关闭风力涡轮的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开的实施例涉及风力涡轮，并且更具体地涉及关闭风力涡轮的方法和系统。
【背景技术】
[0002]由于包括空气动力的各种因素，故风力涡轮可具有振荡。图1为说明风力涡轮100中的振荡112的示例性现有技术的风力涡轮100的透视图。风力涡轮100包括塔架102、具有多个叶片106的转子104，和机舱108。塔架102可使用任何已知的固连手段(如，螺接、水泥粘合、焊接等)联接到地面、海底、或浮动基底。
[0003]此外，在图1中，参考标号110大体上表示风。风110可具有风速(V)。此外，当风110沿指出方向吹动时，风110通常在风力涡轮100上施加空气动力转矩(Mz)和空气动力推力(Fz)。具体而言，施加到叶片106上的空气动力转矩(Mz)可导致叶片106沿基本垂直于风110方向的方向旋转。叶片106的该运动在图1中由旋转叶片106的转子角速度(ωΓ)代表。
[0004]风110施加垂直于转子104的空气动力推力(Fz)，从而导致塔架102的顶部103沿顺风方向114移动。如本文使用的用语“塔架顶部”是指风力涡轮的塔架的在塔架的底座固定时在塔架中的振荡期间移动且弯曲的一部分。因此，空气动力推力(Fz)使塔架102的顶部103朝顺风方向114移动，直到达到顺风位置(图2中所示)。此外，恢复力Rlz (图2中所示)使塔架102的顶部103沿逆风方向116移动，直到达到逆风位置(图2中所示)。塔架102的顶部103朝顺风方向114和逆风方向116的移动持续导致塔架102中的振荡112。在当前所示的构造中，例如，振荡112为前后振荡112。在下文中，用语“振荡”应当认作是“前后振荡”。参照图2示出了塔架102中的示例性前后振荡。
[0005]现在参看图2，图1中提到的现有技术风力涡轮100的塔架102的示意图200示为阐释前后振荡112。参考标号202示出了塔架102在塔架102的顶部103未偏转或弯曲时的原始位置。如前文参照图1所述，风110施加空气动力匕来使塔架102的顶部103沿顺风方向114朝顺风位置204移动，这在本文中也称为“顺风移动”。因此，空气动力Fz导致塔架102的顶部103沿顺风方向114朝顺风位置204的偏转。在达到顺风位置204之后，恢复力Rlz和空气动力合力从相反方向作用于塔架102上，以使塔架102的顶部103沿逆风方向116朝逆风位置206移动，这在本文中也称为“逆风移动”。塔架102的顶部103的移动在逆风位置与顺风位置之间继续。塔架102的顶部103在逆风位置与顺风位置之间的的移动称为前后振荡112。应注意的是，虽然前后振荡112与风110相关联地阐释，但各种其它因素可开始和加重该前后振荡112。
[0006]风力涡轮通常在确定范围的风速下操作。此外，风力涡轮在一致的风况中最佳地操作。因此，可能不期望在阵风或过大湍流、过高风速或很低风速期间操作风力涡轮100。在这些情况下，风力涡轮100通常关闭。风力涡轮100还可针对常规或非常规维护和由风力涡轮100中的促动器/传感器故障引起的故障来关闭。然而，风力涡轮100的关闭过程可加重风力涡轮100中的前后振荡112。加重的振荡112可引起大的结构负载，从而潜在地导致对风力涡轮102的磨损和破坏。
[0007]目前，各种技术可用于关闭风力涡轮。一种技术需要使风力涡轮的叶片从操作位置以一致速率变桨距(pitch)到顺桨停机(feathered parking posit1n)位置。然而，该技术可导致前后方向上的大的振荡。通常称为三重桨距制动的另一种技术通常用于防止与使风力涡轮关闭相关联的大的结构负载。在三重桨距途径中，叶片从它们的操作位置以三级变桨距至顺桨停机位置。在第一级中，叶片以第一固定间隔时间(例如，1.5秒)在较快速率下变桨距。此后，在第二级期间，叶片以第二固定时间间隔(例如，1.5秒)在较慢速率下变桨距。此外，在第三级期间，变桨距速率再次增大，直到叶片到达顺桨位置。尽管该技术试图消除一致变桨距技术的缺陷，但三重桨距途径基于预先限定的变桨距廓线和开环控制的途径。具体而言，三级中的各级的变桨距速率和时间间隔基于有限集合的风况内的最坏情况预期行为来确定。因此，关闭风力涡轮的三重桨距途径的实施方式还可在风力涡轮沿逆风方向移动时导致风力涡轮上的负空气动力推力或减小的推力，从而导致塔架的无阻尼和伴随的缺陷。因此，三重桨距途径有时可增大风力涡轮上的空气动力负载，从而使前后振动问题复杂。
[0008]除这些技术之外，已经使用了各种闭环控制器技术来关闭风力涡轮。此外，这些技术还试图消除与关闭风力涡轮相关联的问题。一种此类闭环技术通常称为零加速度途径。在此途径中，叶片朝顺桨位置变桨距，直到风力涡轮上的空气动力推力减小到零。此后，系统控制叶片的桨距角度，使得空气动力推力保持为零，直到塔架已达到平衡位置。随后，叶片再次朝顺桨位置变桨距。尽管该途径可有助于减小塔架中的过度振荡，但该途径延长了关闭时间，从而存在破坏风力涡轮的风险。
【发明内容】
[0009]提出了一种风力涡轮系统。风力涡轮系统包括风力涡轮，风力涡轮包括多个叶片和塔架，和处理子系统，处理子系统构造成通过在塔架振荡期间使风力涡轮中的多个叶片在基于塔架顶部的塔架前后速度确定的变桨距速率下朝顺桨位置非线性地向外变桨距来关闭风力涡轮。
[0010]提出了一种关闭风力涡轮的方法。该方法包括在塔架振荡期间使风力涡轮中的多个叶片在基于风力涡轮中的塔架顶部的塔架前后速度确定的变桨距速率下朝顺桨位置非线性地向外变桨距。
[0011]技术方案1:一种风力涡轮系统，包括:
风力涡轮，其包括多个叶片和塔架；和
处理子系统，其构造成在塔架的振荡期间，通过使风力涡轮中的多个叶片在基于塔架的顶部的塔架前后速度确定的变桨距速率下朝顺桨位置非线性地向外变桨距来关闭风力涡轮。
[0012]技术方案2:根据技术方案I的风力涡轮系统，其特征在于，处理子系统使风力涡轮中的多个叶片在基于塔架前后速度确定的变桨距速率下朝顺桨位置非线性地向外变桨距，直到转子速度小于确定的转子速度。
[0013]技术方案3:根据技术方案I的风力涡轮系统，其特征在于，塔架前后速度指出了塔架的顶部在塔架的振荡期间相对于风向的移动方向。
[0014]技术方案4:根据技术方案3的风力涡轮系统，其特征在于，塔架的顶部的移动方向包括塔架的顶部的逆风移动和塔架的顶部的顺风移动。
[0015]技术方案5:根据技术方案4的风力涡轮系统，其特征在于，变桨距速率包括第一变桨距速率和第二变桨距速率。
[0016]技术方案6:根据技术方案5的风力涡轮系统，其特征在于，处理子系统构造成通过以下步骤朝顺桨位置关闭风力涡轮:
当塔架前后速度指出塔架的顶部的顺风移动时，使多个叶片在第一变桨距速率下朝顺桨位置向外变桨距；并且
当塔架前后速度指出塔架的顶部的逆风移动时，使多个叶片在