[发明专利]用于风力涡轮机的前馈控制的方法及系统

说明书

一种用于风力涡轮机的约束控制的方法包括接收相应于风力涡轮机的多个运行参数。多个运行参数包括风预览参数和多个约束参数。该方法此外包括基于多个运行参数和风预览模型生成对于多个约束参数中的至少一个约束参数的相应于未来时刻的约束参数估计。该方法还包括基于约束参数估计来预测相应于至少一个约束参数的极端事件。该方法包括确定相应于在多个风力涡轮机控制参数中的风力涡轮机控制参数的控制参数值。该方法还包括基于控制参数值使用前馈控制技术运行风力涡轮机以规避极端事件。

技术领域

本说明书的实施例大体上涉及一种用于控制风力涡轮机(wind turbine)的系统及方法，并且更具体地涉及基于预测的极端事件用于风力涡轮机的前馈控制(feedforwardcontrol)的系统及方法。

背景技术

设计成向电网提供电能的风力涡轮机作为可再生能量生成源日益变得重要，且风力涡轮机技术日益应用于大规模发电应用。最大化能量输出同时最小化在变化的风况(wind condition)中的风力涡轮机上的负载是在风能利用中存在的挑战。

典型地，风力涡轮机包括安装在定位在塔架(tower)的顶部上的壳体上的至少一个转子。另外，转子包括一个或多个叶片。转子叶片将风能转变成旋转能，其驱动可操作地联接到转子的发电机。在某些条件例如风速提高或风力涡轮机构件故障下，风力涡轮机的转子可比在正常条件下旋转更快。不能及时实施控制措施可导致转子继续加速，直到内部力引起在风力涡轮机中的不稳定，大体上称为超速(over-speeding)。类似地，其它风力涡轮机设计参数例如推力和塔架负载可在风力涡轮机的运行期间超过极限设计约束。

目前，为了避免违反极限设计约束，现代的风力涡轮机具有用于监测风力涡轮机约束的并且控制风力涡轮机参数例如桨距角(pitch angle)、偏航角(yaw angle)和转矩的机构。大多数现代风力涡轮机具有可变桨距叶片(pitchable blade)，其用作主制动机构。此外，一些风力涡轮机还包括规避超速状态的制动系统。例如，风力涡轮机可包括盘制动器以促进停止风力涡轮机转子抵抗全部风转矩，和/或储存能量源(例如液压蓄能器或电容器)以允许在电力故障期间制动。

然而，在阵风期间，风速上升可比叶片变桨距更快，发电机可经历反转矩(countertorque)的损失，或风力涡轮机可经历不能旋转转子叶片中的一个或多个来改变空气阻力。在此类事件期间，存在超速的可能性。制动技术可用于规避违反速度约束。令人遗憾的是，积极的制动可导致风力涡轮机的机械加载。

发明内容

根据本说明书的一个方面，提出了一种用于风力涡轮机的约束控制的方法。该方法包括接收相应于风力涡轮机的多个运行参数，其中风力涡轮机在约束参数空间中运行，且由多个风力涡轮机控制参数控制，且其中多个运行参数包括风预览参数和多个约束参数。该方法还包括基于多个运行参数和风预览模型生成对于在多个约束参数中的至少一个约束参数的相应于未来时刻的约束参数估计。此外，该方法包括基于约束参数估计来预测相应于至少一个约束参数的极端事件。此外，该方法包括确定相应于在多个风力涡轮机控制参数中的风力涡轮机控制参数的控制参数值。该方法还包括基于控制参数值使用前馈控制技术运行风力涡轮机以规避极端事件。还提出了包括一个或多个有形介质的非瞬时性计算机可读介质，其中一个或多个有形介质包括适于执行用于风力涡轮机的约束控制的方法的代码。