專利名稱：風力渦輪機、用于補償風力渦輪機轉(zhuǎn)子槳葉槳距系統(tǒng)中的不一致的方法及該方法的使用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有包括一個或更多個轉(zhuǎn)子槳葉的轉(zhuǎn)子的風力渦輪機、用于補償 風力渦輪機轉(zhuǎn)子槳葉槳距系統(tǒng)中的不一致(disparity)的方法及該方法的使用。
背景技術(shù)：
用于控制風力渦輪機的一個或更多個轉(zhuǎn)子槳葉的槳距角的槳距調(diào)節(jié)器(pitch actuator)在本領(lǐng)域中是公知的。 各轉(zhuǎn)子槳葉受到例如由以下因素導(dǎo)致的不一致的影響調(diào)節(jié)器的生產(chǎn)差異、槳距 調(diào)節(jié)器組件的各種公差、槳葉軸承摩擦中的變化(例如，由安裝差異、溫度變化或槳葉偏轉(zhuǎn) 變化導(dǎo)致)、空氣密度的變化、風力狀況的偏航誤差、風切變、溫度變化、變化的風速等。這種 槳距系統(tǒng)因此可以看作是一種具有變化參數(shù)的非線性系統(tǒng)。 所述系統(tǒng)的一個問題是，所述變化參數(shù)可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)子槳葉的惡化的控制并且因此 在風力渦輪機中產(chǎn)生不必要的疲勞。 本發(fā)明的一個目的是，提供一種控制風力渦輪機的一個或更多個槳距調(diào)節(jié)器的優(yōu) 選的方法而沒有上述缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種風力渦輪機，該風力渦輪機包括
轉(zhuǎn)子，其包括一個或更多個轉(zhuǎn)子槳葉； 槳距系統(tǒng)，其用于控制所述一個或更多個轉(zhuǎn)子槳葉的槳距角，所述槳距系統(tǒng)包括
至少一個槳距調(diào)節(jié)器、用于生成槳距調(diào)節(jié)器控制信號的槳距控制器和用于確定槳距性能參
數(shù)的值的傳感器元件；以及 補償控制器，其根據(jù)控制算法來補償所述槳距調(diào)節(jié)器控制信號和所述槳距性能參
數(shù)的值之間的不一致，
其中 所述補償控制器被設(shè)置為根據(jù)所述不一致來調(diào)整所述補償控制器的控制算法的參數(shù)。 通過術(shù)語"槳距系統(tǒng)"意味著實現(xiàn)槳距活動所需的相關(guān)部件，包括電源、電力控制 元件、調(diào)節(jié)器、包括可編程電子器件的數(shù)據(jù)處理元件、傳感器元件和數(shù)據(jù)傳輸元件。
通過術(shù)語"不一致"意味著影響調(diào)節(jié)器控制信號和槳距性能參數(shù)之間的關(guān)系的不 一致，即，指定/期望和測量/估算的參數(shù)之間的差。 通過補償所述不一致，確保補償了與期望性能相關(guān)的任何偏差，例如，由于調(diào)節(jié)器 的生產(chǎn)變化、液壓閥公差、液壓流體粘性的變化、槳葉軸承摩擦中的變化(例如，由安裝差 異、溫度變化或槳葉偏轉(zhuǎn)變化導(dǎo)致)、空氣密度變化、風力狀況偏航誤差、風切變等導(dǎo)致的偏 差。并且補償了電動槳距系統(tǒng)相關(guān)的偏差。
此外，確保了可以補償永久的不一致、緩慢變化的不一致(例如，與溫度變化有關(guān)
的不一致)和/或較快速變化的不一致(例如，具有平均風速的不一致)。 更進一步，通過補償，確保了最小化重要的風力渦輪機性能標準，例如，推力引導(dǎo)
塔(thrust wise tower)負荷、傳動系(drive train)負荷、槳距系統(tǒng)負荷、調(diào)節(jié)器磨損等，
并還確保了最佳電力產(chǎn)品和延長各風力渦輪機組件的壽命。 另一個優(yōu)點是，能夠針對不同的工作狀況和利用不同的負荷干擾獲得最佳補償。
本發(fā)明的一個方面中，所述補償控制器包括至少一個參數(shù)可調(diào)節(jié)的自適應(yīng)控制 器。通過在工作期間自適應(yīng)地調(diào)節(jié)補償控制器的工作參數(shù)，確保了有效地補償與期望性能 相關(guān)的任何偏差，例如，由于調(diào)節(jié)器的生產(chǎn)變化、液壓閥公差、液壓流體粘性的變化、槳葉軸 承摩擦中的變化(例如，由安裝差異、溫度變化或槳葉偏轉(zhuǎn)變化導(dǎo)致)、空氣密度變化、風力 狀態(tài)偏航誤差、風切變等導(dǎo)致的偏差。 在本發(fā)明的另一方面中，所述至少一個自適應(yīng)控制器中還包括用于調(diào)節(jié)所述參數(shù) 的裝置。 在本發(fā)明的其它方面中，所述補償控制器包括自調(diào)調(diào)整器(STR， SelfT皿ing Regulator)。通過使用STR，確保了使用調(diào)整器從而可以解決在線優(yōu)化控制問題，并且確保 了自動調(diào)節(jié)控制器參數(shù)以獲取期望的系統(tǒng)性能。此外，由于STR使用系統(tǒng)的動態(tài)估計模型， 并且控制規(guī)則自動地適應(yīng)系統(tǒng)和工作負荷動態(tài)，所以STR幾乎不需要系統(tǒng)特定的調(diào)節(jié)。
在本發(fā)明的一個方面中，所述STR包括用于處理非遞歸算法的裝置，該非遞歸算 法用于處理模型參數(shù)估計，例如最小二乘(LS)法或增廣最小二乘(ELS)法。
在本發(fā)明的另一方面中，所述STR包括用于處理遞歸算法的裝置，該遞歸算法用 于處理模型參數(shù)估計，例如遞歸最小二乘(RLS)法、遞歸增廣最小二乘(RELS)法、遞歸最大 似然(RML)法、隨機近似(STA)法等等。 在本發(fā)明的其它方面中，所述STR包括用于處理控制設(shè)計模型(例如LQ追蹤最佳 控制方法、輸入-輸出極點配置設(shè)計方法等)的裝置。 在本發(fā)明的其它方面中，所述補償控制器是模型基準自適應(yīng)系統(tǒng)(MRAS)。通過使 用MRAS，確保了執(zhí)行改變槳距系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和動態(tài)的反饋控制規(guī)則，使得其性能與期望的基 準模型的性能基本相同，由此可以最小化槳距系統(tǒng)的所述不一致。 在本發(fā)明的另一方面中，所述MRAS包括使用MIT法、Lyapunov法等處理實時參數(shù) 更新的裝置。由此確保了可以執(zhí)行用于實時參數(shù)更新的可靠方法，從而優(yōu)化槳距系統(tǒng)的性 能。 在本發(fā)明的另一方面中，所述槳距調(diào)節(jié)器是液壓槳距調(diào)節(jié)器。由此確保了針對液 壓槳距調(diào)節(jié)器的動態(tài)非線性和非線性死區(qū)范圍(例如，如果死區(qū)范圍的值變化，則該非線 性死區(qū)范圍例如包括上下界限、槳距變化率(pitchrate)/電壓的斜率等)對槳距系統(tǒng)進行 了補償。 在本發(fā)明的一個方面中，所述補償控制器被設(shè)置為連續(xù)調(diào)節(jié)所述控制算法的參 數(shù)。由此確保了補償控制器的工作參數(shù)基本上一直處于對所述控制器最優(yōu)的值，并且槳距 系統(tǒng)的性能總是最優(yōu)，而與槳距系統(tǒng)的工作狀況變化無關(guān)。 在本發(fā)明的另一方面中，可以以固定的時間周期來改變所述補償控制器的所述一 個或更多個工作參數(shù)，或者直到定義的誤差參數(shù)低于預(yù)定水平才改變所述參數(shù)。由此確保了，為了最優(yōu)化槳距系統(tǒng)性能，補償控制器的工作參數(shù)僅在需要的時候改變和/或僅以固 定的時間周期改變，例如在啟動期間、維修時、在改變氣候條件時等。 在本發(fā)明的另一方面中，可以例如在安裝期間、維修時、在改變環(huán)境條件等時手動 地開始所述補償控制器的所述一個或更多個工作參數(shù)的改變，或者例如以預(yù)定時間間隔按 計劃自動地開始所述補償控制器的所述一個或更多個工作參數(shù)的改變。由此確保了在需要 將所述工作參數(shù)從一種設(shè)置改變?yōu)榱硪环N設(shè)置的各種情況下，可以直接完成，或者例如通 過連接的SCADA連接來手動啟動。 在本發(fā)明的另一方面中，所述補償控制器在槳距調(diào)節(jié)器的死區(qū)范圍內(nèi)工作。由此 確保了針對例如液壓槳距調(diào)節(jié)器的非線性死區(qū)范圍(如果死區(qū)范圍的值變化，則該非線性 死區(qū)范圍例如包括上下界限、槳距變化率/電壓的斜率等)對槳距系統(tǒng)進行了補償。
在本發(fā)明的另一方面中，所述補償控制器在槳距調(diào)節(jié)器的可變范圍內(nèi)工作。
在本發(fā)明的一個方面中，所述補償控制器補償液壓槳距系統(tǒng)的不一致。由此確保 了與風力渦輪機相關(guān)地廣泛使用的液壓槳距系統(tǒng)能夠體現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點。此外，確保了可 以補償由于諸如生產(chǎn)差異、變化的安裝、液壓液體的老化等靜態(tài)或緩慢變化的參數(shù)造成的 多于一個液壓槳距系統(tǒng)之間的不一致。 在本發(fā)明的另一方面中，所述補償控制器補償電動槳距系統(tǒng)的不一致。由此確保 了補償特定于電動槳距系統(tǒng)的工作參數(shù)(例如，控制器的漂移增益、電動槳距調(diào)節(jié)器的非 線性、槳距系統(tǒng)對于各轉(zhuǎn)子槳葉的特性之間的差異等)的不一致。 在本發(fā)明的另一方面中，所述補償控制器還被設(shè)置為根據(jù)諸如溫度和風速的環(huán)境 值調(diào)節(jié)控制算法中的所述參數(shù)。由此確保了補償可能影響例如槳距調(diào)節(jié)器的液壓部分的工 作的環(huán)境參數(shù)。 在本發(fā)明的另一方面中，所述補償控制器還被設(shè)置為根據(jù)諸如槳距變化率(pitch rate)和槳距力(pitch force)的槳距性能參數(shù)來調(diào)整所述控制算法的參數(shù)。由此確保了 可以獲得對槳距系統(tǒng)的性能的直接測量，并且確保了補償控制器的有效基礎(chǔ)是可用的。更 進一步確保了可以監(jiān)視期望性能參數(shù)和實際性能參數(shù)之間的偏差，從而進行后續(xù)補償。
在本發(fā)明的另一方面中，所述補償控制器被設(shè)置為根據(jù)估計的槳距性能參數(shù)來調(diào) 節(jié)所述控制算法的參數(shù)。由此確保了自適應(yīng)控制器不需要關(guān)于受控系統(tǒng)的先驗(priori) 信息，并且依然能夠選擇自適應(yīng)算法的最佳結(jié)構(gòu)以及參數(shù)。
在本發(fā)明的另 一方面中，所述風力渦輪機是變速風力渦輪機。 本發(fā)明還涉及一種用于補償風力渦輪機轉(zhuǎn)子槳葉槳距系統(tǒng)中的不一致的方法，所 述槳距系統(tǒng)包括至少一個槳距調(diào)節(jié)器、槳距控制器、傳感器元件以及補償控制器，所述方法 包括以下步驟 由所述槳距控制器生成槳距調(diào)節(jié)器控制信號； 由所述傳感器元件確定所述槳距調(diào)節(jié)器的槳距性能參數(shù)的值； 根據(jù)所述生成的槳距調(diào)節(jié)器控制信號與所述確定的槳距性能參數(shù)的值之間的不 一致來調(diào)節(jié)所述補償控制器的控制算法的參數(shù)。 由此提供了一種控制風力渦輪機的一個或更多個槳距調(diào)節(jié)器的優(yōu)選方法。 在本發(fā)明的另一方面中，通過自適應(yīng)控制器執(zhí)行控制算法的所述參數(shù)調(diào)節(jié)。由此
確保了控制風力渦輪機的一個或更多個槳距調(diào)節(jié)器的優(yōu)選方法。
此外，本發(fā)明涉及風力渦輪機中方法的使用，其中所述風力渦輪機為變速風力渦 輪機。


在下文中將參照附圖描述本發(fā)明，其中 圖1示出了一種在風力渦輪機轉(zhuǎn)子中包括三個風力渦輪機槳葉的大型現(xiàn)代風力 渦輪機； 圖2示意性示出了用于風力渦輪機的各實施方式的控制系統(tǒng)的功能圖解； 圖3示意性地示出了用于一個轉(zhuǎn)子槳葉的液壓槳距調(diào)節(jié)器系統(tǒng)； 圖4a示意性地示出了液壓槳距調(diào)節(jié)器系統(tǒng)的響應(yīng)特性； 圖4b示意性地示出了根據(jù)已知技術(shù)的各實施方式的增益補償曲線； 圖4c示意性地示出了根據(jù)已知技術(shù)的各實施方式的槳距系統(tǒng)的補償液壓響應(yīng)特
性； 圖5示意性地示出了液壓響應(yīng)特性的變化的示例； 圖6示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的自調(diào)調(diào)整器(STR，SelfT皿ing Regulator)的框圖； 圖7示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的模型基準自適應(yīng)系統(tǒng)(MRAS， Model Reference Adaptive System)的框圖； 圖8示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的連接至SCADA系統(tǒng)的槳距控制 器。
具體實施例方式
圖1示出了一種現(xiàn)代風力渦輪機1，其具有塔架2和設(shè)置于塔架頂部上的風力渦輪 機艙3。 包括至少一個槳葉(例如所示的三個風力渦輪機槳葉5)的風力渦輪機轉(zhuǎn)子通過 槳距機構(gòu)6與軸轂4連接。各槳距機構(gòu)包括槳葉軸承和使得槳葉變槳距的槳距調(diào)節(jié)裝置。 通過槳距控制器控制變槳距過程。 如圖中所示，特定級別以上的風力會推動轉(zhuǎn)子并且使得它能夠在與風力垂直的方 向上旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)運動被轉(zhuǎn)換為通常供應(yīng)給公共電網(wǎng)(utility grid)的電力，這是本領(lǐng)域 技術(shù)人員所公知的。 風力渦輪機的槳距機構(gòu)6的一個主要任務(wù)是使轉(zhuǎn)子槳葉5圍繞其長度方向轉(zhuǎn)動， 并且對于風力渦輪機的各個實施方式，該槳距系統(tǒng)是液壓系統(tǒng)。
對于風力渦輪機的其它實施方式，該槳距系統(tǒng)是電動系統(tǒng)。 圖2示意性地示出了用于風力渦輪機的各個實施方式的控制系統(tǒng)的功能圖解。，對于各個實施方式，速度控制是控制結(jié)構(gòu)的外循環(huán)中的PI控制器。 在一個工作模式中，該控制器的目標是將產(chǎn)生的電力維持在額定比率水平，例如，
通過保持大致恒定的發(fā)電機轉(zhuǎn)速，即，保持發(fā)電機速度基準設(shè)定值RPM^恒定。這就需要槳
距控制內(nèi)循環(huán)是主動控制部分，并且為了改變風力條件/情況，槳距基準信號20可以迅速
改變。如果槳距控制沒有依照槳距基準信號20進行，那么與期望情況相反，風力渦輪機的
7轉(zhuǎn)子會加速旋轉(zhuǎn)。 如圖3示意性所示，現(xiàn)有技術(shù)中已知的液壓槳距調(diào)節(jié)器的一個實施方式包括閥7 和缸8。通過從槳距控制器接收到的槳距調(diào)節(jié)器控制信號21控制閥7的工作。閥和缸通過 液壓軟管11、12連接。 通過改變缸8的液壓室中活塞10的任一側(cè)上的壓力，使活塞在所述液壓室中往復(fù) 運動。 活塞桿的遠端13附接到轉(zhuǎn)子槳葉的支座9上，并因此能夠使得槳葉5繞其縱軸轉(zhuǎn) 動。 對于所述液壓槳距調(diào)節(jié)器的一個實施方式，圖4a示意性地例示了輸入電壓和輸 出槳距速度之間的關(guān)系。液壓響應(yīng)曲線14示出了對于0V左右的相對較小的控制電壓水平 的相當大的死區(qū)(deadband)15，S卩，所述較小電壓水平基本不會移動活塞并且因此也不能 改變所連接的轉(zhuǎn)子槳葉的槳距角。此外，圖4a例示了在死區(qū)15以外的響應(yīng)曲線14的斜率 不是線性的。 用于至少部分補償所述非線性的現(xiàn)有技術(shù)是增加相關(guān)的增益補償，該增益補償在 如圖4b所示的死區(qū)周圍的增益增大。該增益補償在時間上是固定的，并且例如在安裝時和 /或在維修時可以固定或校準。 在圖4c中例示了槳距系統(tǒng)的補償過的液壓響應(yīng)曲線19的一個示例。
然而，槳距系統(tǒng)的工作狀況和干擾以未知的方式變化。例如，對于液壓槳距系統(tǒng)來 說，閥7、液壓油以及負荷參數(shù)可能會顯著的變化，例如，由于諸如老化、溫度變化、槳葉軸承 安裝中的變化導(dǎo)致的軸承摩擦的變化、液壓閥生產(chǎn)變化等的緩慢改變或靜態(tài)干擾(static disturbance)。 此外，動態(tài)的或相對較快的干擾，例如風力負荷、空氣密度等，同樣對槳距系統(tǒng)的 整體響應(yīng)產(chǎn)生重要的影響。 圖5示意性地例示了例如由于上述干擾而可能使得液壓響應(yīng)曲線如何變化的示 例。 對于各種情況，死區(qū)邊界17可能會如圖中的箭頭所示獨立地或者相關(guān)地發(fā)生變 化，使得死區(qū)變窄或加寬。此外，液壓響應(yīng)曲線的偏移可能發(fā)生變化，如圖中18所示。甚至 液壓響應(yīng)曲線14的斜率16可能會變化并且曲線形狀也可能變化。 為了保持基本未改變的補償后的液壓響應(yīng)曲線19，這些變化要求相應(yīng)地改變所述 增益補償。 因此，在沒有考慮所述工作條件和負荷干擾的情況下槳距控制的任何傳統(tǒng)方法都 不能獲得最佳性能。 由此便需要能夠以補償上述變化的工作條件和干擾的方式控制風力渦輪機。
根據(jù)本發(fā)明，風力渦輪機的槳距系統(tǒng)包括補償槳距系統(tǒng)中的不一致的補償控制 器。此外，在工作期間可以改變補償控制器的工作參數(shù) 通過引入一種補償控制器來補償槳距系統(tǒng)中的不一致，可以最小化槳距控制的傳 統(tǒng)方法的上述缺點，從而使得槳距系統(tǒng)的工作最優(yōu)化并且使得各種風力渦輪機組件的磨損 最小化。 通過使得能夠在工作期間改變補償控制器的工作參數(shù)，可以確保補償控制器的特性可以改變?yōu)樗璧墓ぷ髂Ｊ胶?或響應(yīng)于輸入?yún)?shù)。 作為用于補償控制器的改變的工作模式的示例可以是液壓死區(qū)內(nèi)改變的增益， 即，改變圖4b中示意性地示出的曲線的斜率。 根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述補償控制器包括自適應(yīng)控制器。在本發(fā)明的上 下文中，所述自適應(yīng)控制器被認為是具有可調(diào)參數(shù)和用于調(diào)節(jié)所述參數(shù)的機構(gòu)的控制器。
自適應(yīng)控制器可以對受控系統(tǒng)的動態(tài)變化提供連續(xù)的適應(yīng)，S卩，控制器的參數(shù)根 據(jù)例如由于系統(tǒng)在更多工作點中的非線性而導(dǎo)致的系統(tǒng)參數(shù)變化而變化。換而言之，自適 應(yīng)控制器改變系統(tǒng)控制設(shè)定，使得其動作響應(yīng)于需求。 對于自適應(yīng)控制器的各種實施方式，控制算法不需要關(guān)于受控系統(tǒng)的先驗信息，
并能夠例如基于系統(tǒng)值的連續(xù)測量來選擇自適應(yīng)算法的最佳結(jié)構(gòu)和參數(shù)。 根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述補償控制器包括自調(diào)調(diào)整器(STR)。圖6示出了
這種STR。 該STR包括兩個循環(huán) 下循環(huán)，其包括該處理和普通反饋控制器； 上循環(huán)，其由參數(shù)估計器和設(shè)計計算構(gòu)成。該循環(huán)調(diào)節(jié)控制器參數(shù)。
此外，該自適應(yīng)處理包括兩個步驟 1-估計處理模型參數(shù)。 2-如果估計正確，則更新控制器參數(shù)。 對于所述STR的各實施方式，該處理模型參數(shù)估計使用非遞歸參數(shù)估計算法。
對于所述STR的一個實施方式，所述處理模型參數(shù)的非遞歸估計是最小二乘(LS) 法。 對于所述STR的另一個實施方式中，所述處理模型參數(shù)的非遞歸估計是增廣最小 二乘(ELS)法。 對于所述STR的其他實施方式，該處理模型參數(shù)估計使用遞歸參數(shù)估計算法。
對于所述STR的一個實施方式，所述處理模型參數(shù)的遞歸估計使用遞歸最小二乘 (RLS)法。 對于所述STR的另一個實施方式，所述處理模型參數(shù)的遞歸估計使用遞歸增廣最 小二乘(RELS)法。 對于所述STR的又一個實施方式，所述處理模型參數(shù)的遞歸估計使用遞歸最大似 然(RML)法。 對于所述STR的另一個實施方式，所述處理模型參數(shù)的遞歸估計使用隨機近似 (STA)法。 對于所述STR的一個實施方式，該控制設(shè)計模型使用LQ追蹤最佳控制方法。
對于所述STR的另一個實施方式，該控制設(shè)計模型使用輸入-輸出極點配置(pole placement)設(shè)計方法。 根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方式，所述補償控制器包括模型基準自適應(yīng)系統(tǒng) (MRAS)。圖7例示了這樣的MRAS 。 通過應(yīng)用MRAS控制，處理繼承了期望基準模型的動作。設(shè)計基準模型來實現(xiàn)系統(tǒng) 的目標。MRAS的思想是對控制器的參數(shù)進行實時更新，從而消除基準模型與該處理之間的
9誤差。例如，使用MIT或Ly即unov方法等可以實現(xiàn)實時參數(shù)更新。 圖7例示了如何基于設(shè)備的輸出y及輸入u和模型基準輸入通過調(diào)整機構(gòu)更新控 制器參數(shù)。 MRAS可以處理線性以及非線性系統(tǒng)。 例如，MIT法是基于最小化以下?lián)p耗函數(shù)來更新控制器的控制器參數(shù)e的方法 豐)-^e2 其中e = y-ym，S卩，模型與處理輸出之間的誤差。
MIT法被定義為
「 ， a; &
&、"朋 其中Y為由用戶定義的適應(yīng)增益，表示誤差收斂到零的速度。 對于本發(fā)明的各實施方式，可以連續(xù)改變自適應(yīng)控制器的參數(shù)。 對于另一個實施方式，可以以固定時間周期改變所述參數(shù)或者直到定義的誤差參
數(shù)低于預(yù)定水平才改變所述參數(shù)。 對于各個實施方式，可以例如在安裝、維修、在改變環(huán)境條件等時手動啟動所述自 適應(yīng)控制器來改變其參數(shù)，或者例如以預(yù)定時間間隔按計劃自動地啟動所述自適應(yīng)控制器 來改變其參數(shù)。 在如圖8示意性所示的本發(fā)明的其它各實施方式中，例如可以通過連接的SCADA
連接手動啟動所述自適應(yīng)控制器來改變其參數(shù)。 本發(fā)明還涉及一種包括電動槳距系統(tǒng)的風力渦輪機。 附圖標記列表 1、風力渦輪機 2、塔架 3、艙 4、軸轂 5、槳葉 6、槳距機構(gòu) 7、閥 8、缸 9、轉(zhuǎn)子槳葉底座 10、活塞 11、到第一室部分的液壓軟管 12、到第二室部分的液壓軟管 13、活塞桿的遠端 14、液壓響應(yīng)曲線 15、死區(qū) 16、液壓響應(yīng)曲線的斜率 17、死區(qū)界限
10
18、液壓響應(yīng)曲線的偏移 19、補償過的液壓響應(yīng)曲線 20、槳距基準信號 21、槳距調(diào)節(jié)器控制信號
權(quán)利要求
一種風力渦輪機，該風力渦輪機包括轉(zhuǎn)子，其包括一個或更多個轉(zhuǎn)子槳葉；槳距系統(tǒng)，其用于控制所述一個或更多個轉(zhuǎn)子槳葉的槳距角，所述槳距系統(tǒng)包括至少一個槳距調(diào)節(jié)器、用于生成槳距調(diào)節(jié)器控制信號的槳距控制器和用于確定槳距性能參數(shù)的值的傳感器元件；以及補償控制器，其根據(jù)控制算法來補償所述槳距調(diào)節(jié)器控制信號和所述槳距性能參數(shù)的值之間的不一致，其中所述補償控制器被設(shè)置為根據(jù)所述不一致來調(diào)整所述補償控制器的控制算法的參數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的風力渦輪機，其中所述補償控制器包括自調(diào)調(diào)整器(STR)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風力渦輪機，其中所述補償控制器包括模型基準自適應(yīng)系統(tǒng) (MRAS)。
4. 根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的風力渦輪機，其中所述補償控制器被設(shè)置為連續(xù)地調(diào) 節(jié)所述控制算法的參數(shù)。
5. 根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的風力渦輪機，其中所述槳距調(diào)節(jié)器為液壓槳距調(diào)節(jié)器。
6. 根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的風力渦輪機，其中所述補償控制器還被設(shè)置為根據(jù)諸 如溫度和風速的壞境值調(diào)節(jié)所述控制算法的參數(shù)。
7. 根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的風力渦輪機，其中所述補償控制器還被設(shè)置為根據(jù)諸 如槳距變化率和槳距力的槳距性能參數(shù)來調(diào)整所述控制算法的參數(shù)。
8. 根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的風力渦輪機，其中所述補償控制器被設(shè)置為根據(jù)估計 的槳距性能參數(shù)調(diào)節(jié)所述控制算法的參數(shù)。
9. 根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的風力渦輪機，其中所述風力渦輪機為變速風力渦輪機。
10. —種用于補償風力渦輪機轉(zhuǎn)子槳葉槳距系統(tǒng)中的不一致的方法，所述槳距系統(tǒng)包 括至少一個槳距調(diào)節(jié)器、槳距控制器、傳感器元件以及補償控制器，所述方法包括以下步驟由所述槳距控制器生成槳距調(diào)節(jié)器控制信號， 由所述傳感器元件確定所述槳距調(diào)節(jié)器的槳距性能參數(shù)的值，根據(jù)所述生成的槳距調(diào)節(jié)器控制信號與所述確定的槳距性能參數(shù)的值之間的不一致 來調(diào)節(jié)所述補償控制器的控制算法的參數(shù)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中根據(jù)環(huán)境值進一步調(diào)節(jié)所述控制算法的參數(shù)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其中根據(jù)性能參數(shù)進一步調(diào)節(jié)所述控制算法的 參數(shù)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10至12中任一項所述的方法，其中所述確定的槳距性能參數(shù)的值基 于估計值。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10至12中任一項所述的方法，其中所述確定的槳距性能參數(shù)的值基
15. 根據(jù)權(quán)利要求10至14所述的方法在根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的風力渦輪機中的使用，其中所述風力渦輪機為槳距受控風力渦輪機。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種風力渦輪機，該風力渦輪機包括具有一個或更多個轉(zhuǎn)子槳葉的轉(zhuǎn)子；用于控制所述一個或更多個轉(zhuǎn)子槳葉的槳距角的槳距系統(tǒng)，所述槳距系統(tǒng)包括至少一個槳距調(diào)節(jié)器、用于產(chǎn)生槳距調(diào)節(jié)器控制信號的槳距控制器、和用于確定槳距性能參數(shù)的值的傳感器元件；以及根據(jù)控制算法補償所述槳距調(diào)節(jié)器控制信號與所述槳距性能參數(shù)的值之間的不一致的補償控制器。該補償控制器被設(shè)置為根據(jù)所述不一致調(diào)整所述補償控制器的控制算法的參數(shù)。此外，本發(fā)明涉及一種用于補償風力渦輪機轉(zhuǎn)子槳葉槳距系統(tǒng)中的不一致的方法以及該方法的使用。
文檔編號F03D7/04GK101772641SQ200880024652
公開日2010年7月7日 申請日期2008年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月14日
發(fā)明者保羅·勃蘭特·克里斯滕森 申請人:維斯塔斯風力系統(tǒng)有限公司