风力涡轮机的速度/功率曲线130。这示出了风力涡轮机的转子的旋转速度ω [rpm]与功率P [kff]之间的配置关系。此信息在被图1的自动调整系统I的块11的使用中建立功率和旋转速度之间的关系。
[0039]图3示出了用于风力涡轮机的俯仰曲线131。这示出了功率P[kW]与俯仰角β [°]之间的配置关系。此信息被图1的自动调整系统I使用。
[0040]以组合方式理解，图2和3中呈现的信息是风力涡轮机的“配置操作轨迹”。旋转速度和俯仰角的值被有效地联系到风力涡轮机的输出功率的值。可例如由于风速的改变和/或由于服从噪音调整(noise regulat1n)的需要而改变叶片的旋转速度。可改变叶片俯仰角，例如为了增加或减小转子转矩和/或由于服从噪音调整的需要。
[0041]图4示出了功率矩阵或“Cp矩阵”，作为用于风力涡轮机的rpm、俯仰、风速数据集132。针对风速的每个值(在每个“数据集”132的右上拐角中示出示例性值)，将俯仰角β [°]和转子旋转速度ω [rpm]对输出功率的当前值的影响示为一组Cp曲线。每个“等高线”表示某个输出功率值。例如，针对在堆栈前面的Cp曲线，针对俯仰角β和转子旋转速度的所有合理组合而对7 m/s的风速下的输出功率进行绘图。由对于风力涡轮机的Cp曲线呈现的信息可能已在校准步骤中先前收集或基于模型计算。
[0042]图1的风速估计器13应用其已接收到的信息、即功率P。、俯仰角β。和旋转速度ω。的测量值来确定瞬时风速Vest的准确估计。例如，风速估计器13可能已识别在堆栈前面示出的Cp曲线，并且可能已推断出当前风速必须是7 m/s ο此估计的风速Vest然后可以被可用功率查找表14用来获得对可用输出功率Pest的估计。
[0043]当然，可以在风力涡轮机的正常操作期间对rpm/俯仰数据集进行编译或收集，并且一旦已经针对输出功率、旋转速度、俯仰和风速值收集了足够数量的数据，则可以实施根据本发明的方法。
[0044]图5示出了用于风力涡轮机的功率曲线。这示出了风速V [ms—1]与可用功率Pav[kff]之间的关系。例如，用当前风速Vest的可靠估计，可能以相应高水平的准确度来确定风力涡轮机在当前条件下能够产生的可用功率Pest的准确估计。用此信息，更准确地计算用于该风力涡轮机的可用功率是可能的。
[0045]如上文中已经提到的，“曲线”和数据集被以数字方式存储在存储器模块中，并且为了举例说明的缘故而在上文中仅仅示为描绘的曲线。技术人员将认识到此类“曲线”一般地被存储为值对，并且可以通过应用适当的内插算法来确定相邻值对之间的点。类似地，如果其推断当前风速位于两个候选Cp曲线的风速之间的话，根据本发明的方法能够自动地在堆栈中的相邻Cp曲线之间进行内插。
[0046]虽然已经以优选实施例及其变体的形式公开了本发明，但将理解的是在不脱离本发明的范围的情况下可对其进行许多附加修改和变更。
[0047]为了清楚的缘故，应理解的是遍及本申请的“一”或“一个”的使用并不排除多个，并且“包括”并不排除其它步骤或元件。“单元”或“模块”的提及并未排除超过一个单元或模块的使用。
【主权项】
1.一种用于变速风力涡轮机(2)的自动调整系统(I )，该自动调整系统(I)包括 一功率矢量发生器(10)，用于生成风力涡轮机输出功率的功率矢量(P.)； 一映射单元(11)，用于基于风力涡轮机(2)的功率矢量(P.)和操作轨迹(130、131)来建立风力涡轮机输出功率与旋转速度和俯仰角之间的关系(β.、ωνεε)； 一风速估计器(13)，用于估计风速(Vest); 一可用功率计算器(14)，用于基于估计风速(Vest)和建立的关系(βνε。、ωνε。)来计算风力涡轮机(2)的可用功率(Pest)。
2.根据权利要求1所述的自动调整系统，包括用于存储Cp矩阵(132)的存储器模块(Μ)，其中，Cp矩阵(132)定义风力涡轮机转子的旋转速度、转子叶片的俯仰角、功率值与风速值之间的关系。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的自动调整系统，包括用于存储该风力涡轮机(2)的功率曲线(133)的存储器模块(Μ)，其中，功率曲线(133)定义用于该风力涡轮机(2)的风速与最大功率输出之间的关系。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的自动调整系统，包括用于存储该风力涡轮机(2)的俯仰曲线(130)和速度/功率曲线(131)的存储器模块(M)，其中，俯仰曲线(130)定义用于该风力涡轮机(2)的俯仰角和功率输出之间的关系，并且速度/功率曲线(131)定义用于该风力涡轮机(2 )的旋转速度和功率之间的关系。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的自动调整系统，包括提供用于风力涡轮机(2)的当前功率值(Pc)的功率值输入。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的自动调整系统，包括提供用于风力涡轮机(2)的当前旋转速度值(ω。)的旋转速度输入。
7.一种执行变速风力涡轮机(2)的可用功率估计的自动调整的方法，该方法包括步骤 一生成风力涡轮机输出功率的功率矢量(P.)； 一基于风力祸轮机(2)的功率矢量(Pve。)和操作轨迹(130、131)来建立风力祸轮机输出功率与旋转速度和俯仰角之间的关系(β.、ωνεε)； 一估计风速(Vest); 一基于估计风速(Vest)和建立的关系(βνε。、ωνε。)来调整风力涡轮机(2)的可用功率(Pest)的估计； 其特征在于在没有任何人类交互的情况下执行该方法的步骤。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，在风力涡轮机(2)的操作轨迹改变的情况下而自动地执行生成功率矢量(Pve;。)的步骤。
9.根据权利要求7或权利要求8所述的方法，其中，以固定步长来计算功率矢量(P.)。
10.根据权利要求7至9中的任一项所述的方法，其中，以预定义的规则间隔来调整可用功率估计(pest)。
11.根据权利要求7至10中的任一项所述的方法，其中，响应于估计风速(Vest)的改变而调整可用功率估计(Pest)。
12.根据权利要求7至11中的任一项所述的方法，其中，功率矢量(PTC。)包括至多100kff的步长间隔。
13.根据权利要求7至12中的任一项所述的方法，其中，功率矢量(P.)延伸超过风力涡轮机(2)的额定功率的值。
14.一种用于当计算机程序产品被加载到风力涡轮机(2)的可编程设备(20)的存储器中时执行根据权利要求7至13中的任一项所述的方法的步骤的计算机程序产品。
15.一种包括根据权利要求1至6中的任一项的自动调整系统(I)的风力涡轮机(2)。
【专利摘要】用于自动功率估计调整的系统。本发明描述了一种用于变速风力涡轮机（2）的自动调整系统（1），该自动调整系统（1）包括功率矢量发生器（10），用于生成风力涡轮机输出功率的功率矢量（Pvec）；映射单元（11），用于基于风力涡轮机（2）的功率矢量（Pvec）和操作轨迹（130、131）来建立风力涡轮机输出功率与旋转速度和俯仰角之间的关系（βvec、ωvec）；风速估计器（13），用于估计风速（vest）；可用功率计算器（14），用于基于估计风速（vest）和建立的关系（βvec、ωvec）来计算风力涡轮机（2）的可用功率（Pest）。
【IPC分类】F03D7-00
【公开号】CN104564520
【申请号】CN201410526218
【发明人】埃斯本森 T., 克里什纳 R., 朔伊里希 F., 斯托埃特鲁普 M.
【申请人】西门子公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年10月9日
【公告号】EP2860395A1, US20150097373