本發(fā)明涉及一種用于控制風(fēng)力渦輪機(jī)在特定風(fēng)速閾值之上的運(yùn)行的方法。本發(fā)明更涉及一種風(fēng)力渦輪機(jī)，其被準(zhǔn)備和設(shè)計(jì)來執(zhí)行本方法。

背景技術(shù)：
風(fēng)力渦輪機(jī)及其部件被設(shè)計(jì)來抵抗和應(yīng)付高風(fēng)速。風(fēng)力渦輪機(jī)可能被暴露在例如高于25m/s的風(fēng)速下。本風(fēng)速被風(fēng)力渦輪機(jī)制造商稱為典型的“風(fēng)速閾值”。如果達(dá)到并且甚至高出給定的風(fēng)速閾值，則相當(dāng)高的機(jī)械載荷正作用于風(fēng)力渦輪機(jī)部件。已知如果所測(cè)量的和平均的風(fēng)速達(dá)到閾值，則改變旋轉(zhuǎn)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的槳距角直到達(dá)到葉片的所謂的“順槳位置”為止。因此減小了正作用于葉片的風(fēng)力載荷，以及由此避免了（疲勞）載荷。甚至已知如果在風(fēng)力渦輪機(jī)現(xiàn)場(chǎng)達(dá)到具有高風(fēng)速的所謂的“高風(fēng)情形”，則從電網(wǎng)斷開風(fēng)力渦輪機(jī)。作為缺點(diǎn)，如果風(fēng)力渦輪機(jī)接近于這個(gè)限制運(yùn)行范圍，則對(duì)于風(fēng)力渦輪機(jī)運(yùn)營商來說損失了電能以及由此損失了金錢。文獻(xiàn)EP0847496B1描述了假如達(dá)到“高風(fēng)情形”的另一個(gè)解決方案。根據(jù)所述的方法，如果達(dá)到特定風(fēng)速，則連續(xù)地降低風(fēng)力渦輪機(jī)的標(biāo)稱輸出功率以及轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。因此避免了風(fēng)力渦輪機(jī)及其部件的過載。輸出功率和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速的連續(xù)降低取決于風(fēng)速度的上升來完成。在該過程期間，風(fēng)力渦輪機(jī)與電網(wǎng)保持連接。因此避免了或者至少延遲了風(fēng)力渦輪機(jī)的斷開。因?yàn)殡姽β嗜匀槐火伻氲诫娋W(wǎng)中，所以最小化了或者甚至避免了經(jīng)濟(jì)損失。存在與如EP0847496A中所述的這個(gè)方法有關(guān)的缺點(diǎn)。將總是存在以下情形，其中達(dá)到風(fēng)速閾值，然而風(fēng)力渦輪機(jī)及其部件未同時(shí)受到疲勞載荷的危害。根據(jù)EP0847496A，風(fēng)力渦輪機(jī)將降低轉(zhuǎn)速乃至電輸出功率，從而對(duì)于運(yùn)營商來說不必要地?fù)p失了潛在產(chǎn)生的輸出功率。因此在那些情形下，所述方法不是有成本效益的。文獻(xiàn)EP1497556B1公開了另一個(gè)控制方法，其中對(duì)渦輪機(jī)的功率輸出進(jìn)行了調(diào)節(jié)。通過改變轉(zhuǎn)子葉片角在預(yù)定義的風(fēng)速范圍內(nèi)來對(duì)轉(zhuǎn)子速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。超過定義的風(fēng)速相關(guān)閾值輸出功率就降低，同時(shí)定義的轉(zhuǎn)子葉片極限角被用作為閾值。在WO28121775A、WO28121776A以及WO28121778A中描述了用于在高風(fēng)速情形下運(yùn)行風(fēng)力渦輪機(jī)的其他嘗試。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
因此本發(fā)明的目的是提供改進(jìn)的方法并且借鑒現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)來提供改進(jìn)的風(fēng)力渦輪機(jī)，從而以改進(jìn)的方式允許風(fēng)力渦輪機(jī)在特定風(fēng)速閾值之上的運(yùn)行。本目的由權(quán)利要求1和權(quán)利要求10的特征來解決。優(yōu)選配置由從屬權(quán)利要求來處理。所述風(fēng)力渦輪機(jī)至少包括轉(zhuǎn)子、槳距系統(tǒng)以及發(fā)電機(jī)。轉(zhuǎn)子的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片由風(fēng)力來驅(qū)動(dòng)，從而轉(zhuǎn)子以特定的轉(zhuǎn)速來旋轉(zhuǎn)。例如，轉(zhuǎn)子通過旋轉(zhuǎn)軸與發(fā)電機(jī)耦合。從而發(fā)電機(jī)取決于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)葉片甚至由風(fēng)力發(fā)電功率驅(qū)動(dòng)。發(fā)電機(jī)的電功率被用它的電氣值（即頻率、振幅、相位角）調(diào)整并且被饋入到電網(wǎng)中，所述電網(wǎng)與風(fēng)力渦輪機(jī)連接。在優(yōu)選配置中，發(fā)電機(jī)與轉(zhuǎn)換器連接，同時(shí)該轉(zhuǎn)換器被用來借鑒所連接的電網(wǎng)的要求來調(diào)整發(fā)電機(jī)的輸出功率。在另一個(gè)優(yōu)選配置中，所使用的發(fā)電機(jī)是轉(zhuǎn)矩控制發(fā)電機(jī)。轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)葉片與槳距系統(tǒng)連接。槳距系統(tǒng)被用來將葉片的槳距角調(diào)整到進(jìn)來的風(fēng)的方向。槳距角被以使得最佳量的風(fēng)能被變換成轉(zhuǎn)速以及產(chǎn)生的電功率的方式加以調(diào)整。根據(jù)本發(fā)明，借鑒其總體性能的風(fēng)力渦輪機(jī)由第一控制回路以及由第二控制回路來控制。被饋入到電網(wǎng)中的風(fēng)力渦輪機(jī)的輸出功率由第一控制回路來控制。風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速以及由此旋轉(zhuǎn)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的轉(zhuǎn)速由第二控制回路來控制。如果達(dá)到或者甚至超過預(yù)定義的特定風(fēng)速閾值，則激活第一控制回路和第二控制回路。在優(yōu)選配置中，如果達(dá)到或者甚至超過了第一預(yù)定義的特定風(fēng)速閾值，則激活第一控制回路。相應(yīng)地，如果達(dá)到或者甚至超過了第二預(yù)定義的特定風(fēng)速閾值，則激活第二控制回路。在優(yōu)選配置中，第一預(yù)定義的特定風(fēng)速閾值和第二預(yù)定義的特定風(fēng)速閾值是相同的，它們?cè)谄渲瞪鲜窍嗟鹊?。在?yōu)選配置中，所述特定風(fēng)速閾值被定義并且被熟稱為那些風(fēng)速值，如果所述風(fēng)速值被超過其可能導(dǎo)致風(fēng)力渦輪機(jī)部件損壞。例如，高于25m/s的風(fēng)速可能導(dǎo)致部件損壞。因此，這個(gè)25m/s值可能被用作為風(fēng)速閾值。第一控制回路和第二控制回路被彼此獨(dú)立地激活和操作。第一控制回路被準(zhǔn)備并且被布置成影響風(fēng)力渦輪機(jī)的輸出功率，所述輸出功率被饋入電網(wǎng)。如果達(dá)到或者甚至超過了風(fēng)速閾值，則被饋入電網(wǎng)的輸出功率被從標(biāo)稱值減小到更低的值。在優(yōu)選配置中，輸出功率取決于不斷增加的風(fēng)速而被降低。從而能借鑒風(fēng)速的連續(xù)且成比例的增加以連續(xù)且成比例的方式來完成功率降低。在優(yōu)選配置中，葉片的槳距位置或分配的槳距參考值可能被用來確定所述風(fēng)速。槳距位置以及槳距參考值是風(fēng)速的函數(shù)，從而已經(jīng)在風(fēng)力渦輪機(jī)中被實(shí)現(xiàn)的這個(gè)知識(shí)可能被用于此目的。在優(yōu)選配置中，風(fēng)速由轉(zhuǎn)杯風(fēng)速表或者由所謂的“FT傳感器”來測(cè)量，其例如通過聲學(xué)共振測(cè)量來測(cè)量風(fēng)速。轉(zhuǎn)杯風(fēng)速表和所述傳感器可能被布置在風(fēng)力渦輪機(jī)處或者被布置在被分配給風(fēng)力渦輪機(jī)的氣象塔處。在優(yōu)選配置中，在特定預(yù)定義的時(shí)間段期間對(duì)所測(cè)量的風(fēng)速進(jìn)行平均。因此，經(jīng)平均的風(fēng)速被用來激活兩個(gè)回路，或者用來操作和控制第一控制回路。優(yōu)選地通過轉(zhuǎn)換器來降低風(fēng)力渦輪機(jī)的輸出功率，所述轉(zhuǎn)換器被布置在風(fēng)力渦輪機(jī)的發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)之間。如果有在風(fēng)力渦輪機(jī)中使用的轉(zhuǎn)矩控制發(fā)電機(jī)，則優(yōu)選地通過轉(zhuǎn)矩控制發(fā)電機(jī)來降低風(fēng)力渦輪機(jī)的輸出功率。在優(yōu)選配置中，可以通過監(jiān)測(cè)旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速來確定風(fēng)速，所述旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。第二控制回路被準(zhǔn)備并且被布置成控制轉(zhuǎn)子或旋轉(zhuǎn)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的轉(zhuǎn)速。如果達(dá)到或者甚至超過風(fēng)湍流閾值，則將轉(zhuǎn)速從標(biāo)稱值減小到更低的值。特定風(fēng)湍流閾值被定義并且被熟稱為那些風(fēng)湍流閾值，如果那些風(fēng)湍流閾值被超過則可能導(dǎo)致風(fēng)力渦輪機(jī)的部件損壞。在優(yōu)選配置中，轉(zhuǎn)速取決于不斷增加的風(fēng)湍流而被降低。從而能借鑒風(fēng)湍流的連續(xù)且成比例增加以連續(xù)且成比例的方式來完成轉(zhuǎn)速降低。在優(yōu)選配置中，對(duì)轉(zhuǎn)子速度加速度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，因?yàn)樗秋L(fēng)湍流的函數(shù)。從而已經(jīng)在風(fēng)力渦輪機(jī)中被實(shí)現(xiàn)的這個(gè)知識(shí)可能被用于此目的。在優(yōu)選配置中，在特定預(yù)定義的時(shí)間段期間對(duì)風(fēng)湍流值進(jìn)行監(jiān)測(cè)和平均。因此，經(jīng)平均的值被用于轉(zhuǎn)速的降低?，F(xiàn)在，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選配置存在風(fēng)力渦輪機(jī)的不同運(yùn)行模式：如果風(fēng)速低于風(fēng)速閾值，則風(fēng)力渦輪機(jī)在其已知的“正?！蹦Ｊ较逻\(yùn)行。不激活第一控制回路和第二控制回路。關(guān)于標(biāo)稱輸出功率值而優(yōu)化了被饋入電網(wǎng)的風(fēng)力渦輪機(jī)的輸出功率。借鑒進(jìn)來的風(fēng)并且借鑒穩(wěn)定電網(wǎng)及其狀況來完成該優(yōu)化。如果風(fēng)速達(dá)到風(fēng)速閾值或者甚至超過該閾值，則激活風(fēng)力渦輪機(jī)的第一控制回路和第二控制回路。在這種情況下，如上所述通過第一控制回路將風(fēng)力渦輪機(jī)的輸出功率從標(biāo)稱值減小到更低的值。如果風(fēng)湍流低于風(fēng)湍流閾值，則即使風(fēng)速進(jìn)一步增加轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速也保持恒定。優(yōu)選地通過葉片的槳距角的調(diào)整來完成這個(gè)。如果風(fēng)湍流達(dá)到或者超過風(fēng)湍流閾值，則降低轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。優(yōu)選地通過葉片的槳距角的調(diào)整來完成這個(gè)。因此如果達(dá)到了臨界風(fēng)速，則在降低轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速之前降低被饋入電網(wǎng)的風(fēng)力渦輪機(jī)的輸出功率。本發(fā)明允許所產(chǎn)生的功率的控制以及轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速的控制。兩個(gè)控制以獨(dú)立的方式來加以執(zhí)行，因此延長了用于在電網(wǎng)中饋送功率可用的時(shí)間段。本發(fā)明允許風(fēng)力渦輪機(jī)甚至在高風(fēng)情形期間以有利的方式與電網(wǎng)保持連接。本發(fā)明確保了風(fēng)力渦輪機(jī)部件被保持低于它們的疲勞載荷極限。因此，部件的壽命不受風(fēng)力渦輪機(jī)在高風(fēng)情形下的運(yùn)行的限制。本發(fā)明允許保持轉(zhuǎn)子的標(biāo)稱轉(zhuǎn)速，并且允許同時(shí)降低風(fēng)力渦輪機(jī)的輸出功率。因此對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)部件（即葉片、傳動(dòng)系統(tǒng)、軸等）產(chǎn)生較少載荷。附圖說明借助于圖1更詳細(xì)地示出了本發(fā)明。具體實(shí)施方式在第一步驟S1中，確定了風(fēng)速WS。在第二步驟S2中，將風(fēng)速與風(fēng)速閾值WST進(jìn)行比較。如果風(fēng)速WS低于風(fēng)速閾值WST，則如步驟S3中所示，風(fēng)力渦輪機(jī)在正常模式NM下運(yùn)行。因此關(guān)于風(fēng)力渦輪機(jī)的標(biāo)稱輸出功率值而優(yōu)化了風(fēng)力渦輪機(jī)的輸出功率Pout，所述輸出功率Pout被饋入電網(wǎng)GR。借鑒進(jìn)來的風(fēng)并且借鑒穩(wěn)定電網(wǎng)及其狀況來完成該優(yōu)化。繼續(xù)風(fēng)速WS的確定。如果風(fēng)速WS達(dá)到風(fēng)速閾值WST或者甚至超過該閾值WST，則如步驟S4中所示，激活風(fēng)力渦輪機(jī)的第一控制回路CL1和第二控制回路CL2。如步驟S5中所示，被饋入電網(wǎng)GR的風(fēng)力渦輪機(jī)的輸出功率Pout通過第一控制回路CL1而被從標(biāo)稱值減小到更低的值。這個(gè)優(yōu)選地取決于風(fēng)速WS的動(dòng)態(tài)行為或增加來完成。在步驟S6中，確定了風(fēng)湍流WT并且將其與風(fēng)湍流閾值WTT進(jìn)行比較。如果風(fēng)湍流WT低于風(fēng)湍流閾值WTT，則如步驟S7中所示，使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速RS保持在預(yù)定義值處。因此，即使風(fēng)速WS將要進(jìn)一步地增加轉(zhuǎn)速RS也保持恒定。優(yōu)選地通過葉片的槳距角的調(diào)整來使轉(zhuǎn)速RS的值保持恒定。如果風(fēng)湍流WT達(dá)到或者超過風(fēng)湍流閾值WTT，則通過第二回路CL2來降低轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速RS。這個(gè)在步驟S8中被示出。優(yōu)選地通過葉片的槳距角的調(diào)整來完成這個(gè)降低。