讨论。例如， 曾建议通过系统的速度/转矩控制来减少由叶片引起的气动噪声，以便在一定时 间间隔期间(例如在夜间)保持涡轮转速低。其它已建议在风电场中个别地降 低风力涡轮机的速度/转矩，以便获得系统的最高总体性能，同时避免风力涡轮 机的一部分以显著高于所有涡轮的平均速度的速度运转。速度/转矩控制应用的 另一例子虽然不涉及降噪，但是是快速操纵风力涡轮机通过通常引起风力涡轮 机塔架低频共振的转子速度范围从而避免结构破坏的提议。

发明内容

鉴于上述内容，提供一种用于降低风力涡轮机的音调噪声发射的系统。

在本发明的第一方面，提供一种风力涡轮机降噪系统，该系统包括至少一 个声传感器、检测单元和控制单元，所述至少一个声传感器提供信号并适于附 着到风力涡轮机。检测单元适于接收来自传感器的传感器信号并适于检测传感 器信号中的音调分量。控制单元适于接收来自检测单元的输入并适于依据音调 分量的振幅来控制至少一个风力涡轮机控制参数，以便降低振幅。

在下文中，“音调发射”或“音调分量”这样的表述都被用于声发射，该声发 射的特征通常在于它们基本上包括一个或几个基频。而且，与统计噪声相对， 音调分量展现出基本上周期性的特性。这些音调分量的特征在于其主频率。音 调发射或分量主要由机械系统中的周期性振荡或相互作用引起。

本发明考虑到有效避免风力涡轮机引起的音调发射。特别有用的是，降低 变速箱的齿啮合效应引起的音调发射。因此，可能将传动系统(或者特别是变 速箱)引起的音调发射最小化，而无需耗时和/或高成本地操作系统，诸如调换 变速箱、发电机等等。

在本发明的其它方面，提供一种包括降低音调噪声发射的系统的风力涡轮 机，该降低音调噪声发射的系统包括至少一个声传感器、检测单元和控制单元， 所述至少一个声传感器提供信号并且适于附着到所述风力涡轮机。检测单元适 于接收来自所述传感器的传感器信号并适于检测传感器信号中的音调分量，而 控制单元适于接收来自检测单元的输入并适于依据音调分量的振幅来控制至少 一个风力涡轮机操作参数，以便降低振幅。

在本发明的第三方面，提供一种降低风力涡轮机的音调噪声发射的方法， 该方法包括以下步骤：监测风力涡轮机的声发射，检测所述声发射中的音调分 量，以及如果音调分量的振幅超过预定水平，则控制所述风力涡轮机的至少一 个操作参数，以便减小音调分量的振幅。

本发明的其它方面、优点和特征通过从属权利要求、说明书和附图是明显 的。

可能在任何风力发电系统中使用本发明的系统。

附图说明

对于本领域普通技术人员来说，本发明的全面的和能够实现的公开内容(包 括其最佳方式)更特别地通过以下的说明(包括参考附图)被阐述，其中：

图1是一种类型的风力涡轮机的示意图。

图2是根据本发明实施例的降低风力涡轮机的音调发射的系统的示意图。

图3是根据本发明的另一实施例的降低风力涡轮机的音调发射的系统的示 意图。

图4是根据本发明的实施例的降低风力涡轮机的音调发射的方法的图。

具体实施方式