专利名称：风力涡轮机和相关的控制方法
技术领域：
本发明涉及一种风力涡轮机和一种控制该风力涡轮机的方法，特别地，涉及一种控制风力涡轮机以减小该风力涡轮机在极端风力条件下经受的最大载荷的方法。
背景技术：
风力涡轮机通常可位于具有相对可预料的风力模式的 区域，例如，风速在约15-25m/s之间变化。然而，在暴风雨条件下，风速通常可达到能够损坏风力涡轮机结构的极端水平。例如，离岸风力涡轮机设施可能经受台风或飓风条件，其中，阵风中的风速可超过70m/s。高风速意味着，用于设立在容易受极端风力条件影响的场所的风力涡轮机必须用坚固材料和/或额外地加强件来建造，以抵御在该种区域内的可能的高风力的影响，并且恰当地设计以用于谈及的位置上。进一步，阵风中的高风速可导致风力涡轮机结构组件中的明显的疲劳载荷，该疲劳载荷可导致风力涡轮机结构上的额外的磨损。因此，有益的是，找到降低极端风力条件对风力涡轮机影响的方法。公开号No. 0709571的欧洲专利申请描述了一种双叶片部分变桨风力涡轮机，其降低极端风力条件的影响。该涡轮机包括具有内叶片段和外叶片段的第一和第二转子叶片，外叶片段可相对于内叶片段俯仰。高风力中，转子叶片大致水平对齐停置，并且俯仰第一叶片的外叶片段，以与第一叶片的内叶片段成90度的角度,而第二叶片的外叶片段未俯仰。释放方位角和偏航制动，并且当包括第一和第二转子叶片的转子结构暴露于高风力时，其用作风向标。因此，转子绕偏航轴移动，使得第一转子叶片的尖端直接指向迎面而来的风，从而呈现出减小的表面区域，风作用在对着该表面区域上。在高风力条件下，该减小的表面区域导致涡轮机上的减小的力，并且导致风力涡轮机结构中的减小的载荷。然而，该方案中存在若干问题。例如，在相对小的风力涡轮机或精确平衡的风力涡轮机的情况下，由于涡轮机处的风向的微小变化，随着转子叶片不断地旋转运动，偏航系统中可能有过多的磨损。这种不断地旋转可磨损风力涡轮机偏航系统中的齿轮等等，需要及早维修和/或更换。可选择地，相对大的风力涡轮机情形下，也就是，涡轮机的偏航的转动惯量相对大，风向标(也就是转子叶片)将不会转动，直至风力超过足以克服转子叶片的偏航惯量的风速。因此，极端风力条件下，风力在一段时期可进入平稳期，该平稳期内，风速降低至需要偏航转子叶片的水平以下。如果风向在平稳期内变化，并且风力水平随后急剧上升，例如，以阵风的形式，极端风力的全部的力可影响转子叶片大部分的表面区域，导致风力涡轮机结构经受最大的载荷。同样，美国专利文献US 2009/0081041A1描述了一种方案，其中，在叶片调整设备的故障期中，风力涡轮机转子位于休止位置。该休止位置优选地与风向成90度，并且通过激活风力涡轮机的方位驱动器，机舱位置可根据风向的变化调整。然而，该文献未公开任何用于决定何时调整机舱位置的方法，而是对风向的每个小变化进行机舱位置的完全矫正，这会导致如上所述的偏航系统中的过多的磨损。
本发明的目的是，提供一种风力涡轮机和相关的控制方法，其在导致了极端载荷的高风速下提供了改进的性能，并且其克服了以上问题。
发明内容
因此，提供一种控制方法，用于减小双叶片风力涡轮机在极端风力条件下经受的最大载荷，该风力涡轮机包括塔架、位于所述塔架顶部的机舱、可转动的安装于所述机舱处的转子轮毂、通过转轴联接于所述转子轮毂的发电机、一对设于所述转子轮毂上的至少35米长的风力涡轮机叶片以及联接于所述机舱的偏航系统，该方法包括以下步骤在极端风力条件的情况下，使得所述转子叶片大致水平对齐；对齐所述转子叶片，使得一个所述转子叶片的尖端面向风，以减小所述转子叶片经受的极端风力载荷，其中，所述对齐步骤包括通过启动所述偏航系统，主动偏航所述机舱和所述转子轮毂； 探测所述涡轮机处的风向，其中，所述对齐步骤基于所述探测的风向；探测所述转子叶片的所述尖端的当前方向，其中，当所述探测的尖端方向和所述探测的风向之间的差值超出临界误差值时，执行所述对齐步骤；其特征在于，所述方法包括探测涡轮机处的当前风速的步骤，其中，所述临界误差值基于所述风力涡轮机处的探测的风速而选择。由于转子叶片与风向对齐，使得转子叶片的一个尖端面向迎面而来的风，这减小了极端风力作用的表面区域，从而减小了涡轮机结构经受的极端载荷的大小。通过主动偏航转子叶片至风中，使得在这种极端风力条件下，提供了对风力涡轮机更大的控制，允许转子叶片对齐和偏航基于风力涡轮机处的当前条件操纵。这种主动偏航确保了用于所有尺寸的风力涡轮机的风力涡轮机叶片的精确对齐。所述方法进一步包括探测所述风力涡轮机处的风向的步骤，其中，所述对齐步骤基于所述探测的风向。通过探测涡轮机处的当前风向，转子叶片可精确地与风向对齐，以减小面向风的叶片的表面区域，从而减小风力涡轮机结构经受的载荷大小。所述方法还包括探测所述转子叶片的所述尖端的当前方向的步骤，其中，当所述探测的尖端方向和所述探测的风向之间的差值超出临界误差值时，执行所述对齐步骤。虽然风可以说是来自于特定的大致方向(例如，西南向)，但实际上，风几乎不断地在该大致风向周围的方向变化(例如，大约3-4度的变化)。因此，当风向和转子叶片的当前方向之间的差值大于临界值时，执行对齐，这防止转子叶片不断地偏航以响应风向的每个微小变化。因此，风力涡轮机偏航系统组件上的磨损影响被最小化，导致组件的寿命增加。优选地，所述临界误差值约为+/-8度。根据本发明的方法包括探测涡轮机处的当前风速的步骤，其中，所述临界误差值基于在所述风力涡轮机处探测的风速而选择。对于极端风力条件下风力涡轮机的停工期间，风力强度(也就是风速)可从极端高水平至相对平稳期变化，其中，风力处在低水平的速度。因此，当处在低风速时，不急于偏航转子叶片，而处在高风速时，重要的是，使得转子叶片紧紧跟随风向，以最小化风力涡轮机结构所经受的载荷。通过改变基于当前风速的临界误差值，极端恶劣条件下可对涡轮机运转进行更大的控制，并且偏航系统的使用可根据当前要求而优化。优选地，所述方法包括选择临界误差值的步骤，包括选择风速低于临界风速的第一误差值和风速高于该临界风速的第二误差值。临界风速的引入使得误差值在临界风速的每一侧都产生变化，从而使转子叶片依赖于涡轮机处的当前风力条件，具有不同的偏航条件。因此，涡轮机偏航系统上的磨损可减小，以优化涡轮机性能。优选地，对于低于所述临界风速的风速，所述第一误差值与风速成比例地变化。优选地，对于高于所述临界风速的风速，所述第二误差值是恒定的。优选地，所述临界风速约为12m/s。优选地，对于高于所述临界风速的风速，所述第二误差值选择约为8度。优选地，对于低于所述临界风速的风速，所述第一误差值与风速成线性变化。优选地，所述第一误差值从风速在2. 5m/s的15度线性变化至在风速在12m/s的8度。 优选地，对于高于最小风速值的风速，执行所述对齐步骤。如果涡轮机处的风速是相当低的水平，由于涡轮机结构中未产生明显的载荷力，涡轮机偏航可完全停止，而不考虑当前风向，以保存能量，并且保护涡轮机组件。优选地，所述最小风速值约为2. 5m/so优选地，偏航系统包括用于偏航所述机舱的控制装置，使得所述转子叶片面向探测的风向，其中，所述对齐步骤包括应用约+/-90度的偏移量至所述控制装置的输入，使得偏航系统调整转子叶片，使其以成90度的角度面向探测的风向。通过简单的引入90度的偏移量至偏航系统的输入，该方法可相对简单地应用至现有的风力涡轮机，而不需要额外的相对复杂的控制电路和/或偏航系统。优选地，发电机为永磁发电机。优选地，所述使所述转子叶片在大致水平对齐位置的步骤包括在大致水平位置锁定所述转子叶片。由于转子叶片可锁定到大致水平对齐，这确保叶片可维持一种构造，其中，叶片平行于涡轮机处的风向，从而呈现减小的表面区域，极端风力作用至该表面区域上。优选地，所述锁定步骤包括在所述发电机的至少一个输出端应用短路，导致发电机中的电流载荷在所述转轴中产生制动扭矩，以制动转子轮毂。在通过在发电机输出端应用短路，当移动转轴时，发电机转轴中产生扭矩。这种发电机中的扭转力作用于抵抗转轴和连接的转子叶片的任何角度运动，有效地制动或锁定叶片至恰当地位置。这可在大致水平位置控制锁定转子叶片，用作发电机中被动制动。可选择地，所述锁定步骤包括在所述发电机输出端上应用直流电流，导致所述发电机中的发电机扭矩，以在所述转轴中产生制动扭矩，制动转子轮毂。应用直流电流至发电机线圈，产生作用于风力涡轮机转轴上的扭矩，该扭矩用于制动发电机转轴的转动。这包括用于风力涡轮机的主动电动制动。还可以理解的是，所述锁定步骤可包括应用任何适当的锁定或制动机构，用于将所述转子叶片定位于大致水平对齐，例如，盘式制动器可应用至转子轮毂和/或风力涡轮机转轴。优选地，所述方法包括切换至向所述偏航系统提供动力的应急电源的步骤。
在极端风力条件下，由于危险的环境条件，可切断连接至较大的电网的电力连接。这种情况下，风力涡轮机用于配置应急备用电源，以驱动风力涡轮机转子叶片的主动偏航。这种备用电源还可用于运转制动机构，例如，如果风力涡轮机在发电机中采用直流制动。优选地，所述切换步骤包括配置第二风力涡轮机，以在所述极端风力条件中产生应急电力。一种次级的、相对小的风力涡轮机可配置在风力涡轮机结构的某处，以提供备用的应急电源。该小涡轮机可设计为在风力涡轮机处的极端风力条件下运转。优选地，风力涡轮机为双叶片部分变桨风力涡轮机，转子叶片具有内叶片段和外叶片段，外叶片段可相对于内叶片段俯仰，其中，该方法包括俯仰步骤，将第一个所述外叶片段俯仰至大致90度的桨距角，同时将第二个所述外叶片段维持在大致0度的桨距角。通过彼此近似成直角地俯仰所述外叶片段，这有助于在风力涡轮机结构中更加均 匀地分配力。在从与探测方向不同的方向突然来的阵风情况下，外叶片段的不同俯仰意味着阵风的全部力不是作用在全部叶片表面，因此风力涡轮机结构经受的载荷减小。优选地，所述第一外叶片段约在87度的桨距角俯仰。优选地，所述第二叶片段在-3至+3度的桨距角俯仰。优选地，设置所述俯仰步骤，使得所述第一外叶片段包括面向风的所述转子叶片的尖端。还提供一种风力涡轮机，包括塔架，位于所述塔架顶部的机舱，可旋转地安装于所述机舱处的转子轮毂，通过转轴联接于所述转子轮毂的发电机，一对设于所述转子轮毂上的至少35米长的风力涡轮机叶片，联接于所述机舱的偏航系统，其中，风力涡轮机进一步包括用于执行上述方法的控制装置。
现在将描述本发明的实施例，仅通过举例方式，并参考相应的附图，其中图I是根据本发明的双叶片风力涡轮机的透视图；图2是图I的风力涡轮机的主视图；图3是图I的风力涡轮机的俯视图；图4是一个图表，其示出用于本发明控制方法的临界风向和风速之间的样本关系；和图5示出用于图I的风力涡轮机的样本控制系统。
具体实施例方式参见图1-3，根据本发明的风力涡轮机总体用10表示。风力涡轮机10包括风力涡轮机塔架12、设于所述塔架12顶部的机舱14以及设于所述机舱14处的转子轮毂16。所述转子轮毂16上设有一对部分变桨转子叶片18。图I和2中，示出的塔架12设于风力涡轮机基体13上，该基体13可包括任何适当的风力涡轮机基座。每个部分变桨转子叶片18包括具有叶片主体，该叶片主体具有根端部18a和远尖端部18b，该根端部18a安装于所述转子轮毂16。转子叶片18包括设于所述根端部18a处的内叶片段11a，和设于所述尖端部18b处的外叶片段lib。转子叶片18进一步包括设于所述内叶片段Ila和外叶片段Ilb之间的连接位处的变桨系统(未示出)。(为了清楚的目的，在图1-3中示出关于叶片18的一个叶片的特征，但是这些特征同样可在两个叶片上发现。)变桨系统用于相对于内叶片段Ila俯仰外叶片段lib。图I中，示出的转子叶片18未俯仰(也就是外叶片段Ilb在0度的桨距角俯仰)，而在图2和3中，示出的转子叶片18在90度的桨距角。虽然本实施例描述了本发明用于部分变桨风力涡轮机，可以理解的是，本发明可应用于任何合适的双叶片风力涡轮机构造，并且不限于部分变桨风力涡轮机。
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风力涡轮机10进一步包括控制装置(未示出)，其用于在极端风力条件情形下执行安全停工程序。这种控制装置可以是设于风力涡轮机结构中的独立的控制装置，并且/或者可以通信联接至远程控制站，该远程控制站能够从远程位置操纵风力涡轮机运转。取决于区域内的主要风力条件，风力涡轮机结构的设计考虑可因此而改变。通过极端风力条件，可以理解的是，这是指非常高的风速，该高风速可发生在风力涡轮机塔架附近，所述风力涡轮机塔架和基座必须设计为能够充分应对该高风速。特别地，国际电工委员会(IEC)将极端风力条件规定为，由于暴风和风速方向的快速变化导致的风切变情况以及最高风速。风力涡轮机期望于抵御特定风速的极端风力条件，以取得IEC涡轮机特定等级的资格(例如，70m/s的风速的极端风通常规定为IEC I级涡轮机)。可以理解的是，这种极端风力条件的定义取决于若干因素，例如，设计用于期望等级的风力涡轮机的最大风速，和/或归类于10或50或100年一遇的风速(相对于风力涡轮机处的正常的主要的风力条件)。对于欧洲的大多地区，超过20m/s的风速可认为是极端风力条件。然而，在亚洲的台风或飓风区域，这种涡轮机需要设计为能够抵御高达70m/s的风速。因此，风力涡轮机的设计更多的涉及加强件的使用。对于这种加强的涡轮机，与基于欧洲的涡轮机情形相比，极端风力条件可在较高水平。总体上，包括至少33m/s (或119千米/时)的持续风力的天气体系归类为台风或飓风。在探测或预测的极端风力条件的情形下，首先，涡轮机10停止，转子16和叶片18的转动暂停。优选地，停止叶片18，使得叶片18大致位于水平对齐，如图1-3中所示。通过大致水平对齐，可以理解的是，叶片18可设置为相对于风力涡轮机大致平行于地面(或海面)，例如，+/-5度。当叶片18水平对齐时，风力涡轮机10用于探测涡轮机处的当前风向，并且偏航风力涡轮机叶片18，使得一个叶片18的尖端18b指向当前风吹来的方向，例如，如果探测的风为西南风，风力涡轮机叶片18使用涡轮机偏航机构(未示出)主动偏航，直至叶片18与风向对齐，使得一个尖端18b指向西南方向，并且相对的尖端18b指向东北方向。由于叶片18与风向(箭头A表示)对齐，呈现于风的叶片18的表面积最小化(与风沿着整个叶片的纵向长度作用的表面积时的情况相比)。由于表面积最小化，因此，风力涡轮机由于极端风力而经受的载荷力也最小化。这导致风力涡轮机10经受的极端载荷减小。这种极端载荷的减小的好处是，风力涡轮机结构的建造要求也降低，导致较小的生产成本和较少的生产工作。由于叶片18主动偏航，指向风方向，这确保叶片18精确的对齐涡轮机处的风向，而不考虑涡轮机尺寸和/或叶片平衡。可以理解的是，风力涡轮机10可包括任何适当的用于确定风速的装置，例如，风速计，以及确定风向的装置，例如，设于风力涡轮机结构上的风向标。附加地或可选择地，风力涡轮机10用于接收关于预测的涡轮机的风向的信息，以偏航风力涡轮机叶片18，以对齐于所述预测风向，例如，来自预测方向的极端风速的预料中。风力涡轮机控制装置可用于调整在风力涡轮机叶片18上执行的主动偏航，以提供风力涡轮机10的有效和高效运转。例如，在第一个方面，偏航速率或速度可由风力涡轮机10处的风速来决定。在高风速情形下，重要的是，叶片18快速跟随涡轮机10处的风向，以确保风力涡轮机经受的极端载荷最小化。然而，在风速相当低并且任何相关的载荷力相 应低的情况下，偏航速度可降低，以减少由于高速偏航在偏航机构上可能的磨损影响。附加地或可选择地，叶片18的偏航仅在当前探测的涡轮机10处的风向和当前的叶片18的偏航角之间的差值超过预定临界误差角度时进行。这允许设定点周围有风向波动和变化的限制角度，其减小了偏航机构的磨损，该磨损是由于过度使用偏航系统，不断地跟随准确的风向造成。进一步附加地或可选择地，偏航仅在涡轮机10处的风速超过预定最小风速时进行。这是为了防止有时当涡轮机10处的风力载荷力已经最小时，不必要的叶片18的偏航。参见图4，示出相对风速的误差角度的图表。样本临界误差角度用100表示(也就是，探测的风向和叶片18的当前偏航角度之间的角度,叶片在当前偏航角度偏航指向风)。可以理解的是，图4的图表的y轴上的值是指角度大小，可以是+或-角度。如图4所示，对于低于第一风速WSl (本实施例中，约为2. 5m/s)的风速，偏航机构未被驱动。对于在WSl和第二风速WS2之间(本实施例中，约为12m/s)的风速，偏航系统被驱动，以将风力涡轮机叶片18偏航指向风，但仅当探测的风向与叶片18的当前偏航角度的差值超过临界误差角度100时。对于WSl和WS2之间的风速，临界误差角度100的变化，取决于涡轮机10处探测的风速。实施例中示出，临界误差角度100从约WSl处的约15度的角度变化至WS2处的约8度的角度。对于高于WS2的风速，优选地，临界误差角度100恒定，并且对所有高风速设定限定的临界值。实施例中示出，该临界值约为8度。临界角度的使用意味着偏航系统仅当必要时驱动，并且避免了风力涡轮机系统额外的磨损。可以理解的是，可使用不同配置的临界误差角度100，例如，临界值可大致在所有风速上变化，例如，通过基于当前风速的公式取得。优选的实施例中，叶片18在所述水平对齐中锁定。该锁定动作可包括应用于风力涡轮机转轴(未示出)的机械制动，以阻止叶片转动，驱动锁定机构以阻止转子16和叶片18相对于风力涡轮机机舱14的转动(例如，延伸固定于机舱14的锁定螺栓至设于转子16的相应的孔中)，和/或应用电动制动器至风力涡轮机10，以阻止涡轮机转动。电动制动器可设置为被动电动制动器或主动电动制动器，并且应用至风力涡轮机10的电力发电机，该电力发电机10通过涡轮机转轴联接至风力涡轮机转子16。被动电动制动器可设置为通过在风力涡轮机发电机(例如永磁发电机)输出端应用短路，以在发电机本身中形成扭矩或制动力，该扭矩或制动力抵制转轴和相连的转子叶片的旋转。主动电动制动器可设置为通过应用直流电流至永磁发电机的线圈，以在发电机中形成相对较强的扭矩或制动力。这种主动制动器可有效控制，使得转子叶片18的位置通过主动制动器的适当的应用而控制。 在发电机中使用电动制动器锁定转子16的一个优点是，电动制动器是“软”制动，因此，湍流风引入的载荷在涡轮机结构中不产生大的应力。这种软度部分地通过发电机中的磁力性质导致，使得转子和发电机小角度转动而不产生大的扭矩。进一步，风力涡轮机10可包括由柔性材料形成的转轴，允许转轴由于作用于转子叶片18上的力而一定程度的移动。永磁发电机中的电动制动的使用会导致小角度的转子滑动，由于永磁发电机总体上包括大量磁极，例如，约130个磁极。风力涡轮机10进一步包括应急或备用电源，其可配置于极端风力条件下，以确保风力涡轮机10的电源不受干扰。由于这种极端风力条件可导致区域电网的连接丢失，并且由于风力涡轮机10在该条件下不会产生电力，备用电源的使用确保风力涡轮机10的偏航机构的运转以及任何可能的电动制动不受干扰。备用电源可设置为位于风力涡轮机结构(电池系统可在涡轮机的正常运转过程中充电)中的电池系统或应急发电机(例如，柴油发电机)的形式。附加地或可选择地，备用电源可设置为辅助涡轮机发电机的形式，该辅助涡轮机发电机可配置在最初的安全停工程序的情形下。合适的辅助涡轮机的实施例可包括波浪发电机，潮汐发电机，和/或高速风力涡轮机。高速风力涡轮机情形下，这种装置可设于伸缩臂上，该伸缩臂通常封装于涡轮机塔架12或机舱14中，并且其可配置在极端风力条件情形下，以提供备用电源。可以理解的是，这种辅助涡轮机可设计为在极端风力条件下运转，该极端风力条件下必须启动安全停工程序。参见图5，示出根据本发明的用于风力涡轮机10的控制系统。一旦危险或极端风力条件被探测到，风力涡轮机叶片18设置为和/或锁定于大致水平布置，如上所述。风向标20设于风力涡轮机结构上，并且用于确定风力涡轮机10处的当前风向。探测的当前风向通过控制装置22处理，并且可在一段时间平均(步骤24)，以提供平均当前风向(该平均用于消除方向的任何高频率变化，并且确保偏航系统的平滑运转)。然后，探测的风向可与限定的临界误差角度(如图4所示)比较(步骤26)。该步骤中，控制装置22用于确定风向是否高于临界误差值100 ;如果当前风速高于用于启动偏航系统的最小风速WSl ;并且如果风向是正方向或负方向-也就是，应当在顺时针方向(CW)或逆时针方向(CCW)偏航。根据比较步骤26的结果，控制装置22用于分别启动由电源32驱动的CW或CCW偏航电路28，30。可以理解的是，电源32可包括至总电网的联接，或者可设置应急或备用电源，如上所述。Cff和CCW电路28，30联接于风力涡轮机偏航机构34，并且用于偏航风力涡轮机机舱14、转子16和大致水平的转子叶片18至与风力涡轮机10处的当前风向A成直线的位置。可以理解的是，本发明系统可相对简单地结合至现有的用于风力涡轮机偏航控制的控制配置和控制装置，由于风力涡轮机叶片偏航，使得一个叶片尖端指向当前风向，该偏航可通过引入约90度的偏移量至现有系统中实现，该现有系统构造为将风力涡轮机叶片对齐，以面向当前风方向。优选地，偏移量约87度，用于当正常运转中叶片与风向约成+/-3度时的情形。虽然上述实施例描述了本发明用于岸上风力涡轮机，可以理解的是，本发明同样 可应用于离岸环境中的风力涡轮机。本文描述的控制方法的主动偏航系统的使用确保极端风力条件下的风力涡轮机的高效和有效控制，以减低风力涡轮机结构经受的风力载荷，导致相关的风力涡轮机成本节约和生产简化。本发明不限于本文描述的实施例，可在不脱离本发明的范围内修改或适用。
权利要求
1.一种用于减小双叶片风力涡轮机在极端风力条件下经受的最大载荷的控制方法，该风力涡轮机包括塔架、位于所述塔架顶部的机舱、可转动的安装于所述机舱处的转子轮毂、通过转轴联接于所述转子轮毂的发电机、一对设于所述转子轮毂上的至少35米长的风力涡轮机叶片以及联接于所述机舱的偏航系统，该方法包括以下步骤 在极端风力条件的情况下，使得所述转子叶片大致水平对齐； 对齐所述转子叶片，使得一个所述转子叶片的尖端面向风，以减小所述转子叶片经受的极端风力载荷，其中，所述对齐步骤包括通过启动所述偏航系统，主动偏航所述机舱和所述转子轮毂； 探测所述涡轮机处的风向，其中，所述对齐步骤基于所述探测的风向； 探测所述转子叶片的所述尖端的当前方向，其中，当所述探测的尖端方向和所述探测的风向之间的差值超出临界误差值时，执行所述对齐步骤； 其特征在于，所述方法包括探测涡轮机处的当前风速的步骤，其中，所述临界误差值基于所述风力涡轮机处的探测的风速而选择。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法包括选择临界误差值的步骤，包括选择风速低于临界风速的第一误差值和风速高于临界风速的第二误差值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对于低于所述临界风速的风速，所述第一误差值与风速成比例地变化，对于高于所述临界风速的风速，所述第二误差值是恒定的。
4.根据之前任一权利要求所述的方法，其特征在于，对于高于最小风速值的风速，执行所述对齐步骤。
5.根据之前任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述偏航系统包括用于偏航所述机舱的控制装置，使得所述转子叶片面向探测的风向，其中，所述对齐步骤包括应用约+/-90度的偏移量至所述控制装置的输入，使得偏航系统调整转子叶片，使其以成90度的角度面向探测的风向。
6.根据之前任一权利要求所述的方法，其特征在于，使所述转子叶片在大致水平对齐的所述步骤包括在大致水平位置锁定所述转子叶片。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述锁定步骤包括在所述发电机的至少一个输出端应用短路，导致所述发电机中的电流载荷在所述转轴中产生制动扭矩，以制动转子轮毂。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述锁定步骤包括在所述发电机输出端应用直流电流，导致所述发电机中的发电机扭矩在所述转轴中产生制动扭矩，以制动转子轮毂。
9.根据之前任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述方法包括切换至向所述偏航系统提供动力的应急电源的步骤。
10.根据之前任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述风力涡轮机为双叶片部分变桨风力涡轮机，所述转子叶片具有内叶片段和外叶片段，所述外叶片段可相对于所述内叶片段俯仰，其中，所述方法包括俯仰步骤，俯仰第一个所述外叶片段至大致90度的桨距角，同时将第二个所述外叶片段维持在大致0度的桨距角。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，设置所述俯仰步骤，使得所述第一外叶片段包括面向风的所述转子叶片的尖端。
12.一种风力涡轮机,包括 塔架， 位于所述塔架顶部的机舱， 可旋转地安装于所述机舱处的转子轮毂， 通过转轴联接于所述转子轮毂的发电机， 一对设于所述转子轮毂上的至少35米长的风力涡轮机叶片， 联接于所述机舱的偏航系统，其中，风力涡轮机进一步包括控制装置，其用于执行权利要求1-11中任一权利要求所述的步骤。
全文摘要
本发明描述了一种在极端风力条件下控制双叶片风力涡轮机的方法，其中，当风力涡轮机探测到或预测到极端条件时，风力涡轮机叶片置于水平布置，主动偏航使得一个风力涡轮机叶片的尖端指向风向。偏航叶片，使其主动跟随风向变化，由于涡轮机叶片的长矛状布置，导致暴露于极端风力的叶片表面积减小。这种减小的表面积使得风力涡轮机在这种极端风力条件下经受的极端载荷减小。
文档编号F03D3/06GK102777322SQ20121013966
公开日2012年11月14日 申请日期2012年5月7日 优先权日2011年5月6日
发明者A·V·雷布斯多夫, M·弗里德里希 申请人:远景能源(丹麦)有限公司