CN101042111A - 控制转子转速的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种控制转子(18)转速的方法(100)，该转子具有至少一个转子叶片(24)、转子轴(28，30)和一个与之相连接的发电机(36)。该方法包括，通过控制发电机的转矩来控制转子轴的转矩，在改变至少一个转子叶片的倾角和维持至少一个转子叶片的倾角基本不变之间变化，以及在可变风速高于一个预定风速期间维持转子的转速基本不变。

Description

控制转子转速的方法和装置
技术领域
本发明通常涉及到转子，尤其涉及到控制转子转速的方法和装置。
背景技术
在至少现有已知的一些风力涡轮机的运行过程中，转子的转速被控制以防止风力涡轮机的转子在等于或大于可能对风力涡轮机部件产生损害的预定转速下转动。举例来说，至少现有已知的一些风力涡轮机是通过一个倾角驱动***来调整转子叶片倾角、进而改变转子的空气动力矩来控制转子转速的，所述倾角驱动***用来改变转子叶片的倾角。由于这些部件的加入，风力涡轮机的实际尺寸和电功率输出持续的增加。然而，随着转子直径和与之相配的转子叶片长度的增加，倾角驱动***内的摩擦也可能随之增加，其可能会增加倾角驱动马达所需的转矩以调整转子叶片倾角。而且，随着转子叶片长度的增加，由于倾角驱动***内齿轮侧隙的增加，对转子叶片倾角进行精确地控制可能会变得更加困难。因此，倾角驱动***可能会被要求执行多次调整倾角的操作以精确地控制转子叶片的倾角，这样就可能会增加风力涡轮机内部的额外的功率损失和/或增加倾角驱动***所需冷却剂的量用以防止倾角驱动***受损和/或出现其他故障。此外，由于调整转子叶片倾角对转子推力的影响，调整转子叶片倾角还可能会造成对风力涡轮机的塔部的负载的增加。
发明内容
一方面，提供一种控制转子的转速的方法，该转子包括至少一个转子叶片、一个转子轴和一个与其相连的发电机。该方法包括通过控制一个发电机的转矩来控制转子轴的转矩，在改变至少一个转子叶片倾角和维持至少一个转子叶片倾角基本不变的两个状态之间变换，并且当风力速度大于预定风速时维持转子转速基本不变。
另一方面，提供一种包括有一个转子的风力涡轮机，所述转子包括一个轮毂，至少一个与轮毂相连的转子叶片，以及一个与轮毂相连的用来随之转动的转子轴。该风力涡轮机还包括一个与至少一个转子叶片相连的叶片倾角驱动器，其用来控制至少一个转子叶片的倾角，还包括一个与转子轴相连的发电机。所述发电机配置成同一个电力负载相连接。该风力涡轮机还包括一个与发电机相连的频率转换器和一个与叶片倾角驱动器和频率变换器相连的处理器。该处理器配置为通过下面的方法来控制转子的转速：通过采用一个频率变换器来控制发电机的转矩进而控制转子轴的转矩，在采用叶片倾角驱动器来改变至少一个转子叶片倾角和维持至少一个转子叶片倾角基本不变之间变换，当变化的风力速度大于预定风速时维持转子转速基本不变。
附图说明
图1示出了一个示例性的风力涡轮机的示例性实施例的示意图。
图2示出了图1中的风力涡轮机的一部分的部分截面示意图。
图3示出了图1、2中的风力涡轮机的框图。
图4示出了图1-3中的风力涡轮机的转子轮毂的部分截面视图，其示出了用以改变图1-3示出的风力涡轮机的转子叶片倾角的倾角***的示例性实施例。
图5示出了用以对图1-3中示出的风力涡轮机的转子速度进行控制的一种示例性的方法的流程图。
图6示出了图5中所示方法的示例的图。
具体实施方式
这里所使用的术语“叶片”规定为指代任何当与周围流体发生相对运动时产生反作用力的部件。这里所使用的术语“风力涡轮机”规定为指代任何可将风能转化为旋转能，尤其指将风的动能转换为机械能的装置。此处使用的术语“风力发电机”规定为指代任何可将由风能转换成的旋转能转换为电能的风力涡轮机，尤其指将由风的动能转换成的机械能转换为电能的风力涡轮机。这里使用的术语“风力站”规定为指代除了产生电力外，为了其他预定目的，例如但不仅限于，为泵送流体和/或研磨物质的目的，任何利用风能转换成的旋转能的风力涡轮机，尤其指利用由风的动能转换成的机械能风力涡轮机。
图1出了一个示例性的风力涡轮机10的示例性实施例的示意图。图2示出了图1中的风力涡轮机10的一部分的部分截面示意图。图3示出了图1、2中的风力涡轮机的框图。这里描述和示出的风力涡轮机10是一种用于将风能转换为电能的风力发电机。然而，在一些实施例中，风力涡轮机10另外或可选地可以是指风力发电机，即例如而不仅限于“风力站”(未示出)的任何形式的风力涡轮机。此外，这里描述和示出的风力涡轮机10包括一个水平轴的配置。然而，在一些实施例中，风力涡轮机10可以包括在水平轴配置之外或替换水平轴配置的垂直轴配置(未示出)。风力涡轮机10可与一个电力负载(未示出)，例如而不仅限于，电网(未示出)相连接，从中接收电力以用来驱动风力涡轮机10和/或其相关部件的运行和/或补给风力涡轮机10产生的电力。虽然图1-3中仅示出了一个风力涡轮机10，但在一些实施例中可以将多个风力涡轮机10组成机组，有时将其称作“风场”。
风力涡轮机10包括一个主体16，有时称其为“机舱”，和一个与主体16相连的转子(一般用18来表示)从而绕旋转轴20相对主体16转动。在示例性的实施例中，机舱16安装在塔14之上。但在一些实施例中，除了在塔上安装机舱16之外或作为可选的方式，风力涡轮机10还可以包括一个与地面和/或水面相邻的机舱16。塔14的高度可以是任何可使此处描述的风力涡轮机10运行的合适高度。转子18包括一个轮毂22和数个叶片24(有时称其为“翼型”)，所述叶片从轮毂22上向外径向延伸用以将风能转换为旋转能。虽然这里描述和示出的转子18具有三个叶片24，但转子18可以有任意数量的叶片24。每个叶片24可具有任意的长度(无论此处是否描述)。举例来说，在一些实施例中一个或多个转子叶片24大约0.5米长，然而在另一些实施例中转子叶片24大约有50米长。其他例子中转子叶片24可包括有长约10米或小于10米，约20米，约37米，约40米的长度。还有一些其他例子中转子叶片具有约50～100米的长度。
无论图1中示出的和此处描述和/或示出的转子叶片24是什么形状、类型和/或配置，转子18可以具有任意形状、任意类型和/或任意配置的转子叶片24。其中一个任意形状、任意类型和/或任意配置的转子叶片24的例子是一个管道内转子(未示出)，该转子具有一个被容纳在一个管道(未示出)内的一个涡轮(未示出)。另外一个任意形状、任意类型和/或任意配置的转子叶片24的例子是“Darrieus”型风力涡轮机，有时也被称作“直升机(eggbeater)型”涡轮机。任意形状、任意类型和/或任意配置的转子叶片24的例子还可以是“Savonious”型风力涡轮机。任意形状、任意类型和/或任意配置的转子叶片24甚至还可以是用以泵送水的传统风站，例如但不仅限于，其具有木质开关板和/或纤维帆的四叶片转子。此外，在一些实施例中，风力涡轮机10可以是这样的风力涡轮机，其中转子18通常面向逆风方向以利用风能，和/或可以是这样的风力涡轮机，其中转子18通常面向顺风方向以利用风能。当然，在一些实施例中，转子18可以不直接面向顺风方向和/或逆风方向，而可以相对于风向成任意角度(可变的)以利用风能。
现在参看图2和图3，风力涡轮机10包括一个与转子18相连的发电机26，以将转子18产生的旋转能转化为电能。发电机26可以是任何合适类型的发电机，例如但不仅限于绕线转子感应发电机。发电机26包括一个定子(未示出)和一个转子(未示出)。转子18包括一个与转子轮毂22相连并随之转动的转子轴30。发电机26与转子轴30相连，以使转子轴30的转动带动发电机转子的转动，从而使发电机26运行。在示例性的实施例中，发电机转子具有一个与转子轴30相连的转子轴28，以使转子轴30的转动来驱动发电机转子的转动。在另外的实施例中，发电机转子直接与转子轴30相连，有时被称为“直接驱动风力涡轮机”。在示例性的实施例中，发电机转子轴28通过轴承箱32与转子轴30相连，而在其他实施例中发电机转子轴28与转子轴30直接相连接。更特别地，该示例性的实施例的轴承箱32中具有一个与转子轴30相连的低速侧34和与发电机转子轴28相连的高速侧。转子18的转矩驱动发电机转子以通过转子18的旋转来产生不同频率的交流电功率。发电机26的发电机转子和定子之间有一个与转子18转矩方向相反的空隙转矩。频率转换器38与发电机26相连接以将变化的频率交流电转化为具有固定频率的交流电，以便输送到与发电机相连接的电力负载(未示出)，例如但不仅限于电网(未示出)。频率转换器38可安装在风力涡轮机10内外的任何位置。例如，在示例性的实施例中频率转换器38置于塔14的基部(未示出)。
在一些实施例中，风力涡轮机10可包括一或多个与一些或全部风力涡轮机部件相连的控制***40，用以对风力涡轮机10和/或其中一些或全部部件(不论此处示出的是何种部件)的运行进行控制。例如，在示例性实施例中控制***40与一个转子控制器41相连以控制转子18。示例性的实施例中，控制***40安装于机舱16内。但是，另外或可选地，一个或多个控制***40可以放置在远离机舱16和/或风力涡轮机10的其他部件处。控制***40可被用于，但不仅限于整个***的监测和控制，包括，例如调整倾角和转速，高速轴偏航制动器的应用，偏航泵用电动机的应用，和/或失效监测。可选地，在一些实施例中还可采用分布或集中式控制的建筑分布。
在一些实施例中，风力涡轮机10可以包括一个盘式制动器(未示出)，其用来制动转子18的转动，举例来说，减慢转子18的转动，在全风力矩下使转子18停止和/或减少电机26发出的电能。此外，在一些实施例中，风力涡轮机10可以包括一个偏航***42用来使机舱16相对旋转轴44转动，从而改变转子18的偏航角，尤其是用来改变转子18所面对的方向，例如，调整转子18面朝的方向和风向之间的角度。偏航***42可以与控制***40相连接来进行控制。在一些实施例中，风力涡轮机10可以包括用来测定风速和/或风向的测风计46。测风计46，在一些实施例中，可以与控制***40相连以将测量结果送至控制***40以进行操作。例如，测风计46可以与控制***40相连以向其传送测量结果从而对风力涡轮机10的其他过程进行控制，测风计46可以将测量结果传送到控制***40以对采用了偏航***42的转子18的偏航角进行控制和/或改变。可选地，测风计46可以直接偏航***42相连以对采用了偏航***42的转子18的偏航角进行控制和/或改变。
风力涡轮机10还可以包括数个传感器48，每个传感器均与一相应的叶片24相连用来测量每个叶片24的倾角，或更特别地，测量每个叶片24相对风向和/或转子轮毂22的角度。传感器48可以是置于风力涡轮机10其内或在风力涡轮机10外的任何位置的任何合适的传感器，例如但不仅限于，位于倾角***56(如下面描述)内的光学编码器。在一些实施例中，传感器48与控制***40相连以将倾角测量结果送至控制***40以进行后续操作。在示例性实施例中，风力涡轮机10包括一或多个与发电机转子轴28相连的传感器50，用以测量转子轴28的转速和/或发电机转子轴28的转矩。传感器50可以是置于风力涡轮机10其内或在风力涡轮机10外的任何位置的任何合适的传感器，例如但不仅限于光学编码器、数字接近传感器、应变计和/或测速计。在一些实施例中，传感器50与控制***40相连以将倾角测量结果送至控制***40以进行后续操作。此外，在示例性的实施例中，风力涡轮机10包括一或多个与转子轴30相连的传感器52用以测量转子轴28的转速和/或转子轴30的转矩。传感器52可以是置于风力涡轮机10其内或在风力涡轮机10外的任何位置的任何合适的传感器，例如但不仅限于光学编码器、数字接近传感器、压电式传感器、应变计和/或测速计。在一些实施例中，传感器52与控制***40相连以将倾角测量结果送至控制***40以进行后续操作。此外，在示例性的实施例中，风力涡轮机10包括一或多个与发电机26相连的传感器54用以测量发电机26的电功输出。在一些实施例中，传感器54与控制***40相连以将倾角测量结果送至控制***40以进行后续操作。传感器54可以是置于风力涡轮机10其内或在风力涡轮机10外的任何位置的任何合适的传感器，例如但不仅限于霍尔效应电流传感器(CTs)和/或电容传感器(CVTs)。
风力涡轮机10还可以包括一或多个与风力涡轮机10的一或多个部件和/或电力负载相连的其他传感器(未示出)，用来测量这些部件的参数，而不论这里描述或示出的是何种部件。这些其他传感器可以是但不仅限于，配置用来测量位移、偏航角、倾角、时刻、应力、压力、扭力、损伤、失效、转子矩、转子速、电力负载的异常、和/或补给给风力涡轮机10的任意部件的功率异常的传感器。这些其他传感器可与风力涡轮机10的任何部件和/或电力负载在任何位置相连接用以测得其中的参数，而不论此处描述和/或示出的是何种部件、位置和/或参数。
风力涡轮机10包括一个可变叶片倾角***56，该***用以控制，包括但不仅限于改变转子叶片24(图1-3示出)相对风向的倾角。图4示出了转子轮毂22的部分截面视图，其示出了倾角***56的示例性实施例。倾角***56可与控制***40(图1和图2示出)相连以对其进行控制。倾角***56包括一或多个与轮毂22和叶片24相连的驱动器(例如倾角驱动齿轮58和倾角齿环60，下面将要进行描述)，从而通过使叶片24相对轮毂22进行旋转而改变叶片24的倾角。倾角驱动器包括可以包括任何合适的结构、配置、组装、方法和/或部件，而不局限于此处描述，例如但不仅限于电动马达、液压缸、弹簧和/或伺服装置。此外，倾角驱动器可以由任何合适的方法驱动，而不局限于此处描述，例如但不仅限于流体力、电力、电化学力，和/或例如而不限于弹簧力的机械力。在示例性的实施例中，倾角驱动器包括一个倾角驱动齿轮58，如图4示出，其与倾角齿环60相连。倾角齿环60与叶片24相连，从而使倾角驱动齿轮58的转动带动叶片24使其相对旋转轴62转动，进而改变叶片24的倾角。
在一些实施例中，倾角驱动器可以由从转子18的旋转惯量中汲取的能量和/或一个储存能量源(未示出)，与风力涡轮机相连的电力负载和/或功率源发生异常过程中的能量来进行驱动，其中所述储存能量源用来对风力涡轮机10的部件进行补给，例如但不仅限于控制***40和/或倾角***56。例如，一个电力负载和/或功率源的异常情况可包括但不仅限于，电力故障、欠压状态、过压状态和/或失频状态。由于这些原因，储存能量源在异常情况下可对叶片24倾角进行调整。其他一些可使用的储存能量源，在一些实施例中，包括液压蓄电池组、发电机、储存弹簧能、电容器和/或电池组。储存能量源可以安置在风力涡轮机其内、相邻和/或远离的任何位置处。在一些实施例中，储存能量源储存由转子18的旋转惯量中汲取的能量，储存于转换器38中的能量，和/或其他辅助能量源，例如但不仅限于，与风力涡轮机10相连的辅助风涡轮机，太阳能电池板和/或水力发电装置。
再次参看图3，在一些实施例中，控制***40包括一个总线62或其他通讯装置以进行信息交流。一或多个处理器64与总线62相连以处理信息，所述信息包括从测风计46、传感器48，50，52和/或54、和/或其他传感器得到的信息。控制***40还可包括一或多个随机存储器(RAM)66和/或其他存储设备68。RAM66(和/或储存装置，如果还包括的话)能被用来在处理器64的指令执行期间储存暂时变量或其他一些中间信息。控制***40还可包括一或多个与总线62相连接的只读存储器(ROM)70和/或其他静态存储器，其用来储存和提供静态(即不变)信息和指令给处理器64。输入/输出设备72可以包括任何现有技术中已知的装置来给控制***50提供输入数据和/或提供输出，例如但不仅限于，偏航控制和/或倾角控制输出。指令可由一个储存设备例如但不仅限于，磁盘、只读存储器(ROM)集成电路、CD-ROM、和/或DVD，通过一个远程连接提供给储存器，所述远程连接是通过有线或者无线的方式来为与电子通讯媒体及其他设备提供通道。在一些实施例中，硬件电路可以用来替代软件指令或与其结合。这样，指令的执行顺序就不再限于任何特定的硬件线路和软件指令的结合了，无论此处如何描述和/或示出。控制***40还可包括一个传感器接口74，其允许控制***40与测风计46、传感器48，50，52和/或54、和/或其他传感器相通讯。传感器接口74可以是或可包括，例如，一或多个模拟-数字转换器，其被用来将模拟信号转换为处理器64使用的数字信号。
图5示出了用以对转子18(图1-3示出)的转速进行控制的一种示例性的方法100的流程图。该方法100包括对发电机26(图2-3所示)的转矩进行控制102从而控制转子轴30(图2所示)的转矩，及在改变104一或多个转子叶片24(图1，2示出)的倾角以利于控制转子18的转速和维持106一或多个转子叶片24倾角基本不变的两状态之间变换。对发电机转矩进行控制102可包括，但不仅限于，选定发电机转矩，改变发电机转矩，和/或控制发电机转矩改变的速率。发电机转矩选定、改变和/或控制的数值可以是在，例如但不仅限于，预定转矩值+/-20％范围内的任意适合的值。可以在改变104和维持106倾角变换期间的任何时段对发电机转矩进行控制102。例如，可以在叶片倾角发生变化104和/或当倾角维持不变106期间进行对发电机转矩的控制102。在一些实施例中，例如，如果发电机转矩足够调整到一个转子18预期转速，例如产生发电机的预期功率输出的转速，则可以不对叶片倾角进行控制102。另外，例如在一些实施例中，对发电机转矩进行控制102与对倾角进行改变104同步进行，例如，以利于防止风力涡轮机10在高于或低于预定的转速和/或转矩下运行。
对转子叶片24的倾角进行改变可包括对一或多个叶片24的倾角改变的速率进行控制。叶片倾角改变104和/或维持106的值可以是在，例如但不仅限于，-5°到+30°范围内的任意适合的值。在一些实施例中，对叶片倾角的控制104可以包括一个死区以适应，例如齿轮侧隙。在一些实施例中死区随倾角改变的方向不同而不同。
对发电机转子轴28转矩进行的控制102，和在改变104一或多个转子叶片24的倾角和维持一或多个转子叶片24倾角值基本不变之间的变化，可以采用任何合适的结构、处理器和/或方法执行。在示例性的实施例中，方法100通过使用控制***(图2，图3示出)和来自测风计46(如图1和图2示出)、传感器48(图1示出)、50(图2示出)、52(图示出)、和/或54(图3示出)、和/或其他传感器的输入来对发电机转矩进行控制102，以及在改变104一或多个转子叶片24的倾角和维持106一或多个转子叶片24倾角值基本不变之间变化。可以采用任何适合的结构、处理器和/或方法来对发电机转矩进行控制102。在示例性的实施例中，频率转换器38(图2和图3示出)通过对发电机26(图2和图3示出)的转子和定子之间的空隙转矩进行控制105来实现对发电机26转矩的控制102。此外，在示例性的实施例中，频率转换器38通过控制发电机转子轴28(图2和图3示出)的转矩来控制转子轴30的转矩。然而，在其他的一些实施例中，例如风力涡轮机10是直接驱动风力涡轮机情况下，频率转换器38通过控制发电机转子和转子轴30的连接部的转矩来对转子轴30的转矩进行控制。可以采用合适的结构、处理器、和/或方法来对叶片倾角进行控制102。在示例性的实施例中，采用可变叶片倾角***56来对叶片倾角进行控制102。
虽然方法100可包括对发电机转矩进行控制102，以及当风力涡轮机10在额定风速(其可以依据发电机26的预期功率输出而定)下或小于额定风速情况下变速运行时在改变104和维持106叶片倾角间变化，但在示例性的实施例中，方法100包括对发电机转矩进行控制102，以及在改变104和维持106叶片倾角之间变化，从而有利于风力涡轮机10在额定风速下或大于额定风速的情况下维持一般恒定速度的运行(即维持转子18基本稳定的速度)。在一些实施例中，风速高于额定风速发生变化，从而方法100在风速高于额定风速之上变化时，对发电机转矩进行控制102，以及在改变104和维持106叶片倾角之间变化，从而有利于风力涡轮机10维持一般恒定速度的运行。
图6示出了方法100(图5示出)示例的图，该方法在额定风速下或高于额定风速的情况下，对发电机转矩进行控制102，以及在改变104和维持106叶片倾角107之间变化。更特别地，当风速在超过大约11m/s的预定风速值之上增长时，方法100控制102电动机转矩并在改变104和维持106叶片倾角107之间变化，以利于将一般恒定转速109维持在约1440转数/分(RPM)。由此，当风速高于约11m/s时，由发电机26产生(图2和图3示出)的一般恒定平均输出功率108约为1550千瓦(KW)。当然，图6仅是方法100的一个示例。因此，风速、叶片倾角107、转速109和功率输出108均只是示例数值。风速、叶片倾角107、转速109和功率输出108可以是依据下面这些因素而设定的任何值，这些因素包括，例如，风力涡轮机10所处位置，风力涡轮机10整体和/或部件的设计参数，和/或风力涡轮机10的其他特征。
现在参看图5和图6，在示例性的实施例中，在改变104和维持106转子叶片倾角之间变化过程中包括通过一系列连续步骤来对一或多个转子叶片24的角度进行改变110。例如，图6示出了方法100的一个示例，其中当风速在约11m/s的额定风速之上增大时，叶片倾角通过一系列连续的步骤112增加。叶片倾角的每一步调整可以是任何合适的尺度，例如但不仅限于0.3°。此外，每一步调整可以是增加叶片倾角也可以是减少叶片倾角。在一些实施例中，通过多步且每步同样角度增加叶片倾角的方式来改变叶片倾角。在一些实施例中，则是通过多步且每步同样角度减小叶片倾角的方式来改变叶片倾角。在一些实施例，通过多个相等的连续步骤来改变叶片倾角，其中某些步骤增加叶片倾角而某些步骤则减小叶片倾角。在其他一些实施例中，一个或多个步骤的调整尺度不同与其他一个或多个步骤调整的尺度。举例来说，如图6所示，步骤112就包括了由一些处于约11m/s到约13m/s风速之间较小的调整步骤，它们逐渐过渡到在大于约13m/s风速时较大的调整步。
为利于得到发电机26的预期平均功率输出并避免风力涡轮机10在大于或小于风速和/或转矩的预定限制下持续运行，改变104和/或维持106叶片倾角的值可以基于，至少部分基于，对预定功率输出和在对发电机转矩的控制102期间的发电机26的实际功率输出相比较114而得出。发电机26的实际功率输出可通过测量或计算得到。例如，在一些实施例中控制***40从传感器54(图2和图3所示)接收到发电机26的功率输出值，然后基于该测得功率输出值来改变104和/或维持106叶片倾角。在其他的实施例中，例如，控制***40基于测得的发电机26的转矩(在示例性的实施例中，由图2和图3中所示的传感器50接收到的测得的发电机转子轴28的转矩)或接收到的来自传感器52(图2和图3示出)测得的转子轴30的转矩，以及基于接收到的来自传感器52测得的转子轴30的转速或者发电机26的测得的转速(在示例性的实施例中，由传感器50接收到测得的发电机转子轴28的转速)来计算出发电机26的功率输出。
在一些实施例中，方法100包括当发电机转速可由发电机转矩充分控制住时，对所有的倾角增益使用一个抑制倾角控制增益区域以抑制倾角活度。更特别地，可使用一个抑制倾角控制增益区域使对叶片倾角改变104和维持106叶片倾角之间的过渡过程更为平滑。例如，在一些实施例中，方法100包括使用信号增益来调节改变104和维持106叶片倾角之间的至少一个过渡区域，该信号增益基于控制阶段102所测得的转子18的转矩与一个基本恒定平均期望参考转矩之间的差值而得到。更进一步地，还例如在一些实施例中，方法100包括用信号增益来调节改变104到维持106叶片倾角之间的至少一个过渡区域，该信号增益基于控制阶段102所测得的转子18的转速与一个基本恒定平均期望参考转速之间的差值而得到。此外，再例如在一些实施例中，方法100包括用信号增益来调节改变104和维持106叶片倾角之间的至少一个过渡区域，该信号增益基于一个基本恒定平均期望参考功率与所测得的发电机26的输出电功率之间的差值而得到，或所述基本恒定平均期望参考功率与控制阶段102所测得的转子18的转矩和所测得的转子18的转速的乘积之间的差值而得到。在改变104和维持106叶片倾角之间的至少一个过渡区域进行的调节，可包括基于所述恒定平均期望参考值与所测得值(或几个测得值的乘积)之间的差值是否超过预定临界值来决定是否改变叶片倾角。例如，在一些实施例中，如果所述恒定平均期望参考值与所测得值(或几个测得值的乘积)之间的差值超过预定临界值，叶片倾角将与此差值呈正比进行改变104。此外，还比如，在一些实施例中如果所述恒定平均期望参考值与所测得值(或几个测得值的乘积)之间的差值低于预定临界值，叶片倾角可被维持不变106。
本文描述和/或示出的实施例对于控制转子速度是具有成本效率和高效率的。更特别地，通过控制发电机转子轴转矩来控制转子转速和在改变和维持叶片倾角之间变化，本文描述和/或示出的实施例可有利于减小控制转子转速的调节倾角动作量。因此，本文描述和/或示出的实施例可有利于减少调节倾角***部件的磨损，可有利于减少调节倾角***产生的额外的功率损失，和/或可有利于减少在叶片倾角活动与塔振动引起的转子推力之间的相互干扰。
虽然本文描述和/或示出的实施例是分别针对于一个风力涡轮机，尤其是对风力涡轮机的转子转速进行的控制，来进行描述和/或演示的，但本文描述和/或示出的实施例的具体实施不仅仅限于风力涡轮机。更确切地，本文描述和/或示出的实施例可应用于任何具有一或多个叶片的转子的转速控制。
本文是对示例性的实施例进行具体的描述。这些实施例不局限于本文描述的具体实施例，确切地，每个实施例的部件和步骤可以从本文描述的部件和步骤之中单独应用和分离出来。每个部件，和每个步骤，还能够与其他部件和/或方法步骤联合进行使用。
当本文描述和/或演示来对元件/部件/等进行介绍时，各种冠词和“至少一个”这类措辞规定为有一或多个元件/部件/等的意思。术语“包含”、“包括”和“具有”规定为包含的意思，其意味着除了所列出的元件/部件/等外可以还有附加的元件/部件/等。
当本发明以不同的具体的实施例被描述时，本领域的技术人员会了解本发明可在权利要求的精神和范围之内作出修改来实施。

Claims (10)

1、一种风力涡轮机(10)，包括：
一个转子(18)，其包含一个轮毂(22)，至少一个与所述轮毂相连接的转子叶片(24)，和一个与所述轮毂相连接以随之转动的转子轴(28，30)；
一个叶片倾角(107)驱动器，其与所述至少一个转子叶片相连接以对所述至少一个转子叶片的倾角进行控制；
一个发电机(26)，其与所述转子轴相连接，所述发电机配置为与一个电力负载相连接；
一个与所述发电机相连的频率转换器(38)；和
一个处理器(64)，其与所述叶片倾角驱动器和所述频率转换器相连接，所述处理器配置为通过下述方法对所述转子的转速进行控制：
采用所述频率转换器来控制所述发电机的转矩从而对所述转子轴(28)进行控制；
在采用所述叶片倾角驱动器来改变所述至少一个转子叶片的倾角和维持所述至少一个转子叶片的倾角基本不变之间变换；
当变化的风力速度大于预定风速时维持所述转子的转速基本不变。
2、如权利要求1所述的风力涡轮机(10)，其中所述处理器(64)配置为使用信号增益来调节在改变所述至少一个转子叶片的倾角和维持所述至少一个转子叶片(24)倾角之间的至少一个过渡区域，该信号增益基于所测得的转子(18)的转矩与一个基本恒定平均期望参考转矩之间的差值而得到。
3、如权利要求1所述的风力涡轮机(10)，其中所述处理器(64)配置为使用信号增益来调节在改变所述至少一个转子叶片的倾角和维持所述至少一个转子叶片(24)倾角之间的至少一个过渡区域，该信号增益基于所测得的转子(18)的转速与一个基本恒定平均期望参考转速之间的差值而得到。
4、如权利要求1所述的风力涡轮机(10)，其中所述处理器(64)配置为用信号增益来调节在改变所述至少一个转子叶片的倾角和维持所述至少一个叶片(24)倾角之间的至少一个过渡区域，该信号增益基于一个基本恒定平均期望参考功率与所测得的发电机的输出电功率(108)之间的差值而得到，或者基于所述基本恒定平均期望参考功率与所测得的所述转子的转矩和所测得的转子(18)的转速的乘积之间的差值而得到。
5、如权利要求1所述的风力涡轮机(10)，其中所述处理器(64)配置为基于所述发电机(26)的所测得的电功率输出(108)来改变所述至少一个转子叶片(24)的倾角。
6、如权利要求1所述的风力涡轮机(10)，其中所述处理器(64)配置为基于所述发电机(26)和所述转子轴(28，30)其中之一的所测得的转矩，以及所述发电机和所述转子轴之一的所测得的转速来改变所述至少一个转子叶片(24)的倾角。
7、如权利要求1所述的风力涡轮机(10)，其中所述处理器(64)配置为通过多个连续的步骤(112)来调整所述至少一个转子叶片(24)的倾角。
8、如权利要求7所述的风力涡轮机(10)，其中所述处理器(64)配置为通过多个基本相等的步骤(112)来调整所述至少一个转子叶片(24)的倾角。
9、如权利要求18所述的风力涡轮机(10)，其中所述多个步骤(112)中至少一个步骤与所述多个步骤中的至少另外一个步骤不同。
10、如权利要求12所述的风力涡轮机(10)，其中所述处理器(64)配置为，当所述风力涡轮机在预定风速或大于预定风速下维持一般稳定速度运行时，对所述发电机(26)的转矩进行控制。
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