专利名称：风力涡轮机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种风力涡轮机。
背景技术：
如所公知的，风力涡轮机装配(built up)在发电机附近，所述发 电机位于支架顶部的壳体中并通过具有螺旋桨叶片的转子经由所述壳 体中的传动装置驱动，所述转子通过风力驱动。具体地，本发明涉及以下类型的风力涡轮机，即所述风力涡轮机 设置有具有可调节入射角的螺旋桨叶片的转子，所述螺旋桨叶片以这 种可以围绕其纵向轴线旋转的方式设置在所述转子上，并且所述螺旋 桨叶片设置有驱动装置和用于所述驱动装置的主控制装置，以起到用 于调节所述入射角的测量参数的作用。其中对螺旋桨叶片的入射角进行调节以控制涡轮机的输出或旋转 速度，并可能总体上及部分地提供用于风力涡轮机的柔性结构的主动 阻尼。主动阻尼可以限制风力涡轮机的主部件的弯曲度和变形，以及负载。对于螺旋桨叶片的入射角，可以对每个分离的螺旋桨叶片单独进 行调节，或同时对所有的螺旋桨叶片进行调节。控制装置对一个或若干传感器的信号做出反应以测量一个或若干 参数，如螺旋桨叶片的角设定、输出、转子的旋转速度、叶片或转子的负载、涡轮机的加速度等。控制装置通常是部分伺服控制装置，其将过滤及处理与否的测量 信号用作与设定的理想值比较的反馈。风力涡轮机通常由具有非线性负载或建造特征的部件构成，如螺 旋桨叶片、转子和传动装置之间的连接装置、壳体、壳体和支架之间 的连接装置、传动部件等。已知的是具有非线性特征的部件的构造表现不同于具有被称为线 性部件的构造。非线性构造典型的可具有一个以上扭曲模式(distortion mode)或 振动模式，并且涉及的平衡模式在启动时依靠初始条件。混沌理论还教导我们当存在用于这种构造的奇异吸引子(strange attractor)时，其也被称为无限远吸引子，所述构造将变得不稳定。这种奇异吸引子的存在会导致所述构造的运转的突然变化，从而 导致部件的弯曲度和变形会突然需要非常高的幅度。'然而，在大多数实际的构造中，将存在对负载足够的干扰，以防 止具有奇异吸引子以及称为"蓝天灾难(Blue-Sky Catastrophe)"的情况的实际出现。然而，在风力涡轮机的情况下，特别是当风况相对较稳定时，如 在宽阔海中设有风力涡轮机的情况下，这种现象出现的危险是实际存 在的。另外，如今大多数风力涡轮机具有可变的旋转速度，从而增大了转子以接近临界值的旋转速度转动的危险，例如以至于发生非期望的 共振现象。为了避免发生所述现象，正在开发这样的系统以通过螺旋桨叶片 的入射角的主动控制来主动抑制弯曲和变形。然而，操作入射角控制的难点在于传感器的级别及其信号的传送， 并且事实上很难基于这些信号来预测不稳定状况是否马上出现。发明内容本发明旨在通过对螺旋桨叶片的入射角的控制克服上述和其它的 缺点并提供一种简单的方案，以减小面临由于奇异吸引子的出现引起 的情况的危险，为此所涉及的控制可与现有的控制结合。为此目的，本发明涉及一种风力涡轮机，所述风力涡轮机设置有 具有螺旋桨叶片的转子，所述螺旋桨叶片具有可调节的入射角，并且 以能够围绕其纵向轴线旋转的方式设置在所述转子上，并且所述螺旋 桨叶片设置有驱动装置和主控制装置，以对作为测量的参数的函数的 所述入射角进行调节，其中，所述风力涡轮机设置有辅助控制装置， 所述辅助控制装置将根据预定算法与所述主控制装置相关地改变所述 入射角。这样，通过使螺旋桨叶片的入射角以预定的理想方式改变以强制 对风力涡轮机的负载模式进行干扰而可以容易地避免上述灾难情况。 构造或部分构造的共振的发生以及构造或部分构造开始移向奇异吸引 子的现象因而能被避免。这样还可以防止或抑制某些共振现象。辅助控制装置的预定设定使入射角以连续方式在至少两个稳定风况的时期改变。使入射角在叶片每次处于的角度的作用点周围改变小角度(如r的级别)通常是足够的。入射角的辅助控制能根据预设的系统或推测函数，例如周期性函 数，或根据已执行推测元素的预设算法设定，为此入射角的辅助控制 的频率不同于预设的临界值。辅助控制不需要任何从传感器的输入。所述辅助控制装置可完全独立于所述主控制装置并且例如叠加在 所述主控制上，从而主控制装置和辅助控制装置可以经由一个或同一 个驱动装置获得。
为了更好地解释本发明的特征，根据本发明的风力涡轮机的以下 优选实施方式参考附图将仅仅作为实例、而不以任何形式限制地进行描述，在所述附图中图l示意性地描绘了根据本发明的风力涡轮机； 图2以放大的尺寸描绘了由图1中的F2表示的部分。
具体实施方式
图1表示出的风力涡轮机1主要包括支架2，在所述支架2上设置有 壳体3或称为"吊舱"的装置，所述吊舱可围绕竖直轴线旋转。在壳体3中设置有发电机4，所述发电机4通过具有螺旋桨叶片7的 转子6经由壳体3中的传动装置驱动，所述转子6通过风力驱动以产生环 保的电能。螺旋桨叶片7通过轴承8设置在转子6上，从而所述螺旋桨叶片7可 以围绕其纵向轴线旋转，如图2示意性地描绘，所述螺旋桨叶片7设置有能够设定或调节螺旋桨叶片7的入射角的驱动装置9，从而在给定的实例中每个螺旋桨叶片7具有其自己的驱动装置9，但所述驱动装置9也 可以是共用的。风力涡轮机1进一步设置有用于调节螺旋桨叶片7的入射角的上述 驱动或驱动装置9的主控制装置10，由此所述主控制装置10可以以已知 的方式，确保例如转子6的旋转速度或所产生的电能保持恒定。这通常是通过伺服机构实现的，为此主控制装置10从某些传感器 接收信号以测量或计算旋转速度、电能等，为了简单起见这些传感器 在附图中并未描绘出。一旦存在特定的风力或负载干扰等时，主控制装置将调节螺旋桨 叶片的入射角以抵消所述干扰。根据本发明，风力涡轮机1装备有附加的辅助控制装置11，所述 辅助控制装置11确保除了主控制装置10的角度设定之外，螺旋桨叶 片7的入射角优选地根据预设的系统或推测函数，例如是周期性函数， 或根据执行推测元素的预设算法以小角度变化连续地进行调节。这样，除了保持恒定旋转速度或电能等而对入射角进行的通常设 定之外，还将执行小角度变化，从而在涡轮机或其部件的负载模式提 供需要的小的干扰，所述小的干扰足以避免介绍部分中描述的非期望 的效果。可以清楚的是辅助控制装置11能完全独立于任何输入装置、任何 用于主控制装置10的传感器进行工作，从而所述控制装置10和11可 以完全彼此独立地发挥作用，因而辅助控制装置可以完全独立于可能 的外部干扰，如风况、消耗的电能的变化等，从而进行工作。由此，辅助控制装置11在稳定的风况下同样并且特别地保持有效。同样清楚的是辅助控制装置11可以依靠出现的某些情况，为此并 不排除例如辅助控制装置11仅仅在风况稳定至一定程度的时段中是可 起作用的。尽管主控制装置IO和辅助控制装置11在附图中描绘为单个部件， 但是并不排除并且甚至很可能将两个控制装置10和11组合在一个控 制装置中。螺旋桨叶片7的角设定必须通过第二控制器11控制的度数以实验 的方式作为各种类型风力涡轮机1及风力涡轮机1所处地点的主要的 风况的函数来确定。尽管所有的螺旋桨叶片7优选地设置有用于入射角的辅助控制装 置11，然而并不排除仅仅有限数量的这些螺旋桨叶片7设置有这种控制装置。还可以提供所有螺旋桨叶片7共用的辅助控制装置ll，或相反的， 对每个螺旋桨叶片7提供其自己的第二控制器11。本发明并不限于作为实例描述以及在附图中描绘的实施方式；相 反，根据本发明的这种风力涡轮机可以制成各种形状和尺寸，而仍然 保持在本发明的范围内。
权利要求
1.一种风力涡轮机，所述风力涡轮机设置有转子(6)，在所述转子(6)上设置有具有可调节的入射角的螺旋桨叶片(7)，使得所述螺旋桨叶片能够绕其纵向轴线旋转，并且所述螺旋桨叶片(7)设置有驱动装置(9)和主控制装置(10)，以调节作为所测量的参数的函数的所述入射角，其特征在于，所述风力涡轮机设置有辅助控制装置(11)，所述辅助控制装置(11)将根据预定设定或预定算法与所述主控制装置(10)相关地改变所述入射角。
2. 根据权利要求l所述的风力涡轮机，其特征在于，所述辅助控 制装置(11)的所述预定设定使所述入射角连续地改变。
3. 根据权利要求1或2所述的风力涡轮机，其特征在于，所述辅助 控制装置(11)的所述预定设定使所述入射角小角度地改变。
4，根据在前权利要求中任一项所述的风力涡轮机，其特征在于， 所述入射角的所述辅助控制装置根据预设的系统函数被设定。
5. 根据在前权利要求中任一项所述的风力涡轮机，其特征在于， 所述入射角的所述辅助控制装置根据预设的周期函数被设定。
6. 根据权利要求1至3中任一项所述的风力涡轮机，其特征在于， 所述入射角的所述辅助控制装置根据已经实施推测地改变的参数的预 设的算法被设定。
7. 根据在前权利要求中任一项所述的风力涡轮机，其特征在于， 所述辅助控制装置(11)独立于所述主控制装置(10)。
8. 根据在前权利要求中任一项所述的风力涡轮机，其特征在于，所述辅助控制装置叠在所述主控制装置上。
9. 根据在前权利要求中任一项所述的风力涡轮机，其特征在于， 基于时间观察，所述辅助控制装置平均起来位于实际作用点的周围。
10. 根据在前权利要求中任一项所述的风力涡轮机，其特征在于， 至少一个螺旋桨叶片(7)设置有用于其入射角的辅助控制装置(11)。
11. 根据在前权利要求中任一项所述的风力涡轮机，其特征在于，数个螺旋桨叶片(7)设置有用于其入射角的辅助控制装置(11)。
12. 根据权利要求ll所述的风力涡轮机，其特征在于，数个螺旋 桨叶片(7)设置有用于其入射角的共用的辅助控制装置(11)。
13. 根据在前权利要求中任一项所述的风力涡轮机，其特征在于， 用于所述入射角的所述辅助控制装置的频率不同于预设的临界值。
14. 根据在前权利要求中任一项所述的风力涡轮机，其特征在于， 所述辅助控制装置至少在稳定的风况下启动。
全文摘要
一种风力涡轮机，所述风力涡轮机设置有具有螺旋桨叶片(7)的转子(6)，所述螺旋桨叶片(7)具有可调节的入射角，并且以能够围绕其纵向轴线旋转的方式设置在所述转子(6)上，并且所述螺旋桨叶片(7)设置有驱动装置(9)和主控制装置(10)，以对作为测量的参数的函数的所述入射角进行调节，其特征在于，所述风力涡轮机设置有辅助控制装置(11)，所述辅助控制装置(11)将根据预定设定与所述主控制装置(10)相关地改变所述入射角。
文档编号F03D7/04GK101265879SQ200810004860
公开日2008年9月17日 申请日期2008年2月5日 优先权日2007年2月6日
发明者马赛尔·朱尔斯·玛丽·德怀尔德 申请人:汉森传动系统国际公司