风力涡轮机控制的制作方法
【专利说明】风力涡轮机控制
[0001]本发明涉及风力涡轮机控制，尤其涉及为了更高效和有效地产生电力而对风力涡轮机的控制。
[0002]风力涡轮机是一种利用风能产生电力的设备。实际上，风的动能经由风力涡轮机的发电机被转化成电力。
[0003]通常，优选的是风力涡轮机产生最大的电功率输出，因为这是风力涡轮机最高效和最有成本效益的操作。因此，不断地需要更有效地控制和操作风力涡轮机以便扩展产生最大的电功率输出的区段。
[0004]本发明力图解决(至少部分地解决)这样的需求，用于更有效地控制风力涡轮机以扩展产生最大电功率输出的区段。
[0005]根据本发明的第一方面，提供了一种方法，该方法包括以下步骤:接收风力涡轮机上游的一个或更多个风速测量值；确定风力涡轮机处的当前风速的指示，其中该指示包括低于额定风速或高于额定风速；基于所接收到的一个或更多个风速测量值和当前风速的所述指示，确定风速是否处于上转变区段或下转变区段；以及如果确定风速处于上转变区段或下转变区段，则启动提升动作。
[0006]相应地，此方法接收风力涡轮机上游的一个或更多个风速测量值。风速测量值可以在风力涡轮机上游任意适合的距离处(例如，在50米处、100米处、150米处、200米处等等)测得。任何合适的装置或传感器(例如，光检测和测距装置(LiDAR))可以被用来获得或测得风速测量值。这种装置或传感器可以装在或放置在风力涡轮机处或可以跟风力涡轮机分开。
[0007]确定风力涡轮机上当前风速的指示，此指示可以包括高于额定风速或低于额定风速。基于风力涡轮机处当前风速的指示和接收到的、在风力涡轮机上游测得的一个或更多个风速测量值还确定风速是否处于上转变区段或下转变区段。如果风速是处于转变区段，则启动提升动作。可以启动提升动作，以使得处于转变区段可以产生额外的电功率。
[0008]因此，与处于转变区段的当前风力涡轮机相比，本发明能够有利地产生额外的或更高级别的电功率。
[0009]此方法可由控制器实施。
[0010]确定当前风速的指示还可以包括识别风力涡轮机的发电机的当前电功率输出；并且其中当前风速的指示的确定可基于该发电机的当前电功率输出。相应地，可以基于发电机的当前电功率输出确定当前风速，该当前风速是从风速是低于额定风速或高于额定风速的指示的角度来说的。例如，如果风速低于额定风速，那么电功率输出将低于给定风力涡轮机的设计或可允许的最大电功率输出。如果风速高于额定风速，那么发电机的电功率输出将处于或大致接近该风力涡轮机的最大设计的或最大可允许的电功率输出。将理解的是，每个风力涡轮机可以被设计成有不同的最大电功率输出。本发明中，术语高于额定风速可以既包括额定风速，也可以包括高于额定风速的任何风速。
[0011]确定风速是否处于上转变区段还可以包括将接收到的风速测量值跟当前风速的指示相比较；并且其中如果风力涡轮机处的风速的指示是低于额定风速并且风速测量值高于该风力涡轮机的额定风速，则风速就处于上转变区段。同样地，上转变区段是风速将从低于额定风速转变到高于额定风速的区段。
[0012]确定风速是否处于上转变区段还包括确定两个或更多个连续接收到的风速测量值是否高于风力涡轮机的额定风速。相应地，为了避免提升动作不必要地被激活或启动，该方法可以确定两个或更多个连续的风速测量值是否高于额定风速。
[0013]确定风速是否处于下转变区段还可以包括将接收到的风速测量值跟当前风速的指示相比较；并且其中如果风力涡轮机处的风速指示高于该风力涡轮机的额定风速并且风速测量值低于该风力涡轮机的额定风速，则该风速处于下转变区段。
[0014]确定风速是否处于下转变区段还可以包括确定两个或更多个连续接收到的风速测量值是否低于风力涡轮机的额定风速。
[0015]启动提升动作还可以包括如果风速处于上转变区段，则命令风力涡轮机的发电机增强电磁转矩。相应地，如果已确定风速处于上转变区段，则被启动的提升动作可以用于增强发电机的电磁转矩。这对降低转子转速和使得能够增加在上转变区段产生的电功率都有有益的效果。
[0016]启动提升动作还可以包括如果风速处于下转变区段，则命令风力涡轮机的变桨距控制系统改变一个或更多个涡轮机叶片的桨距角。相应地，如果确定风速处于下转变区段，则被启动的提升动作可以用于更改或改变一个或更多个涡轮机叶片的桨距角。这对提高转子转速和使得能够增加在下转变区段产生的电功率都有有益的效果。
[0017]启动提升动作还可以包括命令风力涡轮机上的一个或更多个空气动力装置或实体进行更改或改变，以便提高在下转变区段的转子转速。
[0018]根据本发明的第二个方面，提供一种风力涡轮机的控制器，该控制器包括:输入端，该输入端适于接收风力涡轮机上游的一个或更多个风速测量值；第一处理器，该第一处理器适于确定所述风力涡轮机处的当前风速的指示，其中，所述指示包括低于额定风速或高于额定风速；第二处理器，该第二处理器适于基于所接收到的一个或更多个风速测量值和当前风速的指示确定风速是否处于上转变区段或下转变区段；以及第三处理器，该第三处理器适于在确定风速处于所述上转变区段或所述下转变区段的情况下启动提升动作。
[0019]根据本发明的第三个方面，提供一种风力涡轮机的控制器，该控制器适于:接收风力涡轮机上游的一个或更多个风速测量值；确定所述风力涡轮机处的当前风速的指示，其中该指示包括低于额定风速或高于额定风速；基于所接收到的一个或更多个风速测量值和当前风速的指示，确定风速是否处于上转变区段或下转变区段；以及如果确定风速处于所述上转变区段或所述下转变区段，则启动提升动作。
[0020]第一处理器还可以适于识别风力涡轮机的发电机的当前电功率输出，并且适于基于发电机的当前电功率输出确定当前风速的指示。
[0021]第二处理器还可以适于将接收到的风速测量值跟当前风速指示相比较；并且其中，如果风力涡轮机处的风速指示低于额定风速并且风速测量值高于风力涡轮机的额定风速，则该风速处于上转变区段。
[0022]第二处理器还可以适于确定两个或更多连续接收到的风速测量值是否高于风力涡轮机的额定风速。
[0023]第二处理器还可以适于将收到的风速测量值跟当前风速指示相比较；其中，如果风力涡轮机处的风速指示高于风力涡轮机的额定风速并且风速测量值低于风力涡轮机的额定风速，那么该风速就在下转变区段。
[0024]第二处理器还可以适于确定两个或更多个连续接收到的风速测量值是否低于风力涡轮机的额定风速。
[0025]第三处理器还可以适于在风速处于上转变区段的情况下命令发电机提高电磁转矩。
[0026]第三处理器还可以适于在风速处于下转变区段的情况下命令风力涡轮机的变桨距控制系统改变一个或更多个涡轮机叶片的桨距角。
[0027]控制器可以适于通过硬件、软件或它们的任意组合来执行上述方法的任何或所有功能和特征。
[0028]第一处理器、第二处理器和第三处理器可以是相同的处理器，也可以是不同的处理器，或者它们的任意组合。
[0029]根据本发明的第四个方面，提供一种风力涡轮机，该风力涡轮机包括转子、发电机和控制器，该控制器依据本文描述的控制器的任何特征和功能。
[0030]根据本发明的第五个方面，提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机可读的可执行代码，用于:接收风力涡轮机上游的一个或更多个风速测量值；确定所述风力涡轮机处的当前风速的指示，其中所述指示包括低于额定风速或高于额定风速；基于所接收到的一个或更多个风速测量值和当前风速的指示，确定风速是否处于上转变区段或下转变区段；以及如果确定风速处于所述上转变区段或所述下转变区段，则启动提升动作。
[0031]该计算机程序产品还可以包括用于执行本发明的所有功能和/或特征中的任何功能和/或特征的计算机可读的可执行代码。
[0032]现在将参照附图，仅以示例的方式来描述实施方式。在附图中:
[0033]图1