[发明专利]用于操作可变速度风力涡轮机的方法和风力涡轮机

说明书

技术领域

本发明涉及操作具有可变速度转子、控制系统和安全系统的风力涡轮机的方法，以及这种风力涡轮机。

背景技术

“Germanischer Lloyd”GL Wind 2003第1部分第2章(2.2控制系统和安全系统)的“guideline for the certification of wind turbines”定义了可变速度风力涡轮机的控制系统和安全系统必须满足的要求，其全部内容通过引用被包含于此。例如，在该指南中说到尽可能无故障并且无负荷地高效且安全地运行风力涡轮机是控制系统的任务。为此，该方法的逻辑被转移到在控制系统中工作的闭环或者开环控制。关于安全系统，定义了它是相对于控制系统具有逻辑优先权的系统，其在与安全性相关的限制值被超过以后或者如果控制系统不能保持电厂处于其正常工作范围时做出反应。关于转子的转动速度，GL指南定义了最小运行速度n₁和最大运行速度n₃，在正常工作条件下转动速度应该在二者之间。此外，定义了切断速度n₄；这是使得有必要立刻通过控制系统切断风力涡轮机的转动速度。切断速度n₄必须区别于激活速度n_a。此激活速度是必须立刻发生安全系统的激活的转动速度。指南就此进一步规定了激活安全系统的限制值必须被定义成使得构建风力涡轮机所基于的值不被超过并且电厂不受危害，而且使控制系统在正常工作条件下不受安全系统不必要地干扰。其他指南，例如IEC61400第1部分，设计要求(IEC 61400-1：2005)规定了类似的安全要求，其全部内容通过引用被包含于此。

从US2009224543A1已知一种用于操作风电厂的方法，其全部内容通过引用被包含于此。该方法已知两个工作模式，它们通过风电厂的不同制动行为区分。在第一工作模式中，当超过转子的转动速度时，开始转子的制动过程，该转动速度处于第一转动速度阈值之上。在第二工作模式中，当超过了小于第一工作模式的转动速度阈值的第二转动速度阈值时，和/或当在第一和/或第二工作模式中存在大于转子加速度阈值的转子加速度时，开始制动过程。

从US2009295161A1，已知一种用于操作具有控制系统和安全系统的风力涡轮机的方法，其全部内容通过引用被包含于此，其中，在出现故障信号以后通过以小于8.5度/秒的平均叶片桨距调整速度调整至少一个转子叶片的叶片桨距角，发生转子的制动。然后，一旦转子的转动速度超过可预先定义的第一转动速度限制，就由机械制动系统执行转子的制动。安全系统被设计成使得一旦转子的转动速度超过大于第一转动速度限制的可预先定义的第二转动速度限制，其就被激活。为此，第二转动速度限制被选择成使得当风力涡轮机在运转时，即使在发电机卸载加上具有小于3个月一次的发生概率的极端阵风以后，安全系统也不被激活。此外，这个文档也提到了安全系统以甚至能够针对控制系统功能对其进行监测的安全监测为特点。

从US2010013227A1，已知一种风力涡轮机和操作它的方法，其全部内容通过引用被包含于此，其中，提供了对被超过的安全限制做出响应或者在控制系统失去对风力涡轮机的控制的情况下做出响应的安全系统。

从EP1764664A2，已知一种用于风力涡轮机的安全装备，其全部内容通过引用被包含于此，其中，当单独的限制被超过时，安全链的激活不被选择性地执行，但是其可以通过保护设备在逻辑上组合多个固定的限制值以便激活安全链。

从Siegfried Heier，由Rachel Waddington翻译的“Grid Integration of Wind Energy Conversion Systems”，John Wiley & Sons，Ltd.，第二版，其全部内容通过引用被包含于此，从5.6.2.3章已知在风力涡轮机满载时，即在额定范围以上的速度，通过调整叶片桨距角把转动速度保持在可控制范围内。调节储备允许对转动速度的增加的延迟反应。尽管如此，在转动速度增加到最高可允许运转速度的情况下，例如在额定值10％以上，开始故障关机。在尽管有控制系统的干预但转子仍转动太快并到达激活速度的情况下，安全系统必须行动以限制转动速度。安全系统的干预立刻导致故障关机。

发明内容

本发明的目的是提供一种其中风力涡轮机的负荷被减小并且避免了安全系统的不必要激活的风力涡轮机和操作风力涡轮机的方法。