風力渦輪機操作方法及其控制器的製造方法
2023-06-03 01:23:11 1
風力渦輪機操作方法及其控制器的製造方法
【專利摘要】本發明提供一種操作風力渦輪機（100）的方法。所述風力渦輪機（100）包括具有多個葉片（140）的轉子（130），其中每個葉片的槳角是可變的。所述方法包括藉助於將轉子（130）轉速增大至預定轉子速度而以預定量減小風力渦輪機（100）的輸出功率；確定預定轉子速度是否超過最大轉子速度，並且在預定轉子速度超過最大轉子速度的情況下，將轉子（130）轉速限制至最大轉子速度；以及藉助於改變所述多個葉片（140）中的至少一個的槳角而減小風力渦輪機（100）的輸出功率。
【專利說明】風力渦輪機操作方法及其控制器
【技術領域】
[0001]本發明總體上涉及一種用於操作風力渦輪機的方法，並且具體地涉及一種基於風速模式減小風力渦輪機的輸出功率的方法。
【背景技術】
[0002]風力渦輪機是一種能量轉換系統其將風動能轉換為電能用於公用電網。具體地，入射至風力渦輪發電機(WTG)的葉片上的風導致WTG的轉子旋轉。旋轉轉子的機械能繼而由發電機轉換為電能。提供恆定頻率電力的一個類型的風力渦輪機是固定速度風力渦輪機。這種類型的風力渦輪機需要以恆定速度旋轉的發電機轉子。另一類型的風力渦輪機是可變速度風力渦輪機。這種類型的風力渦輪機允許發電機以可變速度旋轉以適應波動的風速。
[0003]風力渦輪機通常在MPPT (最大功率點跟蹤)曲線上運轉，以便提取儘可能多的風能。然而在最大功率下運轉的風力渦輪機不具有任何頻率調節餘量。因此一些電網規範要求風力發電廠以一定備用餘量(下調功率百分比)運轉，以便支持頻率調節。例如在西班牙電網規範中要求1.5%的備用餘量。在風力發電廠中以一定備用餘量運轉的一種常見方式是將一部分風力渦輪機從電網斷開。然而這種運轉導致風力渦輪機的頻繁啟動和停機，並且從而降低風力渦輪機部件的壽命。
[0004]使風力發電廠以一定備用餘量運轉的另一種方式是使風力發電廠中的一個或多個風力渦輪機以減小的功率(風力渦輪機下調功率)運轉。換言之，風力渦輪機從MPPT調動至次優操作點，導致由渦輪機產生的減小的輸出功率。風力渦輪機可以藉助於控制轉子轉速、或藉助於控制葉片的槳角而下調功率。
【發明內容】
[0005]根據本發明的第一方面，提供一種操作風力渦輪機的方法。風力渦輪機包括具有多個葉片的轉子，其中每個葉片的槳角都是可變的。所述方法包括藉助於將轉子轉速增大至預定轉子速度而以預定量減小風力渦輪機的輸出功率，確定預定轉子速度是否超過最大轉子速度，並且在預定轉子速度超過最大轉子速度的情況下，將轉子轉速限制至最大轉子速度並且藉助於改變所述多個葉片中的至少一個的槳角而減小風力渦輪機的輸出功率。
[0006]根據本發明的第二方面，提供一種操作風力渦輪機的方法。風力渦輪機包括具有多個葉片的轉子，其中每個葉片的槳角是可變的。所述方法包括確定風速，基於風速確定風速模式，風速模式包括第一風速模式和第二風速模式，在確定為第一風速模式的情況下藉助於將轉子轉速增大至預定轉子速度而以預定量減小風力渦輪機的輸出功率，並且在確定為第二風速模式的情況下藉助於改變所述多個葉片中的至少一個的槳角而以預定量減小風力渦輪機的輸出功率。
[0007]根據本發明的第三方面，提供一種用於控制風力渦輪機運轉的控制器。風力渦輪機包括多個葉片，其中每個葉片的槳角是可變的。所述控制器包括:適於基於風速確定風速模式的風速模式確定單元、適於基於被確定的風速模式確定基準轉子速度的超速控制單元、適於產生基於基準轉子速度的功率基準用於控制轉子轉速的功率控制器、以及適於產生基於基準轉子速度的槳角基準用於控制所述多個葉片中的至少一個的槳角的槳角控制器。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]在結合非限制性實施例和附圖考慮的情況下，參照詳細描述將會更好地理解本發明。
[0009]圖1示出了風力渦輪機的總體結構。
[0010]圖2示出了根據一個實施方式的風力渦輪機的電氣系統布局。
[0011]圖3示出了對於不同風速的風力渦輪機功率-轉子速度曲線。
[0012]圖4展示了根據一個實施方式的不同風速模式。
[0013]圖5示出了根據一個實施方式的控制器。
[0014]圖6-8示出了根據一個實施方式在不同風速模式中操作風力渦輪機的模擬結
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【具體實施方式】
[0015]在下文中，參照本發明的實施方式。然而，應當理解的是，本發明不限於具體描述的實施方式。相對地，下述特徵和要素的任何結合，無論是否涉及不同實施方式，都被納入考慮以實施和實踐本發明。
[0016]再者，在各種實施方式中，本發明提供了與現有技術相比的多個優點。然而，儘管本發明的實施方式可以實現與其它可能解決方案和/或現有技術相比的優點，但是特定優點是否由給定實施方式實現並不作為本發明的限制。從而，下述方面、特徵、實施方式和優點僅僅是展示性的並且不被考慮作為所附權利要求的要素或限制，除非在一個或多個權利要求中特別聲明。類似地，所提到的「本發明」不應當被解釋為對於在此公開的任何發明主題的概括，並且不應當被認為是所附權利要求的要素或限制，除非在一個或多個權利要求中特別聲明。
[0017]根據本發明的第一方面的方法適合於在具有轉子的風力渦輪機中使用。轉子是可旋轉的並且在其上具有一個或多個葉片。每個葉片的槳角能夠改變。換言之，葉片能夠沿其縱軸線旋轉，以使得其相對於風的角度變化。將會被減小的輸出功率的預定量可以是由特定電網規範規定的下調功率百分比。其還可以由操作者或風場擁有者規定。風力渦輪機的輸出功率藉助於將轉子轉速增大至預定轉子速度而以預定量減小。預定轉子速度對應於風力渦輪機的被減小的輸出功率。接下來確定被增大的轉子速度是否超過最大轉子速度。最大轉子速度可以設定為轉子速度安全上限，超過所述轉子速度安全上限存在損傷風力渦輪機部件的高風險。
[0018]在確定預定轉子速度超過最大轉子速度時,預定轉子速度被限制至最大轉子速度。具體地，轉子轉速被設定為最大轉子速度，儘管預定轉子速度大於最大轉子速度。由於轉子轉速不能增大至預定轉子速度導致風力渦輪機的輸出功率可以不以預定量減小，因此輸出功率藉助於改變一個或多個葉片的槳角而減小。[0019]根據本發明的方法是協調轉子速度控制和槳角控制，以便減小風力渦輪機的輸出功率或將其運轉下調功率。在這種協同的控制方法中，將優先級給予用於減小輸出功率的轉子速度控制。在轉子速度增大時，損傷風力渦輪機部件的風險也增大。因此，最大轉子速度一般設定為防止轉子速度超過最大轉子速度，並且由此部件損傷的風險被保持在可接受的水平。在輸出功率能夠藉助於在不超過最大轉子速度的情況下增大轉子速度而以預定量減小時，輸出功率通過轉子速度控制而減小或下調。然而轉子速度的增大不能完全以預定量減小輸出功率時(由於超過最大轉子速度)，槳角控制被用於以預定量減小輸出功率。
[0020]通過轉子速度控制減小輸出功率的優點在於，與槳角控制相比，輸出功率能夠非常快地減小，因為轉子速度控制是基於功率電子裝置的。此外，葉片在槳角控制上的頻繁變槳導致風力渦輪機部件、尤其是變槳軸承的機械磨損。藉助於根據本發明的協同的控制方法，轉子速度控制的優點被維持，並且槳角控制的缺點被保持在最小程度，因為槳角控制僅僅在轉子速度控制不能完全以預定量減小輸出功率時使用。
[0021]根據一個實施方式，改變一個或多個葉片的槳角以減小風力渦輪機的輸出功率包括增大一個或多個葉片的槳角。隨著槳角增大，從風中獲取的能量更少。因此，輸出功率也減小。
[0022]根據一個實施方式，所述方法還包括檢測連接至風力渦輪機的負載中的頻率偏差，以及對應於頻率偏差增大風力渦輪機的輸出功率。連接至風力渦輪機的負載可以是輸電電網。在負載或電網處的頻率受到監控。在頻率偏離額定或基準頻率的情況下，風力渦輪機的輸出功率增大。輸出功率的增大取決於頻率偏差。因此，這種實施方式支持頻率調節。在另一個實施方式中，頻率偏差包括頻率從額定頻率下降。
[0023]根據一個實施方式，增大風力渦輪機的輸出功率包括:確定轉子轉速是否小於最大轉子速度、在轉子轉速小於最大轉子速度的情況下藉助於減小轉子轉速而增大風力渦輪機的輸出功率、以及在轉子轉速處於最大轉子速度的情況下藉助於改變所述多個葉片中的至少一個的槳角或藉助於減小轉子轉速並且改變所述多個葉片中的至少一個的槳角兩者而增大風力渦輪機的輸出功率。
[0024]在轉子轉速小於最大轉子速度的情況下，風力渦輪機通過轉子速度控制以被減小的輸出功率運轉。因此，輸出功率也能夠藉助於轉子速度控制(即，減小轉子轉速)而增大。在轉子轉速處於最大轉子速度的情況下，風力渦輪機可以通過槳角控制、或通過轉子速度控制和槳角控制的結合而以被減小的輸出功率運轉。因此，輸出功率藉助於槳角控制或藉助於轉子速度控制和槳角控制的結合而增大。
[0025]根據一個實施方式，改變一個或多個葉片的槳角以增大風力渦輪機的輸出功率包括減小一個或多個葉片的槳角。隨著槳角減小，從風中獲取的能量更多。因此，輸出功率也增大。
[0026]根據本發明的第二方面的方法確定風速，並且基於風速確定是在第一風速模式或是在第二風速模式中運轉。基於風速模式採用控制策略。具體地，在第一風速模式中，風力渦輪機的輸出功率通過轉子速度控制以預定量減小。在第二風速模式中，風力渦輪機的輸出功率通過槳角控制以預定量減小。
[0027]根據一個實施方式，風速模式還包括第三風速模式，並且在確定為第三風速模式基於風速的情況下，風力渦輪機的輸出功率藉助於將轉子轉速增大至最大轉子速度並且改變所述多個葉片中的至少一個的槳角而減小。具體地，在第三風速模式中，風力渦輪機的輸出功率通過轉子速度控制和槳角控制兩者以預定量減小。轉子速度被限制至最大轉子速度。
[0028]根據一個實施方式，第一風速模式包括一區域，其中與以預定量減小的風力渦輪機的輸出功率相對應的轉子轉速等於或小於最大轉子速度。換言之，導致風力渦輪機的輸出功率以預定量減小的被增大的轉子速度不超過最大轉子速度。在這個區域中，風力渦輪機通過轉子速度控制而下調功率(下調至例如由電網規範規定的特定水平)。
[0029]根據一個實施方式，第二風速模式包括一區域，其中與最大風力潤輪機的輸出功率相對應的轉子轉速大於最大轉子速度。用於產出最大功率的轉子轉速已超過最大轉子速度。因此在這個區域中，輸出功率不能藉助於進一步增大轉子速度而減小，並且槳角控制用於以預定量減小輸出功率或將風力渦輪機下調功率。
[0030]根據一個實施方式，第三風速模式包括一區域，其中與以預定量減小的風力渦輪機的輸出功率相對應的轉子轉速大於最大轉子速度，並且與最大風力渦輪機的輸出功率相對應的轉子轉速等於或小於最大轉子速度。第三風速模式對應於在第一風速模式和第二風速模式之間的區域。在這個區域中，轉子速度控制和槳角控制兩者用於以預定量將風力渦輪機下調功率。
[0031]根據一個實施方式，改變一個或多個葉片的槳角以減小風力渦輪機的輸出功率包括增大一個或多個葉片的槳角。
[0032]根據一個實施方式，所述方法還包括:檢測在連接至風力渦輪機的負載中的頻率偏差、以及對應於頻率偏差增大風力渦輪機的輸出功率。
[0033]根據一個實施方式，增大風力潤輪機的輸出功率包括:在第一風速模式中減小轉子轉速、在第二風速模式中改變所述多個葉片中的至少一個的槳角、以及在第三風速模式中減小轉子轉速並且改變所述多個葉片中的至少一個的槳角。
[0034]根據一個實施方式，改變一個或多個葉片的槳角以增大風力渦輪機的輸出功率包括減小一個或多個葉片的槳角。
[0035]如之前提到的，在第一風速模式中，風力渦輪機藉助於增大轉子速度而下調功率。因此，減小轉子速度以增大風力渦輪機的輸出功率。在第二風速模式中，風力渦輪機藉助於改變一個或多個葉片的槳角而下調功率。因此，使用槳角控制以增大風力渦輪機的輸出功率。在第三風速模式中，風力渦輪機藉助於將轉子速度增大至最大轉子速度並且改變一個或多個葉片的槳角兩者而下調功率。因此，轉子速度從最大轉子速度減小並且一個或多個葉片的槳角改變以增大風力渦輪機的輸出功率。
[0036]如能夠從以上實施方式中看出的，給予轉子速度控制大於槳角控制的優先級。在可以通過轉子速度控制而下調風力渦輪機的輸出功率的方案中，輸出功率藉助於增大轉子速度而減小。在達到最大轉子速度時，接下來使用槳角控制。這最小化槳角控制的使用，並且由此降低風力渦輪機中的軸承和其它部件的機械磨損，導致風力渦輪機的壽命延長。
[0037]根據本發明的第三方面，提供一種控制器，其用於依照在本發明的第一和第二方面中描述的方法控制風力渦輪機的運轉。所述控制器包括:適於基於風速確定風速模式的風速模式確定單元、適於基於被確定的風速模式確定基準轉子速度的超速控制單元、適於產生基於基準轉子速度的功率基準用於控制轉子轉速的功率控制器、以及適於產生基於基準轉子速度的槳角基準用於控制所述多個葉片中的至少一個的槳角的槳角控制器。
[0038]風速模式確定單元、超速控制單元、功率控制器以及槳角控制器僅僅指的是控制器的邏輯單元。這些邏輯單元可以處於一個物理控制器單元中或處於物理地定位在風力渦輪機的不同部分中的單獨的控制器單元中。控制器單元可以通過計算機、微處理器、PLC(可編程邏輯陣列)等實現。應當注意到的是，槳角控制器僅僅在第二風速模式和第三風速模式中啟動。
[0039]以下內容是在附圖中描繪的本發明的實施方式的詳細描述。實施方式是實施例並且以如此細節以清楚地表達本發明。然而，所提供的細節的量無意於限制實施方式的預期變化；而相對地，意圖是覆蓋落入如所附的權利要求限定的本發明的精神和範圍內的所有改型、等同方案、以及替代例。
[0040]圖1展示了根據一個實施方式的示例性風力渦輪機100。如圖1所示，風力渦輪機100包括塔架110、機艙120、以及轉子130。在一個實施方式中，風力渦輪機100可以是陸上風力渦輪機。然而，本發明的實施方式不僅限於陸上風力渦輪機。在替代實施方式中，風力渦輪機100可以是定位在水體(諸如，例如湖泊、海洋等)上的離岸風力渦輪機。這種離岸風力渦輪機的塔架110安裝在海床上、或安裝在穩定於海平面上或海平面上方的平臺上。
[0041]風力渦輪機100的塔架110可以配置成將機艙120和轉子130提升至使得強大的、較少湍流的、並且大體上不受阻礙的空氣流動可以由轉子130接收的高度。塔架110的高度可以是任何合理的高度，並且應當考慮到從轉子130延伸的風力渦輪機葉片的長度。塔架110可以由任何類型材料(例如鋼、混凝土等)製成。在一些實施方式中，塔架110可以由單塊材料製成。然而，在替代實施方式中，塔架110可以包括多個區段，例如，兩個或更多的管狀鋼區段111和112，如圖1所示。在本發明的一些實施方式中，塔架110可以是格狀塔架。因此，塔架110可以包括焊接鋼型材。
[0042]轉子130可以包括轉子輪轂(在下文中簡單稱作「輪轂」)132以及至少一個葉片140 (在圖1中示出了三個這種葉片140)。轉子輪轂132可以配置成將至少一個葉片140耦連至軸杆(未示出)。在一個實施方式中，葉片140可以具有空氣動力輪廓，從而使得在預定風速下，葉片140經受提升，從而導致葉片圍繞輪轂徑向地旋轉。輪轂140還包括用於調節葉片140的槳角以增大或降低由葉片140捕獲的風能的量的機構(未示出)。變槳調節風吹向葉片140的角度。還可能的是葉片140的槳角不能調節。
[0043]輪轂132通常圍繞沿從輪轂132延伸至機艙120的驅動軸(未示出)的基本上水平的軸線旋轉。驅動軸通常耦連至機艙120中的一個或多個部件，所述部件配置成將軸杆的旋轉能量轉換為電能。
[0044]儘管在圖1中示出的風力渦輪機100具有三個葉片140，但是應當注意到的是，風力渦輪機可以具有不同數量的葉片。通常可以找到具有二至四個葉片的風力渦輪機。在圖1中示出的風力渦輪機100是水平軸型風力渦輪機(HAWT)，因為轉子130圍繞水平軸線旋轉。應當注意到的是，轉子130可以圍繞豎直軸線旋轉。使其轉子圍繞垂直軸線旋轉的這種風力渦輪機被稱作垂直軸型風力渦輪機(VAWT)。在此之後描述的實施方式不限於具有3個葉片的HAWT。其可以在HAWT和VAWT兩者中實現，並且在轉子130中可以具有任何數量的葉片140。
[0045]圖2示出了根據一個實施方式的風力渦輪機的電氣系統。所述電氣系統包括雙饋感應型發電機201、功率轉換器202以及主變壓器203。發電機201的定子繞組210通過變壓器203連接至電網207，並且轉子繞組211連接至功率轉換器202，所述功率轉換器繼而通過變壓器203連接至電網207。發電機201將機械能轉換為電能或電功率。所述電能或電功率供給在定子繞組210上，接下來通過變壓器203供給至電網207。功率轉換器202通過轉子繞組211控制發電機201的運轉。
[0046]風力渦輪機還包括用於控制功率轉換器202的運轉的功率控制器220、用於控制葉片140的槳角的槳角控制器221、以及用於控制功率控制器220和槳角控制器221的運轉的渦輪機控制器222。如將會在之後的描述中見到的，渦輪機控制器222可以將指示發送至功率控制器220以經由功率轉換器202控制轉子轉速130。渦輪機控制器222還可以將指示發送至槳角控制器221以控制葉片140的槳角。
[0047]應當注意到的是，圖2僅僅是風力渦輪機中的電氣系統的示意圖，其中僅僅示出了常見部件。電氣系統可以包括其它部件諸如發電機側濾波器、傳感器、預充電電路等。在另一個實施方式中，可以使用永磁體型發電機，其中發電機的定子繞組上的輸出功率在經由渦輪機變壓器供給至電網之前由功率轉換器轉換。在這種實施方式中，發電機中不存在轉子繞組。
[0048]圖3示出了風力渦輪機的對於不同風速的功率-轉子速度曲線。對於每個曲線310，存在與在一轉子速度處的最大功率相對應的最大點，也被稱為MPPT (最大功率點追蹤)。粗體曲線300示出了對於所有風速的MPPT。在MPPT曲線300的左側和右側的粗體線301,302是基於欠速運轉的90%次優曲線。然而，左側曲線301是不穩定且不期望的，並且由此使用右側的次優曲線302。
[0049]在風速9m/s下的90%次優運轉處的轉子速度控制的實施例中，風力渦輪機起初在A點處運轉並且產生有功功率PO。在電網處的頻率以特定量下降時，期望的是功率增大Λ P。因此，操作點從A點移動至D點。在D點處，轉子速度減小並且輸出功率現為PO+Λ P。能夠在風速9m/s下產生的最大功率處於點C處。
[0050]不同風速模式的確定現將會參照圖4展示。定義了三個風速模式，即低風速模式、中風速模式以及高風速模式。圖4示出了風力渦輪機的對於不同風速的功率-轉子速度曲線。類似地，示出了 MPPT曲線300和90%次優曲線302。風力渦輪機的最大轉子速度定義為1.2p.u.。為了將風力渦輪機下調功率至90%，低風速模式定義為轉子速度控制能夠在不超過最大轉子速度的情況下實現90%次優運轉的區域。這對應於圖4中的C點。換言之，在風速為9.6m/s或更低的情況下，確定為低風速模式。
[0051]在低風速模式中，下調功率藉助於轉子速度控制、具體地藉助於增大轉子速度而實現。槳角控制不需要啟動以將風力渦輪機下調功率。因此，槳角能夠固定至零度或最小角。在電網頻率下降時的事件中，風力渦輪機能夠藉助於由轉子速度控制、具體地由減小轉子速度增大其輸出功率而支持頻率下降。
[0052]中風速模式定義為轉子速度控制不能完全實現90%次優運轉並且在MPPT處的轉子速度不超過最大轉子速度的區域。在圖4中，這對應於大於9.6m/s並且小於或等於
11.8m/s的風速。在中速模式中，由於最大轉子速度限制，因此不能僅僅藉助於轉子速度控制而實現下調功率。風速為10.7m/s的實施例中(示出為圖4中的曲線330)，90%次優運轉點示出為D點。能夠看出的是，D點的轉子速度大於最大轉子速度1.2p.u.。因此，轉子速度不能增大至D點，而是在F點處的最大轉子速度處達到上限。為了將輸出功率進一步減小至在A點處的所需水平，使用槳角控制。具體地，槳角增大從而使得功率從F點減小至A點。
[0053]當電網中出現頻率下降時，要求輸出功率增大ΛΡ。附加輸出功率ΛΡ藉助於減小轉子速度和槳角兩者而實現。因為使用了轉子速度控制和槳角控制兩者，所以控制路徑跟隨虛線從A點至E點，(或在需要更多功率的情況下至B點)。在E點處，轉子速度從1.2p.u.減小至ωΕ。ωΕ能夠通過三角定理估算:
【權利要求】
1.一種操作風力渦輪機的方法，所述風力渦輪機包括具有多個葉片的轉子，其中每個葉片的槳角是可變的，所述方法包括: -藉助於將轉子轉速增大至預定轉子速度而以預定量減小風力渦輪機的輸出功率； -確定預定轉子速度是否超過最大轉子速度；以及 -在預定轉子速度超過最大轉子速度的情況下，將轉子轉速限制至最大轉子速度並且藉助於改變所述多個葉片中的至少一個的槳角而減小風力渦輪機的輸出功率。
2.根據權利要求1所述的方法，其中改變所述多個葉片中的至少一個的槳角以減小風力渦輪機的輸出功率包括增大所述多個葉片中的至少一個的槳角。
3.根據權利要求1或2中任一項所述的方法，還包括: -檢測在連接至風力渦輪機的負載中的頻率偏差；以及 -對應於頻率偏差增大風力渦輪機的輸出功率。
4.根據權利要求3所述的方法，其中增大風力渦輪機的輸出功率包括: -確定轉子轉速是否小於最大轉子速度； -在轉子轉速小於最大轉子速度的情況下，藉助於減小轉子轉速而增大風力渦輪機的輸出功率；以及 -在轉子轉速處於最大轉子速度的情況下，藉助於改變所述多個葉片中的至少一個的槳角、或藉助於減小轉子轉速並且改變所述多個葉片中的至少一個的槳角兩者而增大風力渦輪機的輸出功率。
5.根據權利要求4所述的方法，其中改變所述多個葉片中的至少一個的槳角以增大風力渦輪機的輸出功率包括減小葉片的槳角。
6.一種操作風力渦輪機的方法，所述風力渦輪機包括具有多個葉片的轉子，其中每個葉片的槳角是可變的，所述方法包括: -確定風速； -基於風速確定風速模式，風速模式包括第一風速模式和第二風速模式； -在確定為第一風速模式的情況下藉助於將轉子轉速增大至預定轉子速度而以預定量減小風力渦輪機的輸出功率；以及 -在確定為第二風速模式的情況下藉助於改變所述多個葉片中的至少一個的槳角而以預定量減小風力渦輪機的輸出功率。
7.根據權利要求6所述的方法，其中風速模式還包括第三風速模式，並且在確定為第三風速模式的情況下，藉助於將轉子轉速增大至最大轉子速度並且改變所述多個葉片中的至少一個的槳角而減小風力渦輪機的輸出功率。
8.根據權利要求6或7中任一項所述的方法，其中第一風速模式包括一區域，其中與以預定量減小的風力渦輪機的輸出功率相對應的轉子轉速等於或小於最大轉子速度。
9.根據權利要求6或7中任一項所述的方法，其中第二風速模式包括一區域，其中與最大風力渦輪機的輸出功率相對應的轉子轉速大於最大轉子速度。
10.根據權利要求7所述的方法，其中第三風速模式包括一區域，其中與以預定量減小的風力渦輪機的輸出功率相對應的轉子轉速大於最大轉子速度並且與最大風力渦輪機的輸出功率相對應的轉子轉速等於或小於最大轉子速度。
11.根據權利要求6至10中任一項所述的方法，其中改變所述多個葉片中的至少一個的槳角以減小風力渦輪機的輸出功率包括增大所述多個葉片中的一個的槳角。
12.根據權利要求6至11中任一項所述的方法，還包括: -檢測在連接至風力渦輪機的負載中的頻率偏差；以及 -對應於頻率偏差增大風力渦輪機的輸出功率。
13.根據權利要求12所述的方法，其中增大風力渦輪機的輸出功率包括: -在第一風速模式中減小轉子轉速； -在第二風速模式中改變所述多個葉片中的至少一個的槳角；以及 -在第三風速模式中減小轉子轉速並且改變所述多個葉片中的至少一個的槳角。
14.根據權利要求13所述的方法，其中改變所述多個葉片中的至少一個的槳角以增大渦輪機的輸出功率包括減小葉片的槳角。
15.一種用於控制風力渦輪機的運轉的控制器，所述風力渦輪機包括多個葉片，其中每個葉片的槳角是可變的，所述控制器包括: 適於基於風速確定風速模式的風速模式確定單元； 適於基於被確定的風 速模式確定基準轉子速度的超速控制單元； 適於基於基準轉子速度產生功率基準用於控制轉子轉速的功率控制器；以及適於基於基準轉子速度產生槳角基準用於控制所述多個葉片中的至少一個的槳角的槳角控制器。
【文檔編號】F03D7/04GK103732914SQ201180072938
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2011年7月21日 優先權日:2011年7月21日
【發明者】Z·張, Y·孫, G·李, J·林 申請人:維斯塔斯風力系統集團公司