[发明专利]用于风力涡轮机的功率提升

说明书

一种控制风力涡轮机（1）的方法包括根据表示风力涡轮机（1）的提升水平的提升操作函数（110、120、130）将风力涡轮机的输出功率提升到风力涡轮机的标称功率（Pw）以上的步骤。该提升操作函数（110、120、130）至少在操作变量的第一阈值（Tv1、Tv1'、Tv1”）值和第二阈值（Tv2、Tv2'）之间是操作变量的渐增函数。

技术领域

本发明涉及用于对操作功率进行功率提升或增加到风力涡轮机的标称功率以上的风力涡轮机的控制。

技术背景

风力涡轮机可以提供功率提升，即，存在将功率增加到超过标称功率值的可能性。转速与功率一起增加。提升是可配置的，并且可以默认设置为标称功率的5%。如果发电机和转换器容量对此允许，则功率提升可以增加到更高的数量，例如标称功率的10%。这种过容量可以例如用于在强风时提升功率。

根据可能的已知实施方式，当桨距角（pitch angle）和风速达到了预定阈值以上时，功率提升在功率产生中是逐步增加。这样做是为了确保：在大多数极端负载驱动部件设计的情况下，在额定风力下不提升功率。通过首先不在额定风力下而是刚刚在负载已经降低所处的风力以上进行提升，极端负载不会由于附加的速度和功率产生而增加到其设计水平以上。功率输出中的离散跳变确定两个主要问题：

如果提升百分比改变，则提升所应用的桨距角也必须被适配。例如，如果在偏离最佳桨距6度处可以实现5%的功率提升，则在偏离最佳桨距12度的桨距角下仅可以应用10%的提升。通过延迟提升阈值，损失大量功率；

当应用提升时，涡轮机叶片迎风稍微变桨距（pitch），以平衡所提取的电功率的增加与所提取的风力。这种额外的桨距行程不是必需的，并且由于高负载，它会大大增加风力涡轮机部件（例如桨距轴承）中的累积结构损坏。

发明内容

本发明的范围是提供一种用于控制风力涡轮机的控制方法和电路，以便优化提升的功率，从而导致增加的年发电量（AEP），而与风力分布无关并且不超过叶片、塔架和其他结构风力涡轮机部件的极端结构容量。

这个范围由根据独立权利要求的主题来满足。本发明的有利实施例由从属权利要求来描述。

根据本发明的第一方面，提供一种控制风力涡轮机的方法，该方法包括根据表示风力涡轮机的提升水平的提升操作函数而将风力涡轮机的输出功率提升到风力涡轮机的标称功率以上的步骤，所述提升操作函数至少在操作变量的第一阈值和第二阈值之间是操作变量的渐增（crescent）函数。

根据本发明的第二方面，提供一种用于风力涡轮机的控制器，该控制器包括提升电路用于根据表示风力涡轮机的提升水平的提升操作函数而将风力涡轮机的输出功率提升到风力涡轮机的标称功率以上。提升操作函数至少在操作变量的第一阈值和第二阈值之间是操作变量的渐增函数，提升电路接收以下各项作为输入：

启用标准命令，

期望的桨距角，和

期望的功率参考，

提升电路产生以下各项作为输出：

桨距参考，和

表示风力涡轮机的提升水平的提升功率参考。

在本发明的上下文中，“提升电路”可以被实现为：硬件电路和/或可编程逻辑电路，被配置和被布置用于实现指定的操作/活动。在可能的实施例中，可编程电路可以包括被编程为执行一组（或多组）指令（和/或配置数据）的一个或多个计算机电路。指令（和/或配置数据）可以是以存储在存储器中并可从存储器访问的固件或软件的形式。“提升电路”可以是风力涡轮机的控制器的一部分。

根据本发明的实施例，提升操作函数至少在第一阈值和第二阈值之间是操作变量的线性函数。提升操作函数可以在操作变量的第二阈值和第三阈值之间是常数。提升操作函数可以在操作变量的第三阈值和第四阈值之间是渐减的。

根据本发明的实施例，在风速的第一阈值和第二阈值之间，以恒定桨距限定提升操作函数。当速度和功率增加时保持桨距角恒定降低了桨距轴承损坏。