葉片角調節率極限值的適配的製作方法

2023-06-12 11:22:26 4

專利名稱：葉片角調節率極限值的適配的製作方法
葉片角調節率極限值的適配本發明涉及具有一個轉子的風能裝置的運行方法，所述轉子具有至少一個轉子葉 片，其中，轉子葉片的至少一部分繞轉子葉片的一個縱軸線扭轉一個葉片角，其中，轉子葉 片的至少一部分的這種扭轉是用一種可規定的葉片角調節率實現的，其中，轉子轉速可變 地運行，並且其中，通過一個可規定的葉片角調節率極限值限制葉片角調節率。此外，本發 明還涉及具有一個轉子的風能裝置。這個轉子容納至少一個轉子葉片，其中，轉子葉片的至 少一部分可繞轉子葉片的一個縱軸線扭轉一個葉片角，其中，葉片角調節率是可規定的，並 且葉片角調節率受到葉片角調節率極限值的限制。用於風能裝置的相應的運行方法和相應的風能裝置本身已公開。在這方面例如請 參見本申請公司的DE 10 2006 001 613 B4。在這些風能裝置的運行方法和相應的風能裝置中會出現這樣的問題，即對運行指 揮裝置的調節或控制自動地將轉子葉片或者轉子葉片的一部分的葉片角朝0°方向調節， 這樣會出現過高的載荷或者轉速。在這種情況中0°的葉片角相當於轉子葉片的這樣一個 運行狀態，在這種運行狀態中由於風的到來產生最大功率。而與此相反的應該提到的是旗 幟狀態。這個狀態大約位於90°。在這個旗幟狀態中不再有功率傳遞到轉子上。本發明的任務是提供一種用於風能裝置的運行方法、相應的風能裝置以及風能裝 置的控制或者調節裝置，藉助這種控制或者調節裝置可降低運行中的載荷，特別是藉助這 種控制或者調節裝置可防止由於對運行指揮裝置的錯誤控制或者調節所造成的過高載荷 或者轉速，而這種錯誤的控制或者調節會使葉片角自動地朝0°方向轉動。這個任務得以完成，即一種具有一個轉子的風能裝置的運行方法，所述轉子具有 至少一個轉子葉片，其中，轉子葉片的至少一部分繞轉子葉片的縱軸線扭轉一個葉片角，其 中，轉子葉片的至少一部分的這種扭轉是用可規定的葉片角調節率實現的，其中，轉子轉速 可變地運行，並且其中，通過一個可規定的葉片角調節率極限值限制葉片角調節率。這個 方法通過下述措施得到進一步的發展，即規定一個可變的葉片角調節率極限值，這個極限 值根據風能裝置的至少一個運行參數，特別是根據轉子轉速和/或至少一個環境參數而變 化。通過設置一個可變的葉片角調節率極限值_所述極限值根據風能裝置的至少一 個運行參數和/或至少一個環境參數而變化，其中，特別優選地規定與轉速的關係_與現 有技術相反-在所述現有技術中，極限值是運行指揮裝置的一個固定規定的恆定的控制參 數-轉速增加的葉片角調節率(傾斜率(Pitchrate))得到適配，其是通過慣性矩和所提供 的功率確定的。特別是在負的傾斜率時對其保持相應長的節制，這樣，甚至不再會出現通過 臨界葉片調節率產生的強烈地降低風能裝置的使用壽命的載荷情況。在本發明的範圍內，運行參數特別是那些和轉速直接或者間接有關係的參數，特 別是如轉速本身、功率、發電機力矩、葉片角或者風能裝置的葉片角或載荷。有利地要提及 的環境參數在本發明的範圍內特別是風速、風的方向、風的級別、轉子的斜來流的角度、空 氣密度、風能裝置處的和/或風能裝置的環境中的紊流。優選地轉子的轉速可變化的運行包括這樣的情況，即在一個特別優選的實施形式中風能裝置長時間地可在發電機同步轉速以下大於5%的轉速範圍中運行。在本發明的範圍內同步轉速為電網頻率f與發電機的極對數ρ/2的商。在4極發 電機(也就是在兩個極對)中例如在德國50赫茲電網中產生一種同步轉速nsyn = fX60/ (ρ/2) = 1500rpmo在具有全變頻器的同步電機中同步轉速特別應理解為電網同步轉速。在 其中用電網頻率運行電機激勵。優選地可變的葉片角調節率極限值在輪轂調節或控制裝置中根據轉子的轉速變 化。優選地允許的葉片角調節率的量在調節葉片角時朝0°的方向降低。然後相應的葉片 角調節率是負的葉片角調節率，它的量減小。優選地葉片角調節率極限值是在它的變化之前或者隨著它的變化而確定。此外， 通過這種確定儘可能防止未經規定的葉片角調節率極限值。優選地為負的葉片角調節率規定一個可變的葉片角調節率極限值。下述做法是優選的，即為正的葉片角調節率規定一個第一可變的葉片角調節率極 限值，並且為負的葉片角調節率規定一個第二可變的葉片角調節率極限值。通過這一措施 特別是可使葉片角調節的動態性和相應情況相適配。特別是可快速地對負的陣風作出反 應。優選地這個方法在一個轉速降低的範圍中，特別優選地是在一個部分載荷範圍中 使用。優選地第一和第二可變的葉片角調節率極限值的數值在相同的轉子轉速時是不同 的。優選地對於負的葉片角調節率中規定一個葉片角調節率極限值和轉速的關係的 特性曲線。其中規定一個位於可規定的下極限轉速以下的最高的葉片角調節率極限值和一 個位於可規定的極限轉速之上的最小的葉片角調節率極限值，其中，在最高的和最低的葉 片角調節率極限值之間規定一條固定的特性曲線。通過這一措施本運行方法將永遠處於一 種規定的狀態中。優選地在最高的和最低的葉片角調節率極限值之間規定一條線性的和/或二次 的特性曲線/或在特性曲線中存在一種線性的和/或二次的分量。通過這一措施可和相應 的風能裝置，或者可和風能裝置的所在地相適配。特性曲線的選擇可根據環境條件，如溫度 或者溼度進行。例如可以針對較低轉速規定，在負的葉片角調節率時特性曲線具有從一個 可規定的上葉片角調節率極限值向一個方向的過渡，其關於較高轉速比較柔和。也就是說， 用一種負的斜率調節或者控制到較低的葉片角調節率極限值。優選地在風能裝置的轉子輪轂中進行轉速檢測。這樣就可將轉速直接輸送到設置 在轉子輪轂處或者設置在轉子輪轂上的用於控制或者調節葉片角調節率的控制或者調節 裝置中。優選地除了通過運行指揮裝置所進行的轉速檢測外還在轉子輪轂中進行轉速檢測 或規定在轉子輪轂上檢測轉速。在這種情況中也可對一些相應的轉速進行比較，這樣，當轉 速出現可規定的差異時規定有故障消息。優選地對用於確定可變化的葉片角調節率極限值的轉子轉速進行過濾。為此，例 如可通過規定數量的測量值形成一個平均值。此外，也補充地，或者單獨地例如通過一個本 身已公開的PTI-環節進行一種時間上的過濾。關於轉速的測量和轉速的進一步的確定請參考本申請人的專利申請DE 10 2007 026 995.3。這個專利申請的公開範圍全部地包括在本專利申請的內容中。
優選地數值上最高的葉片角調節率極限值，特別是在負的葉片角調節率時，絕對 看最低的葉片角調節率極限值在風能裝置的額定轉速以下在3%至15%，特別是5%至 10%之間和處於較高轉速。因此，特性曲線的高轉速-在此轉速時達到葉片角調節率極限 值-在額定轉速以下的3%至15%，特別是在5%至10%的範圍中。這樣，在有足夠的風不 進行節制的運行時通過根據本發明的方法對藉助運行指揮裝置的風能裝置的調節的動態 範圍沒有受到幹擾性的影響。優選地規定一個補充的措施，這個補充措施是限制或者減小葉片角調節率極限值 的斜率的值，或者其變化速度。在此情況中優選地涉及一種傾斜面，特別是在轉速快速變化 時，這個傾斜面的任務是這個通過特性曲線求得的葉片角調節率極限值並不直接是所使用 的葉片角調節率極限值，而是這樣的一個數值，即它位於從特性曲線求得的葉片角調節率 極限值和以前的葉片角調節率極限值之間。優選地當轉速和額定轉速有偏差時，特別是低於額定轉速時改變葉片角調節率極 限值，而不減小轉速偏差。通過這一措施風能裝置還可用一種所希望的運行模式運行。優 選地當轉速和額定轉速有偏差時，特別是低於額定轉速時是如此地改變葉片角調節率極限 值，即為了達到額定轉速對允許的葉片角調節率進行約束或者限制。此外，本發明的任務還通過具有轉子的風能裝置得以完成。所述轉子具有至少一 個轉子葉片，其中，轉子葉片的至少一部分可繞轉子葉片的一個縱軸線扭轉一個葉片角，其 中，葉片角調節率是可規定的，其中，葉片角調節率受到葉片角調節率極限值的限制。這個 風能裝置通過下述措施得到進一步的發展，即為葉片角調節率設置一個控制或者調節裝 置。在這個調節裝置中將葉片角調節率極限值規定為可變化的葉片角調節率極限值，其根 據轉子轉速而變化。這種控制或者調節裝置可以是一種對運行指揮裝置進行補充的控制或者調節裝 置。根據本發明的方法一些部分也可在運行指揮裝置中執行，另一些部分可在控制或者調 節裝置中執行。這個控制或者調節裝置也可完全集成在運行指揮裝置中，其中，下述做法是 優選的，即至少轉速的檢測是在輪轂中或者在輪轂處完成。優選地控制或者調節裝置具有 一個葉片角調節率極限值確定裝置。這個葉片角調節率極限值確定裝置也可以是一個模 塊。這個模塊特別是集成在控制或者調節裝置中。它也可以是一個設置在控制或者調節裝 置中的算法。優選地葉片角調節率極限值確定裝置具有一個葉片角調節率極限值和風能裝置 的轉速的關係的特性曲線。這個特性曲線優選地存儲在控制或者調節裝置中，或者藉助可 規定的特性參數進行內插補。這個特性曲線也可被計算。例如特性曲線可部分是線性的， 可以具有一個二次項，和/或一個三次項。優選地設置一個轉速檢測裝置，它特別是設置在轉子輪轂中或轉子輪轂處。此外 還為被已測量的轉子轉速設置一個過濾器。此外，優選地還為葉片角調節率極限值設置一 個適配模塊。藉助這個模塊可減小葉片角調節率的傾率值，和/或藉助這個模塊可減小葉 片角調節率極限值的變化速度的值，或者對這個量進行限制。在這種情況中，特別是涉及到 前面已經提到過的傾斜面(Rampe)，或所述適配模塊具有這種傾斜面。優選地設置一個風能裝置的控制或者調節裝置。在這個裝置上可實施根據本發明 的方法。此外，優選地電腦程式具有程序代碼手段。當電腦程式在風能裝置的控制或
6者調節裝置中運行時這些程序代碼手段適合執行根據本發明的方法。優選地根據本發明的 電腦程式存儲在一種計算機可讀的數據載體上。下面在不限制本發明的一般構思的情況下藉助一些實施例，並參考附圖對本發明 進行說明，其中，有關所有在本文本中未詳細說明的本發明的細節情況請參看附圖。這些附圖是

圖1 風能裝置的部件簡圖。圖2 根據本發明的方法的示意框圖。圖3 負的葉片角調節率的根據本發明的特性曲線簡圖。圖4 負的葉片角調節率的根據本發明的特性曲線的另一簡圖。圖5 正的葉片角調節率的根據本發明的三個特性曲線的簡圖。在下述圖中相同的或者相同類型的元件或者相應的部件用同一附圖標記表示，這 樣就免除了相應重新介紹。將負的葉片角調節率定義為從旗幟狀態到0°或者轉子葉片的運行狀態的方向 的葉片角調節率。相應的適用於葉片角調節率極限值。當負的葉片角調節率的極限值 為-3.5° /秒時，這就意味著轉子葉片允許以最大調節速度3. 5° /秒向0°方向運動，也 就是說從旗幟狀態的方向朝正常的運行狀態方向。圖1以框圖的形式示意示出一個風能裝置11的主要部件。圖中示出了風能裝置 11的轉子9具有轉子葉片10，其中，轉子9以轉速η旋轉。轉子9具有一個軸12，這個軸支 承在兩個軸承14和16中。軸12是未詳細敘述的傳動裝置18的輸入軸。這個傳動裝置將 軸的轉速轉換到較高的轉速，例如提高100倍。傳動裝置18的輸出軸通過一個離合器22和 交流電發電機26的一個軸24耦合。在風轉子9和第一軸承14之間一個制動盤28不相對 轉動地設置在軸12上。這個制動盤和一個閉鎖部件30共同作用。當這個閉鎖部件30例 如被引入到制動盤28的一個孔中或者空隙中時，則阻止軸12的轉動。在離合器22的附近一個傳感器盤32不相對轉動地設置在軸段20上。這個傳感 器盤和傳感器裝置34合作，它的信號被輸送到一個計算機36上。計算機36作為調節器將 瞬時調節信號輸送到變頻率38，用於由發電機26產生交流電。這個變頻器38為了給電網 供電以相應可規定的參數生產交流電。轉子9包括一個用於轉子9的葉片10的葉片角調節裝置39。計算機36將至少 一個調節信號輸送到葉片調節裝置39。當轉子具有兩個或者更多的葉片時可為每個葉 片產生一個調節信號。調節器或者控制器例如設置在計算機上或者計算機36中。轉速實 際信號_該信號通過傳感器裝置34檢測-在計算機36中從傳感器裝置34的信號中計算 出，並且例如可和轉速額定值信號比較，為的是為葉片角調節裝置39求出至少一個調節信 號利。根據本發明現在轉速實際信號n，或者轉子轉速η也可以用作根據本發明的控制 或者調節裝置42的輸入值。藉助這個控制或者調節裝置可以執行根據本發明的方法。在 控制或者調節裝置42中求出的葉片角調節率極限值G或G』然後輸送到葉片角調節裝置39 中。為此在圖1中在控制或調節裝置42中既設置一個葉片角調節率極限值決定裝置43，也 設置一個適配模塊44，它們參考下面的附圖將更加詳細地說明。代替地，也可單獨地或者附 加地通過傳感器裝置34』-它設置在轉子9的輪轂41上或者設置在其中_將所測量的轉子轉速η輸送到控制或者調節裝置42。優選地將這些裝置42、43和/或44集成在葉片調節 裝置39中。在圖2中示出根據本發明的方法的框形簡圖。由例如設置在圖1中的轉子9的輪 轂41上的傳感器裝置34』產生一個信號。規定將這個信號用於轉速計算。例如設置一種脈 衝傳感器。這個脈衝傳感器例如記錄通過每一圈36個螺釘所產生的脈衝。從中通過例如 常數K-這個常數是可調節的，並且是表示測量值的數量(例如6)-求出轉速。在這種情況 中轉速的計算是從脈衝ei-Ι到脈ei的K個時間間隔上的平均值中求得的。這是在具有名 稱轉速計算的方塊50中進行的。轉速計算的輸出值na是平均的轉速。它被規定為方框轉 速過濾器51的輸入值。在這個轉速過濾器51中例如通過一個PTl環節對轉速進行過濾， 例如用3. 0秒的Tl的參數。優選地Tl可以在1秒和5秒之間的區域中。前面所述的轉速 求出50，或者轉速計算50可以是輪轂的超轉速斷路裝置的一部分，並且在Ims-循環中被詢 問。轉速過濾器51的輸出值是轉子轉速η。這個轉子轉速用作極限值特性曲線52的 輸入值。在極限值特性曲線中-此特性曲線將在圖3至圖5中更為詳細地描述-根據轉速 η，並且根據這些葉片角調節率是負還是正計算對於負的葉片角調節率極限值和正的葉片 角調節率極限值的葉片角調節率極限值G』。原則上講也可以分別計算或者確定兩個極限值。在方框52極限值特性曲線或者相應的裝置中可以輸入，或者規定，或者相應地存 儲幾個參數。在此涉及的是用於負的葉片角調節率汐的上葉片角調節率極限值G1，用於負 的葉片角調節率汐的下葉片角調節率極限值G2、用於正的葉片角調節率汐的上葉片角調節 率極限值G3，以及用於正的葉片調節率辦的下葉片角調節率極限值G4。此外還可規定下述 參數，或者將其存儲在極限值特性曲線中，也就是下極限轉速nl、n3和上極限轉速π2、η4, 其中，nl和n2適用於負的葉片角調節率，π3、η4適用於正的葉片調節率。在使用極限特性曲線52後輸出葉片角調節率極限值G』。這個極限值表示最小 的傾斜率或者葉片角調節率(° /秒)的極限值。在葉片角調節率極限值變化限制裝置 53中監控或保證，葉片角調節率極限值不要變化得太快。這是通過詢問在下降的斜面中允 許的極限值變化df，以及詢問在上升的斜面中允許的變化ds實現的。在這種情況中，特 別是為了風能裝置的可靠運行，重要的是當斜面下降時只允許葉片角調整率極限值很緩慢 地變化，因為只有這樣才一定能排除無阻礙的轉速的提高或者轉速的快速提高_這種提高 是由錯誤的運行指揮裝置引起的-導致危及安全的，也就是很低的葉片調節率的極限值。 反之，為了保證設備的安全沿上升斜面方向的變化必須比較快。為此，在這種情況中輸入 或者規定兩個在數量上強烈不同的參數，也就是ds，它表示上升斜面的參數，並且例如為 +1.000° /秒2。這個參數優選地位於0.1和2. 000° /秒2的區域中。另一數值df是下 降斜面的一個參數，並且優選地為-0.015° /秒2，並且特別優選地位於-0.005° /秒2和 0.05° /秒2之間。然後在葉片角調節率極限值變化限制裝置53中進行下述詢問對於G』 -G ds時Gli= G+ds，否則Gli= G，也就是說G』已在允許的區域中， 並且被採用。所求出的數值Gli作為新的數值G輸出，並且然後在方框限制葉片角調節率54 中應用。
葉片角調節率極限值G和由葉片姿態調節或者控制裝置55規定的調節信號矽i』、 汐i』有關，這樣，通過使用葉片角調節裝置39的葉片角調節率極限值G將對調節信號1 i、 殺I，的限制作為方框限制葉片角調節率54的輸出值提供。調節信號^Γ、·^」，本身是通過通 常的和現有的控制或者調節通過下述措施產生的，即額定^S是由運行指揮裝置規定的，並 且和由葉片角確定裝置57求得的葉片角砂的實際值進行比較，並且將結果提供給葉片姿態 調節或者控制裝置55使用。然後其求出調節信號移1』和合i%以便使葉片角實際值移和額定 值矽S相適配，其被輸入到限制葉片角調節率的方框54中。轉速計算50、轉速過濾器51、極限值特性曲線52和葉片角調節率極限值變化限制 裝置53可以是一個控制或調節裝置42的集成的組成部件。然後在葉片角調節率極限值變 化限制裝置53和葉片角調節率限制裝置54之間的過渡段上過渡到或者連接到已設置的調 節器中。在51中例如設計為PTl環節的過濾器用於過濾轉速η。其中過濾出信號幹擾和一 部分動態轉速特性。過濾時間不允許太長，為的是特性曲線組件或者極限值特性曲線52的 應用可足夠快地將本方法調節到和轉速相應的葉片角調節率極限值G。為了避免錯誤可以 規定必須通過多個，例如三個測量循環求出一個大體相同的轉速值，然後將其進一步輸送 到方框52。葉片角調節率極限值變化限制裝置53或者相應的斜面組件允許在數值上降低葉 片角調節率極限值，例如快地從-3. 5° /s朝-1.0° /s方向。用於提升葉片角調節率極限 值數值的回程，例如從-1.5° /s到-3. 5° /s用小的斜率如此地減速，即在所謂的「俯仰運 行失控情況」(Pitch run away-Fall)時，在低的傳動線路轉速情況下負的葉片角調節率足 夠長地保持節制。這種類型的「仰運行失控」的幹擾情況可能例如需要20秒(s)，這在具有 說明的參數的規定的斜面中是不成問題的。在方塊54中，除了用G』或者G進行根據本發明的葉片角調節率極限值限制外還 附加地用一個固定規定的最大的，和/或最小的葉片角調節率，例如+6. 5° /s和-6. 5° / s基本地進行限制。然後給葉片調節裝置39規定如此限制的調節信號設i、合i。在本發明的 一個特別緊湊的設計中將結構組件50到54集成在葉片姿態調節或者控制裝置55中。在 一個更加緊湊的，並且因此有利的實施形式中也還將葉片姿態調節或者控制裝置55集成 到葉片角調節裝置39中。例如可將本方法，或者本方法的一些部分作為算法在變頻器的軟 件中實施，以觸發葉片調節驅動裝置，其中，相應的軟體也承擔轉速傳感器34』的測量值的 採集和處理工作。在圖3至5中詳細地示出了特性曲線模塊或極限值特性曲線52。首先看圖3，在 此圖中示出了葉片角調節率極限值(汐° /s)和轉速η(轉/分)之間的關係的特性曲線。 此圖示出的是一個上葉片角調節率極限值Gl和一個下葉片角調節率極限值G2。沒有規定 超過上葉片角調節率極限值Gl的和低於下葉片角調節率極限值G2的極限值，因為在運行 方法起作用時這些極限值不會出現。實際上在下極限轉速nl下面的Gl高度中存在著相應 的葉片角調節率極限平臺，並且相應地在上極限轉速n2的上面在G2高度中存在一個平臺。 正的葉片角調節率在一種規定的負的葉片角調節率極限值時可無極限值地形成，並且反之亦然。上極限轉速n2優選地位於額定轉速rm以下的5%到10%之間的一個區域中。圖 中所示出的用於葉片角調節率極限值G或者G』的特性曲線根據當前的轉速η調定根據本 發明可能的負的葉片角調節率極限值。這樣，如此避免由於以0°方向的高的葉片角調節率 的運行指揮所造成的故障，即通過降低的負的葉片角調節率，經過一個設置的轉速監控器， 例如經過一個在快軸上，在1950轉/分(額定轉速1800轉/分)時產生一個相應的超速 信號的監控器，可對風能裝置被控制。用於從測量的轉速中求出的葉片角調節率極限值的標記G、G』表示，一方面如圖2 所示可以說明G』，其中，還有模塊，即葉片角調節率極限值變化限制裝置53可以應用到G』 上，以形成G。代替地也可直接在放棄模塊53的情況下從特性曲線中獲得G，並且直接用作 極限值。然而，為了避免「俯仰運行失控」的載荷情況使用模塊53是非常有利的。相應地葉片角調節率和通過慣性矩和提供的功率確定的轉速的增加相適配。當所 測量的轉速超過或者低於支撐點nl和n2時輸出相應所屬的極限值Gl和G2。nl和n2之 間的線性關係表示的是一種簡單的情況。圖4中示出了 nl和η2間的平方的性能(實線)，並且除此之外還示出這樣一種 函數，即它具有一個三度的，例如一個三次項。也可相應地規定一個泰勒級數展開式，這個 級數展開式在第二項或者第三項之後被截斷，或者設置一個任意多邊形線形式的特性曲線 或者一個其它數學函數形式的特性曲線，這個數學函數例如以數值表的形式存儲在一個存 儲器中。這樣一種特性曲線的最佳走向優選地通過在現有技術中已公開的動態模擬計算確 定。圖5示出就正的葉片角調節率汐而言的三個不同的特性曲線，示出了四個極限轉 速即一個下極限轉速η3和兩個上極限轉速η4和n5、並且η3和η4位於風能裝置的額定轉 速的下面，而η5在風能裝置的額定轉速的上面。此外，還規定了一個下葉片角調節率極限 值G4和一個上葉片角調節率極限值G3。在η3和η4之間在實線表示的特性曲線中可以是 一種線性關係。相應地虛線所表示的是一種平方關係，或者一條曲線，它具有至少平方部 分，並且在必要時也可具有線性部分。例如當風速高時規定轉速減小的運行，以減小噪音，這時將點劃線用作極限值特 性曲線。這條虛線規定，只有當在額定轉速rm以上的轉速n5時才達到上葉片角調節率極 限值。通過這一措施可進行比較柔和的調節。這種比較柔和的調節例如可以應用在高壓天 氣情況中。然而也可以規定，在達到額定轉速ηη之前緊接著上極限轉速π4地規定一個高 於上葉片角調節率極限值G3的數值，以便能更快地進行調節。因為根據本發明規定在轉速和葉片角調節率極限值之間有非常緊密的耦合，所以 風能裝置的方法的執行是很可靠的。在這種情況中將轉速確定在％的範圍內的轉速是足夠 的，這樣，在轉速計算中的誤差不會對方法執行的可靠性造成負面的影響。當達到額定轉速時優選地規定葉片角調節率極限值對通常的運行指揮裝置不構 成限制。在部分載荷運行時也不幹擾本方法，因為在此時葉片角調節調節器或者葉片角調 節控制器已調節到0°，並且因此不必改變。根據本發明的方法只有當與進程有關地需要 降低時才介入，這種降低對轉速產生影響。這例如在現代風能裝置中只有當功率減少大約 40%時才發生，因為只有在此時才在那裡脫離額定轉速。
此外，本發明優選地還規定對本發明的方法進行冗餘設計，其中，它除了在控制或 者調節裝置42中實施外，也還在用於觸發葉片調節驅動裝置的變頻器中，也就是在葉片角 調節裝置39的內部實施。通過這一措施使得風能裝置的運行特別可靠。此外，下述做法也 是有利的，即附加地在運行指揮裝置56中也實施根據本發明的方法，以防止當通過葉片角 調節率極限值所進行的葉片調節比由運行指揮系統所進行的葉片調節進行得緩慢時出現 故障報警。這樣，運行指揮系統56和葉片角調節裝置39有利地同步工作，並且可以相互監 控。這使得裝置能更加可靠的運行。優選地用於減小葉片角調節率極限值的根據本發明的 方法按照12毫秒，或者在必要時按照6毫秒循環的方式實施。也可以使用其它的循環，例 如在20毫秒和1毫秒之間的循環。也可以規定，通過三個任務循環，也就是通過三次例如 12毫秒，必須求出一個大約相同的葉片角調節率極限值，之後將其傳輸到葉片角調節裝置 39，以避免錯誤。當應當出現相應地大的偏差時，例如特別是偏離平均值時可給監控中心輸
出一個報警。
附圖標記表
9轉子
10轉子葉片
11風能裝置
12軸
14軸承
16軸承
18傳動裝置
20輸出軸
22罔合器
24軸
26交流電發電機
28制動盤
30閉鎖部件
32傳感器盤
34,34'傳感器裝置
36計算機
38變頻器
39葉片角調節裝置
41轉子輪轂
42控制或調節裝置
43葉片角調節率極限值確定裝置
44適配模塊
50轉速計算
51轉速過濾器
52極限值特性曲線
53葉片角調節率極限值變化限制器
11
54限制葉片角調節率55葉片狀態調節或控制裝置56運行指揮裝置57葉片角確定裝置nei轉速的第i個輸入信號η轉子轉速nl、n3下極限轉速η2、η4上極限轉速ηη額定轉速例、利』葉片角調節信號傷，缶 葉片角調節率調節信號葉片角j葉片角調節率G、G』葉片角調節率極限值Gl用於負的葉片角調節率的上葉片角調節率極限值G2用於負的葉片角調節率的下葉片角調節率極限值G3用於正的葉片角調節率的上葉片角調節率極限值G4用於正的葉片角調節率的下葉片角調節率極限值k 常數na平均的轉速ds斜面上升參數df斜面下降參數
1權利要求
用於具有轉子(9)的風能裝置(11)的運行方法，所述轉子具有至少一個轉子葉片(10)，其中，轉子葉片(10)的至少一部分繞轉子葉片(10)的縱軸線扭轉葉片角，其中，轉子葉片(10)的至少一部分的這種扭轉是以可規定的葉片角調節率實現的，其中，轉子(9)轉速可變地運行，並且其中，通過可規定的葉片角調節率極限值(G、G』、G1 G4)限制葉片角調節率其特徵在於，規定可變的葉片角調節率極限值(G、G』、G1 G4)，這極限值根據風能裝置(11)的至少一個運行參數，特別是根據轉子轉速(n)和/或至少一個環境參數而變化。FPA00001213951400011.tif,FPA00001213951400012.tif,FPA00001213951400013.tif
2.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於，葉片角調節率極限值(G、G』、G1-G4)在它 變化之前或者隨著它的變化被確定。
3.按照權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，為負的葉片角調節率(汐)規定可變 化的葉片角調節率極限值(G1、G2)。
4.按照權利要求1至3的任一項所述的方法，其特徵在於，為正的葉片角調節率(汐) 規定第一可變的葉片角調節率極限值(G3、G4)，並且為負的葉片角調節率(起)規定第二可 變的葉片角調節率極限值(G1、G2)。
5.按照權利要求4所述的方法，其特徵在於，第一和第二可變的葉片角調節率極限值 (G、G』、G1-G4)的數值在相同的轉子轉速時是不相同的。
6.按照權利要求1至5的任一項所述的方法，其特徵在於，在負的葉片角調節率(汐) 時規定葉片角調節率極限值(G、G』、G1-G4)和轉速(η)的關係的特性曲線，其中，規定下 可規定的極限轉速(nl)以下的最高的葉片角調節率極限值(Gl)和上可規定的極限轉速 (n2)以上的最低的葉片角調節率極限值(G2)，其中，在最高的和最低的葉片角調節率極限 值(G1、G2)之間規定固定的特性曲線。
7.按照權利要求6所述的方法，其特徵在於，在最高的和最低的葉片角調節率極限值 (GU G2)之間規定線性的和/或二次的特性曲線，或者在特性曲線中存在線性的和/或二 次的部分。
8.按照權利要求1至7的任一項所述的方法，其特徵在於，在風能裝置(11)的轉子輪 轂(41)上檢測轉速。
9.按照權利要求1至8的任一項所述的方法，其特徵在於，對用於確定可變的葉片角調 節率極限值(G、G』、G1-G4)的轉子轉速(η)進行過濾。
10.按照權利要求1至9的任一項所述的方法，其特徵在於，特別是在負的葉片角調節 率(^ )時從數值上講最高的葉片角調節率極限值(G1、G3)位於風能裝置(11)的額定轉速 (nn)以下、在3%至15%之間，特別是在5%至10%之間和處於較高的轉速(η)。
11.按照權利要求1至10的任一項所述的方法，其特徵在於，規定補充的措施，這措施 減少或者限制葉片角調節率極限值(G)的變化速度的數值。
12.按照權利要求1至11的任一項所述的方法，其特徵在於，當轉速和額定轉速(rm) 有偏差時，特別是當低於額定轉速(nn)時，在不減小轉速偏差的情況下改變葉片角調節率 極限值(G、G，)。
13.按照權利要求1至10的任一項所述的方法，其特徵在於，當轉速和額定轉速(rm) 有偏差時，特別是當低於額定轉速(nn)時改變葉片角調節率極限值(G、G』)，從而為了達到額定轉速(nn)對允許的葉片角調節率(Φ )進行約束或者限制。
14.具有轉子(9)的風能裝置，所述轉子具有至少一個轉子葉片(10)，其中，轉子葉片 (10)的至少一部分能繞轉子葉片(10)的縱軸線扭轉葉片角(移)，其中，轉子葉片角調節率 (Φ )是可規定的，並且，這個葉片角調節率(汐)受到葉片角調節率極限值(G、G，、G1-G4) 的限制，其特徵在於，設置用於葉片角調節率(^ )的控制或者調節裝置(42)，在其中將葉 片角調節率極限值(G、G』、G1-G4)規定為可變化的葉片角調節率極限值(G、G』、G1-G4)，這 極限值根據轉子轉速(η)變化。
15.按照權利要求14所述的風能裝置，其特徵在於，控制或者調節裝置(42)具有葉片 調節率極限值確定裝置(43)。
16.按照權利要求15所述的風能裝置，其特徵在於，葉片角調節率極限值確定裝置 (43)具有葉片角調節極限值(G、G』、G1-G4)和風能裝置的轉速(η)的關係的特性曲線。
17.按照權利要求14至16的任一項所述的風能裝置，其特徵在於，設置轉速檢測裝置 (34)，這個轉速檢測裝置特別是設置在轉子輪轂(41)之中或者之上。
18.按照權利要求14至17的任一項所述的風能裝置，其特徵在於，設置用於已測量的 轉子轉速(η)的過濾器。
19.按照權利要求14至18的任一項所述的風能裝置，其特徵在於，設置用於葉片角調 節率極限值(G、G』、G1-G4)的適配模塊(44)，藉助它可減小葉片角調節率(φ )斜率的數值， 和/或藉助它可減小或者限制葉片角調節率極限值(G)的變化速度的數值。
20.風能裝置(11)的控制或者調節裝置(42)，在此控制或者調節裝置中可執行按照權 利要求1至13的任一項所述的方法。
21.具有程序代碼手段的電腦程式，當所述電腦程式特別是在風能裝置(11)的控 制或者調節裝置(42)中運行時，所述程序代碼手段適合執行按照權利要求1至13的任一 項所述的方法。
22.按照權利要求21所述的電腦程式，所述電腦程式存儲在計算機可讀的數據載 體上。
全文摘要
本發明涉及具有轉子(9)的風能裝置(11)的運行方法，所述轉子具有至少一個轉子葉片(10)，其中，轉子葉片(10)的至少一部分繞轉子葉片(10)的縱軸線扭轉葉片角，其中，轉子葉片(10)的至少一部分的這種扭轉是用可規定的葉片角調節率實現的，其中，轉子(9)轉速可變地運行，並且其中，通過一個可規定的葉片角調節率極限值(G、G』、G1-G4)限制葉片角調節率。此外，本發明還涉及一種具有一個轉子(9)的風能裝置，所述轉子具有至少一個轉子葉片(10)，其中，轉子葉片(10)的至少一部分繞轉子葉片(10)的縱軸線扭轉一個葉片角，其中，轉子葉片調節率是可規定的，並且這個葉片角調節率受到一個葉片角調節率極限值(G、G』、G1-G4)的限制。這種方法和這種風能裝置通過下述措施得到進一步的發展，即規定一個可變的葉片角調節率極限(G、G』、G1-G4)，這個極限值根據風能裝置(11)的至少一個運行參數，特別是根據轉子轉速(n)，和/或至少一個環境參數而變化。
文檔編號F03D7/00GK101965453SQ200980107773
公開日2011年2月2日 申請日期2009年2月23日 優先權日2008年3月6日
發明者H·勒維克, K·沃芬 申請人:再生動力系統股份公司