用於對風力發電機生成的噪聲的調幅進行控制的系統和方法

2023-05-06 06:06:16

專利名稱：用於對風力發電機生成的噪聲的調幅進行控制的系統和方法
技術領域：
本發明大體上涉及風力發電機，確切地說，涉及一種用於對風力發電機生成的噪聲的調幅進行控制的系統和方法。
背景技術：
風能被認為是目前可用的最清潔、最環保的能源之一，在這一方面，風力發電機已獲得廣泛關注。現代風力發電機通常包括塔筒、發電機、齒輪箱、機艙，以及一片或多片轉子葉片。轉子葉片使用已知的翼原理來捕獲風的動能。轉子葉片以轉動能的形式傳輸動能，以使軸轉動，所述軸將轉子葉片連接到齒輪箱，或者，如果未使用齒輪箱，則直接連接到發電機。之後，發電機將機械能轉化成電能，從而輸送到公用設施電網中。在風力發電機運行期間，轉子葉片通過空氣進行旋轉會生成氣動噪聲。由於氣動噪聲的調幅(即，峰峰變化)，因此，通常可在風力發電機的附近區域(即，正好在風力發電機周圍的區域)聽到「嗖嗖聲」或周期性的脈衝聲。在一定程度上，此調幅始終出現，因此，被認為是風力發電機運行的正常和預期結果。但是，在某些情況下，可在遠地(即，離風力發電機一定距離(例如，I至4千米)的位置)聽到產生「枰枰」聲或「拍打」聲的異常調幅效應。此異常調幅被描述成具有比通常在風力發電機的運行過程中產生的「嗖嗖聲」更強的脈衝聲特性，因此被視作更為噪擾周圍住宅、居民小區，和/其他居住區。但是，目前還沒有可用於解決此異常調幅效應的系統和/或方法。因此，需要一種用於對風力發電機生成的噪聲的異常調幅進行控制的系統和方法。

發明內容
以下說明將部分闡明本發明的各方面內容和優點，或者，這些方面和優點在說明中可能是顯而易見的，或者通過實踐本發明能夠推導出。一方面，本發明揭示一種用於對風力發電機生成的噪聲的調幅進行控制的方法。所述方法通常可包括確定風力發電機的轉子葉片的攻角；以及在所述轉子葉片旋轉期間，將所述攻角維持在大體固定值，以便減少所述風力發電機生成的所述噪聲的所述調幅。所述的方法，包括將所述攻角與基線攻角進行比較。其中所述基線攻角小於約10度，優選地所述基線攻角在約I度到約6度的範圍內。所述的方法進一步包括當所述攻角超出所述基線攻角的預定公差時，使所述轉子葉片變槳。所述預定公差等於所述小於約10度的基線攻角的總變化。所述的方法進一步包括在所述轉子葉片上大於所述轉子葉片翼展的約75%的徑向位置處，將所述攻角維持在大體固定值。所述的方法，其中在所述轉子葉片旋轉期間將所述攻角維持在大體固定值，以便減少所述風力發電機生成的所述噪聲的所述調幅包括使用所述風力發電機的變槳調整機構來使所述轉子葉片變槳。
所述的方法，其中確定所述風力發電機的轉子葉片的攻角包括通過所述風力發電機的控制器從安裝到或嵌入所述轉子葉片的至少一個傳感器接收與所述攻角相關的信號。其中在所述轉子葉片旋轉期間將所述攻角維持在大體固定值，以便減少所述風力發電機生成的所述噪聲的所述調幅包括調整所述風力發電機的轉子速度。另一方面，本發明揭示一種用於對風力發電機生成的噪聲的調幅進行控制的方法。所述方法通常可包括確定風力發電機的多片轉子葉片的攻角；以及在所述多片轉子葉片旋轉期間，將每片轉子葉片的所述攻角維持在大體固定值，以便減少所述風力發電機生成的所述噪聲的所述調幅。又一方面，本發明揭示一種用於對風力發電機生成的噪聲的調幅進行控制的系統。所述系統通常可包括變槳調整機構，其經配置以調整所述風力發電機的轉子葉片的攻角；以及控制器，其以通信方式連接到所述變槳調整機構。所述控制器可經配置以控制所述變槳調整機構，從而在所述轉子葉片旋轉期間將所述攻角維持在大體固定值。所述的系統，其中所述控制器經配置以控制所述變槳調整機構，從而將所述攻角維持在為所述轉子葉片界定的基線攻角的預定公差內。其中所述基線攻角小於約10度或者在約I度到約6度的範圍內。所述的系統，其中所述預定公差等於所述小於約10度的基線攻角的總變化。所述的系統，其中所述預定公差等於所述小於約3度的基線攻角的總變化。所述的系統，其進一步包括以通信方式連接到所述控制器的至少一個傳感器，所述至少一個傳感器經配置以測量所述轉子葉片的所述攻角。所述的系統，其中所述至少一個傳感器包括安裝到或嵌入所述轉子葉片的至少一個傳感器探針。所述的系統，其中所述至少一個傳感器包括安裝到或嵌入所述轉子葉片的多個壓力傳感器。參考以下具體說明和所附權利要求書可以更深入地了解本發明的這些以及其他特徵、方面和優點。附圖併入本說明書中並構成本說明書的一部分，展示了本發明的各實施例，並與具體實施方式
一起解釋本發明的原理。


本說明書參考附圖，針對所屬領域的技術人員，完整且可實現地詳細揭示了本發明，包括其最佳模式，其中圖1所示為風力發電機的一項實施例的透視圖；圖2所示為沿線2-2截得的圖1所示風力發電機的轉子葉片的一項實施例的截面圖；圖3所示為風力發電機機艙的一項實施例的簡化內部視圖；圖4所示為可包括在風力發電機的渦輪控制器內的合適部件的一項實施例的示意圖；圖5所示為用於對風力發電機生成的噪聲的調幅進行控制的方法的一項實施例的流程圖；圖6所示為可用於確定風力發電機轉子葉片的攻角的傳感器布置的一項實施例；以及
圖7所示為可用於確定風力發電機轉子葉片的攻角的傳感器布置的另一項實施例。兀件符號列表
權利要求
1.一種用於對風力發電機(10)生成的噪聲的調幅進行控制的方法(100)，所述方法(100)包括 確定風力發電機(10)的轉子葉片(12)的攻角(54);以及 在所述轉子葉片(12)旋轉期間將所述攻角(54)維持在大體固定值，以便減少所述風力發電機(10)生成的所述噪聲的所述調幅。
2.根據權利要求1所述的方法(100)，其中在所述轉子葉片(12)旋轉期間將所述攻角(54)維持在大體固定值，以便減少所述風力發電機(10)生成的所述噪聲的所述調幅包括將所述攻角(54)與基線攻角進行比較。
3.根據權利要求2所述的方法(100)，其中所述基線攻角小於約10度。
4.根據權利要求2所述的方法(100)，其中在所述轉子葉片(12)旋轉期間將所述攻角(54)維持在大體固定值，以便減少所述風力發電機(10)生成的所述噪聲的所述調幅進一步包括當所述攻角(54)超出所述基線攻角的預定公差時，使所述轉子葉片(12)變槳。
5.根據權利要求4所述的方法(100)，其中所述預定公差等於所述小於約10度的基線攻角的總變化。
6.根據權利要求1所述的方法(100)，其中在所述轉子葉片(12)旋轉期間將所述攻角(54)維持在大體固定值，以便減少所述風力發電機(10)生成的所述噪聲的所述調幅包括在所述轉子葉片(12)上大於所述轉子葉片(12)的翼展(42)的約75%的徑向位置處，將所述攻角(54)維持在大體固定值。
7.根據權利要求1所述的方法(100)，其中在所述轉子葉片(12)旋轉期間將所述攻角(54)維持在大體固定值，以便減少所述風力發電機(10)生成的所述噪聲的所述調幅包括使用所述風力發電機(10)的變槳調整機構(52)來使所述轉子葉片(12)變槳。
8.一種用於對風力發電機(10)生成的噪聲的調幅進行控制的方法(100)，所述方法(100)包括 確定風力發電機(10)的多片轉子葉片(12)的攻角(54);以及 在所述多片轉子葉片(12)旋轉期間，將每片轉子葉片(12)的所述攻角(54)維持在大體固定值，以便減少所述風力發電機(10)生成的所述噪聲的所述調幅。
9.一種用於對風力發電機(10)生成的噪聲的調幅進行控制的系統，所述系統包括 變槳調整機構(52)，其經配置以調整所述風力發電機(10)的轉子葉片(12)的攻角(54);以及 控制器(46)，其以通信方式連接到所述變槳調整機構(52)，所述控制器(46)經配置以控制所述變槳調整機構(52)，從而在所述轉子葉片(12)旋轉期間將所述攻角(54)維持在大體固定值。
10.根據權利要求9所述的系統，其中所述控制器(46)經配置以控制所述變槳調整機構(52)，從而將所述攻角(54)維持在為所述轉子葉片(12)界定的基線攻角的預定公差內。
11.根據權利要求10所述的系統，其中所述基線攻角小於約10度。
12.根據權利要求10所述的系統，其中所述預定公差等於所述小於約10度的基線攻角的總變化。
13.根據權利要求9所述的系統，其進一步包括以通信方式連接到所述控制器(46)的至少一個傳感器(110、114)，所述至少一個傳感器(110、114)經配置以測量所述轉子葉片(12)的所述攻角(54)。
14.根據權利要求13所述的系統，其中所述至少一個傳感器(110、114)包括安裝到或嵌入所述轉子葉片(12)的至少一個傳感器探針(110)。
15.根據權利要求13所述的系統，其中所述至少一個傳感器(110、114)包括安裝到或嵌入所述轉子葉片(12)的多個壓力傳感器(114)。
全文摘要
本發明涉及並公開了一種用於對風力發電機生成的噪聲的調幅進行控制的方法。所述方法通常可包括確定風力發電機的轉子葉片的攻角；以及在所述轉子葉片旋轉期間，將所述攻角維持在大體固定值，以便減少所述風力發電機生成的所述噪聲的所述調幅；還進一步公開了一種用於對風力發電機生成的噪聲的調幅進行控制的系統。
文檔編號F03D1/06GK103061965SQ20121023221
公開日2013年4月24日 申請日期2012年7月5日 優先權日2011年7月5日
發明者B.珀蒂讓, R.德羅比茨, K.W.金茲, T.J.費謝蒂, S.赫爾 申請人:通用電氣公司