專利名稱：基于預(yù)測控制風(fēng)力渦輪機(jī)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)控制風(fēng)力渦輪機(jī)的方法，其包括步驟確定風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的空氣動(dòng)力流動(dòng)特性的測量值，基于測量值生成控制值，以產(chǎn)生風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的期望運(yùn)行條件，并根據(jù)控制值調(diào)整轉(zhuǎn)動(dòng)葉片。
背景技術(shù)：
為了降低風(fēng)力渦輪機(jī)主要部件的重量和成本，現(xiàn)有技術(shù)的風(fēng)力渦輪機(jī)控制系統(tǒng)主動(dòng)地調(diào)整轉(zhuǎn)子葉片，從而使得風(fēng)力渦輪機(jī)上的動(dòng)態(tài)栽荷最小化而發(fā)電則最優(yōu)化。
國際專利申請(qǐng)WO 01/33075 Al公開了 一種控制風(fēng)力渦輪機(jī)運(yùn)行的方法。在該方法中，基于渦輪機(jī)上的機(jī)械載荷的測量值調(diào)整單個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的槳距角，由此補(bǔ)償不均衡的風(fēng)力載荷。但是，由于葉片的空氣動(dòng)力阻尼，機(jī)械載荷在實(shí)際風(fēng)力擾動(dòng)已經(jīng)發(fā)生之后經(jīng)過一定量的延遲才被測量到。
美國專利US 6361275 Bl公開了一種風(fēng)力渦輪機(jī)，其基于測量葉片和輪轂上的載荷采用單獨(dú)的槳距調(diào)整以主動(dòng)降低載荷。此處，使用應(yīng)變計(jì)測量載荷。進(jìn)一步地，測量空氣動(dòng)力流動(dòng)特性以作為載荷測量的補(bǔ)充。
美國專利申請(qǐng)US 2006/0145483 Al公開了一種方法。在該方法中，測量獨(dú)立葉片或這些獨(dú)立葉片前方的氣流特性，并且控制方法直接基于這些測量值。該系統(tǒng)因而能在載荷誘發(fā)因素發(fā)生的時(shí)間點(diǎn)上或接近于該時(shí)間點(diǎn)來觀測這些因素，而不是在這些因素已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)際結(jié)構(gòu)載荷的之后時(shí)間點(diǎn)上。但是，在該系統(tǒng)中，控制方法和其調(diào)整依然依靠當(dāng)前測量值的評(píng)估，從而使得評(píng)估和后來的計(jì)算可能在發(fā)生的氣流影響和相應(yīng)的調(diào)整之間導(dǎo)致一定量的延遲。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供克服了上述現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)的一種風(fēng)力渦輪機(jī)控制方法和裝置，特別地，其將風(fēng)力渦輪機(jī)上的氣流影響和相應(yīng)的葉片調(diào)整之間的延遲時(shí)間降至最低。
通過權(quán)利要求1或11任一個(gè)的主題來實(shí)現(xiàn)該目的。
根據(jù)權(quán)利要求1,本發(fā)明提出了 一種自動(dòng)控制風(fēng)力渦輪機(jī)的方法，
包括步驟
確定風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的空氣動(dòng)力流動(dòng)特性的測量值；基于該測量值生成控制值，以產(chǎn)生風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的期望運(yùn)行條件；
根據(jù)控制值調(diào)整轉(zhuǎn)子葉片；其特征在于
確定風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的空氣動(dòng)力流動(dòng)特性的測量值的時(shí)間序
列；
基于測量值的時(shí)間序列產(chǎn)生代表作用在風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片上的風(fēng)場結(jié)構(gòu)的風(fēng)場預(yù)測模型；基于風(fēng)場模型生成控制值。
通過基于測量值的時(shí)間序列生成風(fēng)場預(yù)測模型，本發(fā)明可計(jì)算緊接著到來的氣流行為的估計(jì)值(即預(yù)報(bào)值)。
由于計(jì)算步驟導(dǎo)致的延遲時(shí)間可由預(yù)測范圍提供的時(shí)間間隔來補(bǔ)償，因此通過基于預(yù)測的風(fēng)場模型而不是實(shí)際測量值計(jì)算用于葉片調(diào)整的控制值，可在氣流行為實(shí)際發(fā)生的時(shí)間點(diǎn)做出作為結(jié)果的調(diào)整。因此，通過基于估算的未來空氣動(dòng)力流動(dòng)特性提供控制調(diào)整，由致動(dòng)器或液壓系統(tǒng)導(dǎo)致的額外延遲時(shí)間也能得到補(bǔ)償。
本發(fā)明的實(shí)施方式可如引用權(quán)利要求l的權(quán)利要求所提供的那樣，和/或如具體實(shí)施例所給出的那樣。
在一個(gè)實(shí)施例中，確定風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的方位角測量值。在此，可基于確定的方位角測量值生成預(yù)測的風(fēng)場模型。
進(jìn)一步地，在實(shí)施例中，可基于測量值的時(shí)間序列執(zhí)行統(tǒng)計(jì)學(xué)趨勢分析。這可用于預(yù)測的風(fēng)場模型的生成，其中，基于趨勢分析校準(zhǔn)該生成。進(jìn)一步地，預(yù)測風(fēng)場模型的生成的具體實(shí)施可包括基于趨勢分析的機(jī)器學(xué)習(xí)。
在實(shí)施例中，可確定空氣動(dòng)力流體特性的若干測量值，每個(gè)測量值均代表若干轉(zhuǎn)子葉片之一。因此，在這樣的實(shí)施例中，預(yù)測的風(fēng)場模型可基于多個(gè)測量值生成，和/或每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的控制值均可以生成，并且可將每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片調(diào)整到其對(duì)應(yīng)的控制值。
進(jìn)一步地，實(shí)施例的特征可在于，確定載荷測量值，并基于載荷測量值校準(zhǔn)風(fēng)場預(yù)測模型的生成。
在實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的期望運(yùn)行條件可包括葉片推力和/或葉片載荷。
依照權(quán)利要求11，本發(fā)明提供了一種執(zhí)行所述方法的風(fēng)力渦輪機(jī)
控制裝置，其包括處理單元和存儲(chǔ)器，其特征在于
存儲(chǔ)器包括風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的空氣動(dòng)力流動(dòng)特性的測量值的時(shí)間序列；
處理單元包含風(fēng)場預(yù)測模塊，其被設(shè)置為基于測量值的時(shí)間序列生成代表作用在風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片上的風(fēng)場結(jié)構(gòu)的風(fēng)場預(yù)測模型；
處理單元包含控制值生成模塊，其被設(shè)置為基于風(fēng)場模型生成控制值。
依照權(quán)利要求11的本發(fā)明的具體實(shí)施可如引用權(quán)利要求11的權(quán)利要求所提供的那樣，和/或如具體實(shí)施例所給出的那樣。進(jìn)一步地，風(fēng)力渦輪機(jī)控制裝置可通過恰當(dāng)?shù)嘏渲脠?zhí)行本發(fā)明方法特征的處理單元及其包含的模塊來具體實(shí)施，該方法在具體實(shí)施例中或引用權(quán)利要求1的權(quán)利要求中得到進(jìn)一步的描述。
例如，風(fēng)力渦輪機(jī)控制裝置的實(shí)施可以使得控制值生成模塊被設(shè)定為執(zhí)行葉片推力和/或葉片栽荷控制。進(jìn)一步地，實(shí)施例的特征在于，存儲(chǔ)器包括轉(zhuǎn)子葉片的方位角測量值，而風(fēng)場預(yù)測模塊被設(shè)定為基于該方位角測量值生成風(fēng)場預(yù)測模型。
在實(shí)施例中，風(fēng)場預(yù)測模塊可進(jìn)一步被設(shè)定為基于測量值的時(shí)間序列進(jìn)行自我校準(zhǔn)。同時(shí)，或可替代地，存儲(chǔ)器也可包括載荷測量值，而風(fēng)場預(yù)測模塊可被設(shè)定為基于載荷測量值進(jìn)行自我校準(zhǔn)。


以下將參照附圖來更詳細(xì)地描述本發(fā)明圖l顯示了風(fēng)力渦輪機(jī)控制方法的實(shí)施例的總示意圖；圖2顯示了執(zhí)行圖1所示方法的風(fēng)力渦輪機(jī)控制裝置的實(shí)施例的總示意圖，以及圖3更詳細(xì)地顯示了圖2所示裝置的處理單元。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示了風(fēng)力渦輪機(jī)控制方法的實(shí)施例的總示意圖。將參考稍后詳述的風(fēng)力渦輪機(jī)控制裝置和風(fēng)力渦輪機(jī)來描述該方法。
在步驟100中，執(zhí)行本方法的當(dāng)前實(shí)施例的控制裝置的處理單元確定每一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的一個(gè)或多個(gè)選定的空氣動(dòng)力特性測量值。該步驟通過從存儲(chǔ)器(例如FIFO存儲(chǔ)器)中選擇相應(yīng)的測量值來完成。這樣就可得到每個(gè)葉片的測量值的時(shí)間序列。
在步驟110中，處理單元進(jìn)一步確定轉(zhuǎn)子葉片的方位角。關(guān)于選定的空氣動(dòng)力特性和葉片方位角的測量值由處理單元提供給包含在處理單元中的風(fēng)場預(yù)測模塊。
在步驟120中，風(fēng)場預(yù)測模塊生成預(yù)測的風(fēng)場模型。如稍后所述，為了模型生成，可適當(dāng)?shù)匦?zhǔn)預(yù)測模塊，也可使預(yù)測模塊配備有機(jī)器學(xué)習(xí)功能。
風(fēng)場結(jié)構(gòu)可描述如下
戶' (1)
其中，^代表擾動(dòng)系統(tǒng)的狀態(tài)并被假定為分段隨機(jī)常數(shù)，A識(shí)為縱向風(fēng)速擾動(dòng)基準(zhǔn)函數(shù)。lp基函數(shù)可表述為
<formula>formula see original document page 8</formula>
2p基函數(shù)可表述為
<formula>formula see original document page 8</formula>
其中，r為點(diǎn)的徑向位置，"為轉(zhuǎn)子直徑，t^為額定輪轂高度處風(fēng)速(normal hub-height wind speed )(不受均勻擾動(dòng)模式的干擾)，y/為轉(zhuǎn)子平面中該點(diǎn)的方位角，通過從垂直向上的方向，沿順風(fēng)方向看，順時(shí)針測量得到。如此，所有相關(guān)參數(shù)均可直接得自風(fēng)力渦輪機(jī)的幾何結(jié)構(gòu)和/或傳感器的位置，或者可通過簡單方法測出。下面將風(fēng)剪切力分別稱作豎直線性剪切力、水平線性剪切力、水平軸2p剪切力和橫軸(cross-axis) 2p剪切力。
在步驟130中，包含在處理單元中的空氣動(dòng)力特性預(yù)測模塊計(jì)算預(yù)測的空氣動(dòng)力特性值。這是一種估計(jì)值，其與實(shí)際空氣動(dòng)力特性值相匹配，或與之相近，實(shí)際空氣動(dòng)力特性值是即將出現(xiàn)在未來的時(shí)間點(diǎn)上的實(shí)際空氣動(dòng)力特性值，而該時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)于由風(fēng)場模型預(yù)測所提供的預(yù)測范圍。
后續(xù)步驟170和180可并行執(zhí)行至校準(zhǔn)步驟140至160。在步驟170中，包含在處理單元中的控制值生成模塊基于每一個(gè)葉片的預(yù)測空氣動(dòng)力特性值生成控制值。因此，包含在風(fēng)力渦輪機(jī)中的風(fēng)力渦輪機(jī)動(dòng)作系統(tǒng)(actor system)在步驟180中相應(yīng)地調(diào)整每個(gè)葉片。調(diào)整葉片可以是適當(dāng)?shù)卦O(shè)定葉片槳距，以及設(shè)定副翼位置或渦流發(fā)生器。
在步驟140中，處理單元通過訪問存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的空氣動(dòng)力特性測量值執(zhí)行趨勢分析。盡管對(duì)于步驟120中的模型生成只要訪問測量值的短期歷史，但是執(zhí)行趨勢分析需要測量值的長期歷史。實(shí)施統(tǒng)計(jì)學(xué)趨勢分析可采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，或采用自適應(yīng)機(jī)器學(xué)習(xí)方法(例如，
無監(jiān)督神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))。在后者的情況中，模型校準(zhǔn)(步驟160)和統(tǒng)計(jì)學(xué)分析可在同 一處理過程中執(zhí)行。
另外或可替換地，結(jié)構(gòu)載荷的測量值例如可通過應(yīng)變計(jì)(例如定位在葉片上)或加速度計(jì)(例如定位在機(jī)殼內(nèi))確定。這些測量值在它們發(fā)生時(shí)間方面可與空氣動(dòng)力特性測量值相關(guān)聯(lián)。因此，當(dāng)處理單元在步驟160中校準(zhǔn)風(fēng)場預(yù)測模型的生成過程時(shí)，這些載荷測量值也可用于校準(zhǔn)該模型，用于校準(zhǔn)預(yù)測的行為，以及特別地用于校準(zhǔn)作為預(yù)測流動(dòng)結(jié)果的結(jié)構(gòu)響應(yīng)。
圖2顯示了執(zhí)行圖1所示方法的風(fēng)力渦輪機(jī)控制裝置的實(shí)施例的總示意圖。
風(fēng)力渦輪機(jī)l包括具有三個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)子10。轉(zhuǎn)子通過傳動(dòng)裝置12聯(lián)接風(fēng)力渦輪機(jī)。風(fēng)力渦輪機(jī)還包括用于測量風(fēng)力渦輪機(jī)上的結(jié)構(gòu)載荷的加速度傳感器。
風(fēng)力渦輪機(jī)1進(jìn)一步包括設(shè)定為執(zhí)行本文所迷方法的風(fēng)力渦輪機(jī)控制裝置2。為此，控制裝置2包括處理單元20，存儲(chǔ)器22，以及通信接口 24，通信接口 24用于獲取來自外部傳感器或附加控制裝置的測量值，并進(jìn)一步用于將生成的控制值傳送至包含在風(fēng)力渦輪機(jī)中的動(dòng)作機(jī)構(gòu)以調(diào)整葉片槳距、副翼位置等等。處理單元20、存儲(chǔ)器22和通信接口 24通過總線或網(wǎng)絡(luò)相互連接以交換數(shù)據(jù)。在替代實(shí)施方式中，處理單元、存儲(chǔ)器和通信接口通過數(shù)據(jù)通信工具聯(lián)接，而無需在物理上被包含在一個(gè)裝置外殼內(nèi)。
處理單元20可由通用或?qū)Ｓ糜?jì)算硬件執(zhí)行，例如，通用的中央處理單元(CPUs)或?qū)Ｓ眉呻娐?ASICs )，兩者均結(jié)合有合適的軟件以設(shè)定該方法的功能。
圖3更詳細(xì)地顯示了圖2所示裝置的處理單元，
風(fēng)力渦輪機(jī)控制裝置的處理單元20包括風(fēng)場預(yù)測模塊30、空氣動(dòng)力特性預(yù)測模塊40和控制值生成模塊50，其中每一個(gè)均可作為軟件程序中的功能包，或者作為電子部件來實(shí)施。
參照?qǐng)D3，如上所述，風(fēng)場預(yù)測模塊30被設(shè)定為生成風(fēng)場預(yù)測模型。通過這樣做，模塊30獲得每個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的空氣動(dòng)力特性值的時(shí)間序列28,以及方位角測量值26。隨后，模塊30以風(fēng)力特性矢量32的形式，依據(jù)生成的模型來計(jì)算估計(jì)的或預(yù)測的風(fēng)場特性。該矢量32包括豎直和水平線性剪切力值、水平軸和橫軸2p剪切力值，以及平均風(fēng)力值。
在風(fēng)力渦輪機(jī)控制包括葉片載荷控制的實(shí)施例中，空氣動(dòng)力特性預(yù)測模塊40實(shí)施作為葉片栽荷預(yù)測模塊，從而基于風(fēng)力特性矢量32和方位角測量值26計(jì)算通常也被稱為預(yù)測空氣動(dòng)力特性值42的葉片載荷矢量42，葉片載荷矢量42包括每個(gè)葉片的未來葉片載荷估計(jì)值。
在這樣的實(shí)施例中，控制值生成模塊50實(shí)施作為葉片栽荷控制模塊，其基于葉片載荷矢量42和方位角測量值26計(jì)算每個(gè)葉片的葉片載荷控制值。這些單獨(dú)的控制值可進(jìn)一步與附加參考控制信號(hào)或其他控制信號(hào)相結(jié)合，并隨后被用于相應(yīng)地調(diào)整葉片槳距。例如，可在葉片控制輸出值中加入常用槳距參考值(未顯示)以相應(yīng)地調(diào)整每個(gè)葉片的槳距。
在風(fēng)力渦輪機(jī)控制包括葉片推力控制的實(shí)施例中，空氣動(dòng)力特性預(yù)測模塊40實(shí)施作為葉片推力預(yù)測模塊，從而基于風(fēng)力特性矢量32和方位角測量值26計(jì)算包含了每個(gè)葉片的未來葉片推力估計(jì)值的葉片推力矢量42。
在該實(shí)施例中，控制值生成模塊50實(shí)施作為葉片推力控制模塊，其基于葉片推力矢量42和方位角測量值26計(jì)算每個(gè)葉片的葉片推力控制值。仍是在此例中，這些獨(dú)立的控制值也可進(jìn)一步與附加參考控制信號(hào)或者其他控制信號(hào)相結(jié)合，然后被用于葉片槳距的相應(yīng)調(diào)整。
具有葉片推力和葉片載荷控制的實(shí)施方式可通過將上述各相應(yīng)的
模塊并入單個(gè)處理單元，或通過將預(yù)測模塊40和控制模塊50的功能并入一個(gè)單一的預(yù)測模塊和控制模塊，從而分別被實(shí)現(xiàn)。
如此，提供了一種風(fēng)力渦輪機(jī)控制系統(tǒng)，其可最小化葉片推力和/或葉片載荷的變化，并可結(jié)合有P、 PI、 PD和/或PID控制方法，可實(shí)現(xiàn)模型預(yù)測控制(MPC)、最小二次型控制和/或受約束最小二次型控制。
該風(fēng)力渦輪機(jī)控制系統(tǒng)提高了受控風(fēng)力渦輪機(jī)的整體穩(wěn)定性，同時(shí)降低了疲勞載荷，避免了運(yùn)行時(shí)的極端臨時(shí)載荷，且降低了葉片-支柱相互作用的風(fēng)險(xiǎn)。該系統(tǒng)進(jìn)一步提供了對(duì)受控風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片的適當(dāng)調(diào)整，同時(shí)在實(shí)踐上消除了所有控制計(jì)算所導(dǎo)致的延遲。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)控制風(fēng)力渦輪機(jī)的方法，包括步驟確定至少一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片和/或其附近的至少一個(gè)空氣動(dòng)力流動(dòng)特性的至少一個(gè)測量值(100)；生成至少一個(gè)控制值(170)，以產(chǎn)生所述至少一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的期望運(yùn)行條件；根據(jù)所述相應(yīng)的控制值調(diào)整所述的至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片(180)，其特征在于確定所述至少一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的所述至少一個(gè)空氣動(dòng)力流動(dòng)特性的測量值的時(shí)間序列(100)；基于所述的測量值的時(shí)間序列生成代表作用在所述至少一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片上的風(fēng)場結(jié)構(gòu)的風(fēng)場預(yù)測模型(120)；基于所述風(fēng)場模型生成所述控制值(170)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于確定所述風(fēng)力渦輪 機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的方位角測量值(110)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于基于所述確定的方 位角測量值和所述至少一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的所述至少一個(gè)空氣 動(dòng)力流動(dòng)特性的測量值的時(shí)間序列生成所述的風(fēng)場預(yù)測模型(120)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于基于所 述的測量值的時(shí)間序列執(zhí)行統(tǒng)計(jì)學(xué)趨勢分析(140)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于基于所述趨勢分析 校準(zhǔn)所述風(fēng)場預(yù)測模型的生成(160)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于所述風(fēng)場預(yù)測 模型的生成包含基于所述趨勢分析的機(jī)器學(xué)習(xí)(160)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于確定載 荷測量值(150)，基于所述載荷測量值校準(zhǔn)風(fēng)場預(yù)測模型的生成(160)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述風(fēng) 力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的期望運(yùn)行條件包含葉片推力。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述風(fēng) 力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的期望運(yùn)行條件包含葉片載荷。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，依據(jù) 所述相應(yīng)的控制值周期性地調(diào)整所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片(180)。
11. 一種執(zhí)行權(quán)利要求1至IO任一項(xiàng)所述的方法的風(fēng)力渦輪機(jī)控 制裝置(18)，包括處理單元(20)和存儲(chǔ)器(22)，其特征在于存儲(chǔ)器(22)包括至少一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片或其附近的至少 一個(gè)空氣動(dòng)力流動(dòng)特性的測量值的時(shí)間序列；處理單元(20)包括風(fēng)場預(yù)測模塊(30)，其被設(shè)定為基于測量值 的時(shí)間序列(28)生成代表作用在所述至少一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片 上的風(fēng)場結(jié)構(gòu)的風(fēng)場預(yù)測模型(32);處理單元(20)進(jìn)一步包括控制值生成模塊(50),其被設(shè)定為基 于所述風(fēng)場模型生成控制值。1
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的風(fēng)力渦輪機(jī)控制裝置，其特征在于 所述處理單元(20)進(jìn)一步包括空氣動(dòng)力特性預(yù)測模塊(40)，其具有 來自至少所述風(fēng)場預(yù)測模塊(30 )的輸入和至所述控制值生成模塊(50 ) 的輸出。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的風(fēng)力渦輪機(jī)控制裝置，其特征在于 來自所述風(fēng)場預(yù)測模塊(30)的輸入是預(yù)測的風(fēng)場特性的矢量(32)， 其包括豎直和/或水平線性剪切力的預(yù)測值，和/或水平軸和/或橫軸2p 剪切力的預(yù)測值，和/或平均風(fēng)力的預(yù)測值；至所述控制值生成模塊(50) 的輸出是每個(gè)葉片的預(yù)測空氣動(dòng)力特性值的矢量(42)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的風(fēng)力渦輪機(jī)控制裝置，其特征在于 所述每個(gè)葉片的預(yù)測空氣動(dòng)力特性值的矢量(42)包括葉片載荷值和/ 或葉片推力值。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11至14任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)控制裝置， 其特征在于所述控制值生成模塊被設(shè)定為執(zhí)行葉片推力控制。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11至15任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)控制裝置， 其特征在于所述控制值生成模塊被設(shè)定為執(zhí)行葉片載荷控制。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13至16任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)控制裝置， 其特征在于所述存儲(chǔ)器(22 )進(jìn)一步包括轉(zhuǎn)子葉片方位角測量值(26 )， 所述風(fēng)場預(yù)測模塊被設(shè)定為基于所述確定的方位角測量值和所述至少 一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的所述至少一個(gè)空氣動(dòng)力流動(dòng)特性的測量值 的時(shí)間序列生成所述風(fēng)場預(yù)測模型。
18. 根據(jù)權(quán)利要求13至17任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)控制裝置， 其特征在于所述風(fēng)場預(yù)測模塊被設(shè)定為基于所述的測量值的時(shí)間序列進(jìn)行自我校準(zhǔn)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求13至18任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)控制裝置， 其特征在于所述存儲(chǔ)器包括栽荷測量值，所述風(fēng)場預(yù)測模塊被設(shè)定 為基于所述栽荷測量值進(jìn)行自我校準(zhǔn)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求11至19任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)控制裝置， 其特征在于所述存儲(chǔ)器(22)進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)參考控制信號(hào)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的風(fēng)力渦輪機(jī)控制裝置，其特征在于 所述的一個(gè)或多個(gè)參考控制信號(hào)是加到控制值生成模塊(50)的輸出 上的槳距角參考控制信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于預(yù)測控制風(fēng)力渦輪機(jī)的方法和裝置。該自動(dòng)控制風(fēng)力渦輪機(jī)的方法包括步驟確定風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的空氣動(dòng)力流動(dòng)特性的測量值；基于該測量值，生成控制值，以產(chǎn)生該風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的期望運(yùn)行條件；根據(jù)該控制值調(diào)整該轉(zhuǎn)子葉片；其特征在于確定該風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的空氣動(dòng)力流體特性的測量值的時(shí)間序列；基于該測量值的時(shí)間序列，生成代表作用在該風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片上的風(fēng)場結(jié)構(gòu)的風(fēng)場預(yù)測模型，基于該風(fēng)場模型生成控制值。同時(shí)還提供采用該方法的裝置。
文檔編號(hào)F03D7/04GK101560950SQ20091013318
公開日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2009年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月15日
發(fā)明者H·斯蒂斯達(dá)爾, P·埃格達(dá)爾, R·魯巴克 申請(qǐng)人:西門子公司