[发明专利]控制风力涡轮机运行的方法、控制系统和风力涡轮机

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制风力涡轮机运行的方法和控制系统，以及一种具有该控制系统的风力涡轮机。

背景技术

如今，风力涡轮机作为环境友好、相对廉价的可替代能源，受到广泛关注。因此，人们在研发可靠高效的风力涡轮机方面付出了很大的努力。

通常，一台风力涡轮机包括一个具有多叶片的机头。机头被安装在机舱上，机舱位于构架顶端或圆筒形塔顶。公用级别的风力涡轮机(比如为输电网提供电力的风力涡轮机)具有较大的机头(比如长度大于或等于30米)。另外，风力涡轮机通常被安装在至少60米高的塔上。机头上的叶片把风能转换成转动力矩或转动力，以驱动通过变速箱旋转连接在机头上的发电机。变速箱增加原本较慢的涡轮机头的转速，将机械能有效转化为电能，并提供给输电网。发电机的功率输出随风速增大而增大，直到达到额定功率和/或发电机转速达到额定转速为止。

正常运行时，具有复杂控制系统的风力涡轮机能保持稳定的速度和功率。风力涡轮机控制系统的最初设计使用例如IEC 61400的标准。该标准控制系统典型地根据标准的环境情况来控制，并不能涵盖风力涡轮机安装的地点的所有环境情况。

因此，有必要提供一种用于解决上述问题的解决方案。

发明内容

本发明的一个方面在于提供一种控制风力涡轮机运行的方法。该方法包括：确定所述风力涡轮机所在位置的空气密度；获得风力涡轮机所在位置的风速；至少部分根据所述风速估算湍流强度；根据所述空气密度和所述估算的湍流强度确定增强因子；根据所述风力涡轮机的额定运行参数和所述增强因子确定至少一个控制参数；及至少部分根据所述控制参数来控制风力涡轮机。

本发明的另一个方面在于提供一种控制风力涡轮机运行的控制系统。该控制系统包括：空气密度确定单元，用来确定所述风力涡轮机所在位置的空气密度；风速获得单元，用来获得风力涡轮机所在位置的风速；湍流强度估算单元，用来至少部分根据所述风速估算湍流强度；增强因子确定单元，用来根据所述空气密度和所述估算的湍流强度确定增强因子；运行控制单元，用来根据所述风力涡轮机的额定运行参数和所述增强因子确定至少一个控制参数，来至少部分根据所述控制参数来控制风力涡轮机。

本发明的另一个方面在于提供一种风力涡轮机。该风力涡轮机包括：机舱；机头，连接于机舱且可相对于机舱旋转；控制系统，用来确定所述风力涡轮机所在位置的空气密度；获得风力涡轮机所在位置的风速；至少部分根据所述风速估算湍流强度；根据所述空气密度和所述估算的湍流强度确定增强因子；及根据所述风力涡轮机的额定运行参数和所述增强因子确定至少一个控制参数；及发电机，安装在机舱内并且与控制系统相连，所述发电机至少部分根据所述控制参数运行。

附图说明

通过结合附图对于本发明的实施方式进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1所示为本发明风力涡轮机的一个实施例的透视图；

图2所示为本发明风力涡轮机的一部分的一个实施例的局部剖视图；

图3所示为本发明风力涡轮机的一个实施例的原理框图；

图4所示为本发明风力涡轮机控制系统的处理器的一个实施例的原理框图；

图5所示为本发明控制风力涡轮机运行的方法的一个实施例的流程图；及

图6所示为图5中确定增强因子的步骤的子流程图。

具体实施方式

为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本发明所要求保护的主题，下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。在以下对这些具体实施方式的详细描述中，本说明书对一些公知的功能或构造不做详细描述以避免不必要的细节而影响到本发明的披露。

除非另作定义，本权利要求书和说明书中所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书以及权利要求书中所使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“具有”等类似的词语意指出现在“包括”或者“具有”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“具有”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。