控制连接到市电网的风力涡轮机的方法、风力涡轮机与风电厂的制作方法

专利名称：控制连接到市电网的风力涡轮机的方法、风力涡轮机与风电厂的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于控制连接到市电网的风力涡轮机的方法、风力涡轮才几 以及风电厂。
背景技术：
国家电网公司发布了用于发电设备到市电网的连接的策略和要求。这
些连接要求在电网规程(Grid Codes)中详细说明，并随国家而异。
电网规程中讨论的主题之一是当市电网遇到故障时风力涡轮机的能 力。对于风力涡轮机的运行以及对于电力的可靠供给来说，风力涡轮机能 够在所述电网故障期间保持连接到市电网且与市电网同步是必要的。
系统故障典型地为短路，并可以为三相与地短路的任意组合。当短路 发生时，电流的流动导致遍及市电网的电压下降(低电压情况)，且大小 依赖于故障电流的大小、短路路径的阻抗以及短路的类型。另外，低电压 情况可包含一个以上的电压下降，例如两个连续的电压下降。
当风力涡轮机经受市电网故障时，作为不能被转换为电力的过量空气 动力的结果，发电才几速度几乎立即增大。因此，必须在市电网故障过程中 急剧减小空气动力。
现有技术的 一种方法是当市电网故障发生时将风力涡轮机的叶片从运 行位置旋转到停泊位置，并允许风力涡轮发电机跳闸离线。但是，由于电 网规程典型地设置了对于要求风力涡轮发电机保持连接的低电压穿越(low voltage ride through ) (LVRT)的要求，现有技术的所述方法不能与电网 规程兼容。
美国专利No. 6,921,985公开了 一种用于连接到市电网的风力涡轮机的 LVRT系统。当低电压被检测到时，改变叶片仰俯角(pitch angle),以便将转子速度保持为低于过速跳闸限制值。在持续电网故障期间该系统的 问题在于风力涡轮机将连续测试速度跳闸限制值，例如，在使风力涡轮机 具有遭受破坏的风险的情况下。
本发明的目的在于提供一种在市电网故障期间以可控制的方式且在没

发明内容
本发明提供了 一种对连接到市电网的风力涡轮才几进行控制的方法，该
方法包含以下步骤
检测市电网的故障，以及
在故障才莫式中控制一个或一个以上的转子叶片，其中，对所述一个或 一个以上的转子叶片进行仰俯，以便将转子速度稳定在过速(over speed ) 范围内。
由此，确保风力涡轮机通过将转子叶片仰俯到过速范围内的基本稳定 的速度——即避免了任何跳闸限制——对市电网故障做出反应。仰俯可随 后受到控制，以便在故障过程中进一步将转子速度稳定在过速范围内，或 者甚至供给电力，以便支持市电网。
术语"过速范围"意味着风力涡轮机额定转子rpm与过速限制值之间 的转子速度范围，过速限制值又被定义为风力涡轮发电机由于转子过速而 跳闸离线的转子速度rpm。
在本发明一实施形态中，开始所述故障^=莫式包含建立风力涡轮机产 生的电力的值，并在该电力高于预先建立的限制值一一例如标称电力的 25%——时ii^所述故障模式。由此，保证了当正常控制算法能在电网故 障事件期间避免转子过速并且由于不存在在风中由于低功率引起的急迫危 险而继续运行在正常模式时，不会开始所述故障模式。
在本发明另 一 实施形态中，作为所产生电力的直接测量或间接地通过 例如发电机rpm、风速或其组合的测量，建立所述电力的值。由此，确保 了表示风力涡轮机状态的多个参数可用作电力监视器。另外，确保了周围环境——例如市电网一一对风力涡轮机的影响能够得到监视。
在本发明另 一实施形态中，所述一个或一个以上的转子叶片祐:仰俯到 基本上无加速值，以便将转子速度稳定在过速范围内。由此，确保了转子 被稳定下来，而不对转子速度造成进一步的加速。
术语"无加速值，，(NOPA)意味着给出空气动力以及发电功率之间的
基本平衡、因此不对涡轮机进行加速的仰俯角。
在本发明另 一实施形态中，所述无加速值在小于正常风力涡轮机安全
限制的情况下建立，例如，在18 JL/秒的最大仰俯速率值的情况下建立。
由此，保证了在检测到市电网故障后尽可能快地达到所述无加速值。风力 涡轮机控制器可超出仰俯速率值的正常工作范围运行，由此，使得转子的 加速最小化，并^f吏转子速度基本上得到稳定。另外，风力涡轮机控制器可 仅仅集中在实现无加速值，例如，通过在小于正常风力涡轮机安全限制的 情况下运行，例如暂时降低风力涡轮机的一些反馈值的价值。这又保证了 在电网故障期间不会达到所述过速限制值且风力涡轮机因此可保持为连接
到电网。
在本发明另 一实施形态中，通过使用查阅表和/或通过使用例如包括叶
片Cp-值、风速与方向、转子速度等参数的数学算法进行计算，建立所述 无加速值。这确保了能在检测到市电网故障后非常快地建立所述值。另夕卜， 这确保了叶片具体参数能被考虑在内，由此对所述值进行最优化。
在本发明另 一实施形态中，所述无加速值是连续建立或在所述市电网 故障被检测到时建立的。由此，确保了所述值在需要并入有关最新更新的 风力涡轮机参数时总是可用。
在本发明另 一 实施形态中，在将转子速度稳定到可通过风力涡轮机控 制器控制的规定范围内时，所述一个或一个以上的转子叶片^皮仰俯到目标 仰俯角值。由此，确保了转子被稳定，导致受到风力涡轮机控制器处理的 希望的受控加速或加速，由此，不会达到转子速度限制值。
在本发明另 一实施形态中，所述目标仰俯角值在小于正常风力涡轮才几 安全限制的情况下建立，例如在18力秒的最大仰俯速率的情况下。由此，保证了在检测到市电网故障后尽可能快地达到所述目标仰俯角值，由此使 得转子的失控加速最小。风力涡轮机控制器可超出仰俯速率值的正常工作 范围运行。另夕卜，风力涡轮机控制器可仅仅集中在实现所述目标仰俯角值， 例如通过在小于正常风力涡轮机安全限制的情况下运行，例如暂时降低风 力涡轮机的一些反馈值的价值。这又保证了在电网故障期间不会达到所述 过速限制值，且风力涡轮机因此可以保持为连接到电网。
在本发明另 一 实施形态中，所述目标仰俯角值通过使用查阅表来建立
和/或通过采用例如包括叶片Cp-值、风速与方向、转子速度、所产生电力
等参数的数学算法进行计算来建立。这确保了所述值能够在检测到市电网 故障之后尽可能快地建立。另外，这确保了叶片具体参数能被考虑在内， 由此使得所述值得到最优化。
在本发明另 一实施形态中，所述目标仰俯角值被连续建立或在检测到 所述市电网故障时建立。由此，保证了所述值在需要并入有关最新更新的 风力涡轮机参数时总是可用。
在本发明另 一实施形态中，所述转子速度被稳定在过速值上或在所述 规定范围内，其中，所述规定范围大大小于所述过速范围。由此，确保了 所述故障模式过程中的转子速度变化最小化，且对例如传动系的负栽冲击 也最小化。
在本发明另一实施形态中，所述过速值或所述规定速度范围内的任何 值低于风力涡轮机转子过速限制值。由此，确保了风力涡轮发电机能在市 电网的所述故障的过程中保持为连接到市电网。
在本发明另 一实施形态中，所述控制基于风力涡轮机部件一一例如一 个或一个以上的转子叶片、机舱、塔架、基座或其组合一一上的测量得到 的负载进行。由此，确保了在不达到所述负载的负载限制的情况下，例如 到所述无加速值的仰俯角的控制安全进行，且在将风力涡轮机部件上的负 载考虑在内的情况下受到控制。
本发明还涉及连接到市电网的风力涡轮机，其包含至少一个叶片仰 俯系统，其控制一个或一个以上的转子叶片的仰俯，至少一个风力涡轮才几控制系统，其包含执行根据方法权利要求中任意一项的方法的系统。
在本发明另 一实施形态中，所述执行一种方法包含在检测到市电网故 障的期间执行安全模式方法。由此，确保了风力涡轮机以这样的控制值受
到控制其适用于特定的市电网故障的情况，并被一直使用，直到返回正 常电网模式。
在本发明另 一 实施形态中，所述风力涡轮机在电网故障过程中对市电 网供电。由此，确保了市电网故障的影响最小化，且易于在市电网故障清 除后返回到正常发电水平。
该发明还涉及风电厂，其包含至少两个根据风力涡轮机权利要求中任 意一项的风力涡轮机以及用于检测市电网故障的至少 一个检测器。由此， 确保了风电厂能在故障情况期间主动协助市电网，或至少不会增加该情况 的严重性。


下面将参照附图介绍本发明。
图1示出了大型现代风力涡轮机，其包含风力涡轮机转子中的三个风 力涡轮机叶片；
图2原理性地示出了根据本发明的风力涡轮机的一优选实施例，其具 有用于控制风力涡轮机叶片的仰俯角的控制系统；
图3示出了概念性的状态序列，其包含根据本发明的与市电网故障事 件相关联的方法；
图4示出了为检测市电网故障事件必须满足的至少三个条件中的两
+;
图5示出了为检测市电网已经恢复必须满足的条件；
图6示出了与市电网故障事件相关联的第一实施例的定时图的状态；
图7示出了与市电网故障事件相关联的另一实施例的定时图的状态。
具体实施方式
具有塔架2和位于塔架顶部的风力 涡轮机机抢3。
风力涡轮机转子一一其包含至少一个叶片，例如所示出的三个风力涡 轮机叶片5——通过仰俯机构4a被连接到轮毂4。每个仰俯才^包含叶片 轴承和仰俯致动装置，该装置允许叶片仰俯。仰俯过程由仰俯控制器进行 控制。
如图中所示，超过一定水平的风力将致动转子并允许它以垂直于风的 方向旋转。旋转运动被转换为电力，如本领域技术人员已知的那样，电力 通常被提供给市电网。
图2原理性地示出了风力涡轮机的一个优选实施例，其具有用于对风 力涡轮机叶片的仰俯角进行控制的控制系统或控制器。
风力涡轮机1的数据用传感器装置7—一例如仰俯位置传感器、叶片 负载传感器、转子方位角传感器、塔架加速传感器等一一进行测量。测量 得到的传感器数据被提供给计算装置8，以便将数据转变为反馈信号。通 过建立用于对所述至少一个风力涡轮机叶片5进行控制的控制值，反馈信 号用于多种控制系统，例如用于控制仰俯角的仰俯控制系统9。
计算装置8优选为包含用于所述反馈信号的连续控制的计算M储装 置和微处理器。
如才几抢3处的虛线箭头所述，风力涡轮机塔架2可振动，导致所述机 舱3的位移。如本领域技术人员所知，例如，作为施加到转子的推力的突 然变化的结果，所述塔架能以其本征频率振动。所述振动可导致所述塔架 上的过大的负载，并在最坏的情况下导致损坏。
图3对于本发明一优选实施例原理性地示出了用于本发明的控制算法 的概念性状态顺序图，其包含以下步骤
■正常运行(状态0 )
■检测到市电网故障事件，
■作为对所述市电网故障事件的响应的、风力涡轮才几l的初始控制， 以便用新的控制参数稳定风力涡轮机转子速度(状态l)，■在故障事件过程中以稳定水平对风力涡轮机的中间控制(状态2 )， ■检测到电网的恢复，以及
■风力涡轮机的最终控制，同时，返回到正常运行条件(状态3或状 态13)。如图所示，如果用于测量机械振动和/或负载的值的装置 存在(优选实施例)，进入状态3。如果所述装置不存在，进入状 态13。
对于本发明一实施例，包含风力涡轮机1，其包含用于测量表征风力 涡轮机的机械振动和/或负载的值的传感器装置，各种状态的说明和所迷状 态之间的状态切换条件为
状态状态中的动作切换条件(进入下一状态)
0正常运行如果检测到市电网故障则切换到状 态1.
初始控制1无加速仰俯角(NOPA)的推定。 以预定控制参数，例如仰俯速 度，向着NOPA仰俯。如果"短期骤降(short dip)"则切换 到状态0。 如果在达到NOPA之前已经检测到 电网恢复则切换到状态2。 如果已经达到推定NOPA则切换到 状态2,
中间控制2如果达到NOPA:以转子过速 用新的暂态参数设置对风力涡 轮机控制器进行加载。 如果没有达到NOPA:用预定 的控制参数对风力涡轮机控制 器进行加栽。如果检测到电网恢复且风力涡轮机 振动和/或负载指示仰俯入风 (pitching in )将与所述振动和/或 负载反相发生，则切换到状态3,
最终控制用预定的控制参数，例如用最 大仰俯速率，仰俯回到在检测 到电网故障之前获得的仰俯角 值。如果实际仰俯角值=检测到电网故 障之前获得的仰俯角值，则切换到 状态0。
对于本发明另一实施例，包含风力涡轮机1，其没有用于对表示风力 涡轮机^喊振动和/或负载的值进行测量的传感器装置，各种状态的说明以
及所述状态之间的状态切换条件为状态说明切换条件(i4X下一状态)
0正常运行如果检测到市电网故障则切换到 状态1。
初始控制1无加速仰俯角(NOPA)的推 定。 以预定控制参数，例如仰俯速 度，向着NOPA仰俯-如果"短期骤降"则切换到状态0。 如果在达到NOPA之前已经检测到 电网恢复则切换到状态2。 如果已经达到推定NOPA则切换到 状态2。
中间控制2如果达到NOPA:以转子过 速，用新的暂态参数设置对风 力涡轮机控制器进行加载。 如果没有达到NOPA:用预定 的控制参数对风力涡轮机控 制器进行加栽。如果^f全测到电网恢复则切换到状 态13。
最终控制13用预定的控制参数，例如固定 的仰俯速率，仰俯回到在4全测 到电网故障之前获得的仰俯 值。如果实际仰俯角值=检测到电网故 障之前获得的仰俯角值，则切换到 状态0。
对于两个实施例共有的是状态O、 1、 2: 状态0:
正常运行模式。
如果风力涡轮机产生的电力低于预定限制值，例如标称电力的25%， 不会在检测到电网故障时开始所述故障模式，因为正常控制算法在所述电 网故障事件过程中能够避免转子的过速，并将继续运行在正常模式，这是 因为不存在在风中由于低功率引起的急迫的危险。
状态1 (初始控制)
当已经检测到电网故障时，i^所述状态1。本发明的控制算法的这 种状态的基础是在检测到市电网故障之后马上将一个或 一个以上的风力涡 轮机转子叶片5仰俯为脱离风(outof thewind)，以4更避免由于作用在所 述转子上的过大的空气动力引起的转子过速。
对于本发明一实施例，风力涡轮机转子叶片5被仰俯到无加速仰俯角 (NOPA),因此，不对发电机给出加速或者实质上不对发电机给出加速， 其中，无加速仰俯角被定义为在空气动力与任何风力涡轮机损耗以及发电 功率之间给出平衡的仰俯角。对于一个实施例，NOPA在电网故障被检测 到之后马上通过Cp表的查阅来计算。对于另一实施例，NOPA通过用例如数学算法进行计算来建立。
在本发明一优选实施例中，风力涡轮机转子叶片5被仰俯到给出空气
(TPA)，因此，在一开始导致发电机的进一步的加速或减速，但加速或 减速的程度在风力涡轮机控制器的运行跨度(operating span )之内。
对于本发明一实施例，如果电网故障足够短(短期骤降)到仅仅对涡 轮机负栽有低的影响，短期骤降情况被检测到，且优选为尽可能快地获得 与所述短期骤降前一样的正常运行和有功功率发电。因此，对于此实施例， 本发明的算法能够判断涡轮机上的显著负载的水平，并基于此判断退出还 是需要完成电网故障控制序列。
对于本发明另一实施例，其中，电网故障持续时间太长以至于不能被 检测为所述短期骤降，但电网恢复在达到例如所述NOPA之前发生，优选 为尽可能快地获得与电网故障之前一样的正常运行以及有功功率发电。对 于这种情况，直接跳到正常运行模式和正常运行设置将对风力涡轮机具有 太高的冲击。因此，对于此实施例，本发明的算法直接跳到如下所迷地重 新获得预定控制参数的状态2。
涡轮机已经受到多大影响的好的指标是已经减小了多少所述空气动力 学推力。仰俯角、塔架加速、塔架负载、时间或其组合可以为公平的假设。 对于作为所述指标的仰俯角的实例，为了判断何时使用所述短期骤降控制 策略或将电网故障控制策略继续到下一状态，所述算法连续监督实际仰俯 角与电网故障之前的近期仰俯角差距有多大。因此，如果检测到电网恢复 且实际仰俯角与刚好在所述电网故障之前的近期仰俯角之间的差超过某一 预定水平，所述控制算法将继续电网故障控制算法。否则，通过返回到状 态0，即将用于例如仰俯角、功率以及发电机rpm的基准设置为刚好在检 测到所述电网故障之前的设置，电网故障控制算法将尽快终止。
状态2 (中间控制)
本发明的控制算法的这种状态的基础是将风力涡轮机保持为在可由风 力涡轮机控制器控制的规定范围内运行且在电网恢复之前一直连接到市电网。
对于一实施例，当达到NOPA时，以作为基准的当前控制设置——例 如发电机rpm以及仰俯角——来开始风力涡轮机控制，从而以高于标称速 度的水平将发电才几rpm保持为恒定或接近恒定。
对于由于在达到所述NOPA之前检测到电网恢复而已经停止仰俯离风 (pitching out)的一实施例，初始化所述状态2，并重新获得预定控制参 数。
至少在检测到市电网恢复之前，控制序列一直以当前控制设置停留在 此状态。
对于一优选实施例，在用于测量表示风力涡轮才/*械振动和/或负载的 装置存在时，当4吏转子叶片仰俯入风将在与风力涡轮机的机械振动和/或负 载一一例如由于塔架加速引起的振动一一相反的相位发生时，能初始化到 下一状态(状态3)的切换。即，对所述转子叶片进行仰俯将以这样的方 式完成由将所述转子叶片仰俯回到正常运行产生的振动和/或负载受到控 制并与已有的振动和/或负载相反的相位产生，导致总振动和/或负载的阻 尼。
对于另一优选实施例，当用于测量表示风力涡轮才A^几械振动和/或负载 的值的装置不存在时，到下一状态(状态13)的所述切换能在一检测到市 电网恢复时立即初始化。
状态3 (最终控制——如果存在用于测量机械风力涡轮机振动和/或负 载的传感器装置)
为了返回到正常发电，通过将转子叶片仰俯到其运行位置来重新施加
推力是必要的。
作为本优选实施例的实例，当仰俯离风到例如NOPA时(状态l)推 力的突然下降引起塔架已经净皮其影响的交变空气动力转矩，当电网故障已 经恢复时，塔架将以其本征频率振动，导致风力涡轮机部件上的、特别是 塔架构造上的过大的物理负载。
对于此实例，当塔架加速信号在关于幅值和方向的预定窗口内时，到状态3的切换,皮初始化。
以最大仰俯速度，仰俯角回到正常发电仰俯角。这样的仰俯角例如可 为检测到电网故障事件之前的值，或者，如果条件在电网故障事件过程中 变化，则为新的希望的仰俯角。由此，获得了所述塔架振动的最大阻尼， 且转子速度向着电网故障事件之前的转子速度减小。
状态13:(最终控制一一如果不存在用于测量风力涡轮机振动和/或负 载的传感器装置)
为了返回到正常发电，通过以预定的控制参数——例如固定仰俯速 率一一将转子叶片仰俯回到其运行位置一一即在检测到电网故障之前获得 的仰俯值_一来重新施加推力是必要的。
作为本优选实施例的实例，仰俯速率的斜率(slope)能被计算为
其中，^actual-实际仰俯角
0predip-电网故障事件之前的仰俯角，或者，如果条件在故障事件过 程中已经改变，则为新的希望的仰俯角。
Trampback-预定的退回时间(ramp back time)。
在一实施例中，Trampback必须被定义为长于风力涡轮机塔架本征频 率的一个周期，以^^当退回时不在塔架振动上导致正干扰，即，对于具有 例如0.5Hz的; M^频率的风力涡轮机塔架，Trampback必须被定义为长于 2秒，例如直到4秒。
在另一实施例中，对于例如1Hz的本征频率的另一类型的塔架， Trampback必须被定义为长于1秒，例如1.5秒。
对于塔架非常硬一一例如短塔架一 一的风力涡轮机塔架的实施例， Trampback必须被选择为与高且更为柔性的塔架一一例如上面提到的实 施例——相比较短的时间周期。
图4示出了本发明的为了检测所述电网故障事件并由此初始化安全才莫 式一一其中，风力涡轮机受到本发明的电网故障控制算法的控制一一所满 足的条件的一个实施例。首先(未示出)，近期产生的功率必须高于预定限制值。如果所产生 的功率较小，在电网故障事件过程中正常控制算法将能避免转子的过速， 风力涡轮机将继续运行在正常模式中，因为不存在例如转子在风中由于低 功率而过速的急迫危险。
第二，电网电压下降的斜率10必须高于预定斜率限制值11。斜率限
制值由正常风力涡轮机控制器的运行范围以及其适用于交变电网电压的能 力限定，以使J果持控制并避免转子的过速。
第三，电压下降必须具有某个预定大小，也就是说，电网电压必须下
降到低于阈值Uthre麵d12。
如果所述三个条件满足，电网电压在意P木着检测到市电网故障且初始 化所述电网故障控制算法的交叉区域15中。
图5示出了本发明的检测到电网恢复且由此允许控制算法进行到正常 运行所满足的条件的 一个实施例。
首先，如果电网电压上升到高于用于正常运行的预定低电压限制值
Uthresh。ld 12,则涡轮机可保持正常运行。
否则，如果电网电压在电网故障过程中高于当前低电压等级ugrid,
minimum上升预定量Ugrid, add，且电压高于风力涡轮机转换器能够产生有功 功率的限制值Ue。nverter, m化i咖m达特定预定量Ue(mverter, add,涡轮机可保持正 常运行。
如果所述条件满足，电网电压在意味着电网已经恢复且允许所述电网 故障控制算法进行到正常发电的交叉区域14内。
图6原理性地示出了本技术的一实施例，其中，存在并使用测量塔架 加速的传感器装置，简化的定时图示出了电网故障过程中控制状态、仰俯
角、塔架加速、塔架位移以及发电机rpm之间的关系。 状态0:
仰俯角、塔架加速、塔架位移和发电机rpm为正常运行中的理想常数。 状态1:
当市电网故障净皮检测到15时，风力涡轮机转子叶片向着例如NOPA被仰俯16。空气动力学推力中由此产生的突然变化^皮塔架加速和位移17、 18反映。另外，由于空气动力19的过多的量，发电机rpm增大。 状态2
当所述仰俯角达到例如NOPA20时，推力中的另一反向变化发生，塔 架将开始以其^i频率振动21、 22。发电机rpm因此以过速水平23稳定， 因为现在存在it^的空气动力与所产生的功率之间的平衡。
状态3
当电网恢复已经被检测到时，转子叶片被仰俯回到运行设置24，对于 此实施例，当所述塔架加速变为负时25，也就是说，空气动力推力的重新 施加与塔架加速反相位，进入状态3。结果是在返回到正常运行模式(状 态0)时受到阻尼的塔架加速26，仅仅产生阻尼后的塔架位移27，由此， 塔架上的负载被减小。另夕卜，发电机rpm被减小28,理想为到^/v所述电 网故障模式29之前的水平。
图7原理性地示出了本技术的另一实施例，其中，不存在或至少不使 用用于测量才几械振动和/或负载的传感器装置，简化的定时图显示出电网故 障期间控制状态、仰俯角、塔架加速和发电机rpm之间的关系。
本实施例对于状态O、 1、 2的介绍与图6介绍的相同，这里不再重复。
状态13:
转子叶片以预定控制参数——例如Trampback——4皮仰俯回到运4亍 设置30。对于此实施例，在检测到电网恢复之后立即进入状态13。仰俯速 率被选择为不导致进一步的显著的过大机械振动一一例如塔架加速31、 32—一的值。
结果是在返回到正常运行模式(状态0)时的塔架加速31、 32，产生 塔架位移33，由此，塔架上的负载被保持在可允许的限制值之内。另外， 发电机rpm被减小34，理想为到进入所述电网故障模式29之前的水平。
上面参照LVRT过程中用于风力涡轮机的控制算法的具体实例示例性 地介绍了本发明。然而，应当明了，本发明不限于特定实例，而是可在权 利要求书限定的本发明的范围内用多种变型来设计和改变，例如采用其他的算法状态或测量/检测/建立/推定值。 参考标号清单
在附图中，下面的参考标号指
1. 风力涡轮才几或风力涡轮才几系统
2. 风力涡轮机塔架
3. 风力涡轮;t^几舱
4. 低速轴 4a.仰俯才几构
5. 风力涡轮机转子叶片
6. 风力涡轮机转子叶片旋转
7. 传感器装置
8. 计算装置
9. 仰俯控制系统
10. 电压下降的斜率(Sl叩e)
11. 预定斜率限制值(Sl叩eLim)
12. 预定的Utreshold
13. 初始化电网故障控制算法的区域
14. 电网恢复的区域
15. 电网故障检测
16. 状态1的向着例如NOPA的仰俯角
17. 状态1的塔架加速
18. 状态1的塔架位移
19. 状态1的发电机rpm
20. NOPA
21. 状态2的塔架加速
22. 状态2的塔架位移
23. 状态2的发电机rpm——过速水平置的仰俯角
25. 状态2的经过0的塔架加速
26. 状态0的阻尼后的塔架加速
27. 状态0的阻尼后的塔架位移
28. 状态3的发电机rpm——下降
29. 状态0的发电机rpm
30. 状态13的预定仰俯速率
31. 状态13的塔架加速
32. 状态0的塔架加速
33. 状态0的塔架位移
34. 状态13的发电机rpm
权利要求
1.一种用于对连接到市电网的风力涡轮机进行控制的方法，该方法包含以下步骤检测出市电网的故障，以及在故障模式中控制一个或一个以上的转子叶片，其中，所述一个或一个以上的转子叶片受到仰俯，以便将转子速度稳定在过速范围内。
2. 根据权利要求l的方法，其中，开始所述故障模式包含建立风力 涡轮机产生的电力的值，并在该电力高于预先建立的限制值一一例如标称 电力的25%—一时近入所述故障模式。
3. 根据权利要求2的方法，其中，所述电力的值被建立作为所产生电 力的直接测量，或间接地通过例如发电机rpm、风速或其组合的测量来建 立。
4. 根据权利要求l-3中任意一项的方法，其中，所述一个或一个以上 的转子叶片被仰俯到基本无加速值，以便将转子速度稳定在过速范围内。
5. 根据权利要求4的方法，其中，所述无加速值在小于正常风力涡轮 机安全限制的情况下建立，例如，在18 JL/秒的最大仰俯速率值的情况下 建立。
6. 根据权利要求1-5中任意一项的方法，其中，通过使用查阅表和/ 或通过使用例如包括叶片Cp-值、风速与方向、转子速度等参数的数学算 法进行计算，建立所述无加速值。
7. 根据权利要求l-6中任意一项的方法，其中，所述无加速值是连续 建立的或在所述市电网故障,皮检测到时建立的。
8. 根据权利要求l-3中任意一项的方法，其中，在将转子速度稳定到 可通过风力涡轮机控制器控制的规定范围内时，所述一个或一个以上的转 子叶片4皮仰俯到目标仰俯角值。
9. 根据权利要求8的方法，其中，所述目标仰俯角值在小于正常风力 涡轮机安全限制的情况下建立，例如在18力秒的最大仰俯速率值的情况下建立。
10. 根据权利要求8与9中任意一项的方法，其中，所述目标仰俯角 值通过使用查阅表来建立和/或通过使用例如包括叶片Cp-值、风速与方向、 转子速度、所产生电力等参数的数学算法进行计算来建立。
11. 根据权利要求1-10中任意一项的方法，其中，所述目标仰俯角值 被连续建立或在检测到所述市电网故障时建立。
12. 根据权利要求l-ll中任意一项的方法，其中，所述转子速度被稳 定在过速值上或在所述规定范围内，其中，所述规定范围大大小于所述过 速范围。
13. 根据权利要求12的方法，其中，任何过速值或所述规定速度范围 内的任何值低于风力涡轮机转子过速限制值。
14. 根据权利要求1-13中任意一项的方法，其中，所述控制基于风力 涡轮机部件一一例如一个或一个以上的转子叶片、机舱、塔架、基座或其 组合一一上的测量得到的负载进行。
15. 连接到市电网的风力涡轮机(1)，其包含至少一个叶片仰俯系统(9)，其控制一个或一个以上的转子叶片(5) 的仰俯，以及至少 一个风力涡轮机控制系统(7-9)，其包含执行根据权利要求1-14 中任意一项的方法的系统。
16. 根据权利要求15的风力涡轮机(1)，其中，所述执行一种方法 包含在检测到市电网故障的期间执行安全模式方法。
17. 根据权利要求15或16的风力涡轮机(1)，其中，所述风力涡轮 机在电网故障期间对市电网供电。
18. 风电厂，其包含至少两个才艮据权利要求15-17中任意一项的风力涡轮机，以及 至少一个用于检测市电网故障的检测器(7)。
全文摘要
本发明涉及一种对连接到市电网的风力涡轮机进行控制的方法，该方法包含以下步骤检测市电网的故障，在故障模式中控制一个或一个以上的转子叶片，其中，所述一个或一个以上的转子叶片受到仰俯，以便将转子速度稳定在过速范围内。本发明还涉及风力涡轮机以及包含至少两个风力涡轮机的风电厂。
文档编号F03D7/02GK101517229SQ200780034084
公开日2009年8月26日 申请日期2007年9月12日 优先权日2006年9月14日
发明者A·尼堡 申请人:维斯塔斯风力系统有限公司