CN107208606B - 风力涡轮机的部分负载控制器和满载控制器 - Google Patents

风力涡轮机的部分负载控制器和满载控制器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于在部分负载和满载中控制风力涡轮机的方法。为了避免在部分负载与满载控制器之间切换的缺点，风力涡轮机控制***配置成使得部分负载控制器和满载控制器两者在部分负载和满载期间提供控制动作。为此目的，部分负载控制器和满载控制器配置有可变的增益，其中增益调度被执行以使得在部分负载期间，部分负载控制器的增益大于满载控制器的增益，并且反之亦然，使得在满载期间，满载控制器的增益大于部分负载控制器的增益。

Description

风力涡轮机的部分负载控制器和满载控制器
技术领域
本发明涉及风力涡轮机的控制，特别是风力涡轮机的部分负载控制器和满载控制器。
背景技术
风力涡轮发电机可以包括部分负载控制器和满载控制器，以确定分别用于变桨致动器和发电机的桨距基准和功率基准。被选择用于低于额定风速的风速的部分负载控制器的目的是从风能的给定可用量中优化电力产出。被选择用于高于额定风速的风速的满载控制器的目的是产生风力涡轮发电机的标称功率。
在部分负载控制器与满载控制器之间切换是必需的，因为风速在低于额定风速与高于额定风速的风速之间改变。这样的切换可能在风力涡轮发电机的结构负载、利用风能和其他操作条件上具有不良影响。
因此，问题在于风力涡轮机的已知控制方案可能难以处理在不同控制方案之间切换。
发明内容
本发明的目的是改进风力涡轮机在部分负载和满载期间的控制，特别是避免与依赖于风速部分负载控制器与满载控制器之间切换相关的缺点。
本发明的另一个目的是降低由于在部分负载控制器与满载控制器之间切换而造成的风力涡轮机部件的结构负载和振荡。
在本发明的第一方面中提供一种用于控制风力涡轮机的方法，其中风力涡轮机包括具有至少一个叶片的转子以及连接到转子的发电机，所述叶片具有能够依赖于桨距请求控制的桨距角，所述发电机具有能够依赖于发电机请求控制的电力产出，其中发电机的发电机速度能够经由桨距请求和发电机请求控制，所述方法包括：
-通过依赖于第一发电机速度误差确定发电机请求来控制发电机速度，所述第一发电机速度误差依赖于发电机速度基准、发电机速度和第一速度修正确定，其中发电机请求通过将第一发电机速度误差最小化确定，其中第一速度修正被确定以使得对于低于额定风速的风速而言，发电机速度接近发电机速度基准，其中第一速度修正被确定以使得对于高于额定风速的风速而言，发电机请求接近最大发电机请求，其中最大发电机请求是部分负载控制器的饱和极限，并且其中第一速度误差以可变的第一增益被放大，
-通过依赖于第二发电机速度误差确定桨距请求来控制发电机速度，所述第二发电机速度误差依赖于发电机速度基准、发电机速度和第二速度修正确定，其中桨距请求通过将第二发电机速度误差最小化确定，其中第二速度修正被确定以使得对于高于额定风速的风速而言，发电机速度接近发电机速度基准，其中第二速度修正被确定以使得对于低于额定风速的风速而言，桨距请求接近最小桨距请求，其中最小桨距请求是满载控制器的饱和极限，并且其中第二速度误差以可变的第二增益被放大，
-确定可变的第一和第二增益，以使得至少对于低于额定风速的某些风速而言，第一增益大于第二增益，使得至少对于高于额定风速的某些风速而言，第一增益小于第二增益，并且使得至少对于在额定风速附近的单一风速而言，第一增益等于第二增益。
有利地，通过针对第一和第二速度误差确定发电机请求、桨距请求和增益三者来控制发电机速度，可以通过针对高于和低于额定风速的风速更新发电机请求和桨距请求两者来连续地控制发电机速度。因为发电机请求和桨距请求两者依赖于可变的增益和已调节的第一和第二误差适配，所以无需在针对低于额定风速的风速确定发电机请求与针对高于额定风速的风速确定桨距请求之间切换。
第一速度修正的确定可以通过将第一速度修正设定或确定到较小值(例如0或接近于0)来执行，第一速度修正的确定被执行以使得对于低于额定风速的风速而言，发电机速度接近发电机速度基准。
第一速度修正的确定可以通过针对高于额定风速的风速修正第一发电机速度误差(即，将第一发电机速度误差降低或增加到非0值)来执行，第一速度修正的确定被执行以使得发电机请求接近最大发电机请求(即，部分负载控制器的饱和极限)。速度误差的修正可以通过以第一速度修正值修正第一发电机速度基准(例如通过将已修正第一速度修正值与第一发电机速度基准相加)来执行。
部分负载控制器的饱和极限是限制来自确定发电机请求的部分负载控制器的输出的极限。
第二速度修正的确定可以通过就第一速度修正设定或确定到较小值(例如0或接近于0)来执行，第二速度修正的确定被执行以使得对于高于额定风速的风速而言，发电机速度接近发电机速度基准。
第二速度修正的确定可以通过针对高于额定风速的风速修正第二发电机速度误差(即，将误差速度降低或增加到非0值)来执行，第二速度修正的确定被执行以使得桨距请求接近最小桨距请求(即，满载控制器的饱和极限)。速度误差的修正可以通过以第二速度修正值修正第二发电机速度基准(例如通过将已修正第二速度修正值与第二发电机速度基准相加)来执行。
满载控制器的饱和极限是限制来自确定桨距请求的满载控制器的输出的极限。
根据一个实施方式，所述方法包括通过针对低于、高于和处于额定风速的风速确定发电机请求、桨距请求和第一和第二增益来控制发电机速度。所述方法可以还包括确定第一和第二速度修正。
根据一个实施方式，第一和第二增益被确定以使得第一和第二增益的和在包括额定风速的风速范围中是基本上恒定的。例如，第一和第二增益被确定以使得第一和第二增益的和在从切入风速延伸到切出风速的风速范围中是基本上恒定的，其中所述范围包括额定风速。有利地，通过以增益的和应当是恒定的这一标准约束第一和第二增益的确定，可以确保来自部分负载控制器和满载控制器的结合的控制动作是恒定的。在相对较大和较小的风速下(例如在完全满载或部分负载中)，增益的和可以被允许大于接近额定风速而不会导致控制器不稳定。
根据一个实施方式，第一增益和/或第二增益依赖于实际桨距与桨距基准之间的差距确定。因为实际桨距在部分负载期间通常接近于桨距基准，所以这能够被用于确定增益，例如通过在桨距差距较小时将第一增益设定到相对较大的值(大于第二增益的值)，或通过将增益确定为桨距差距的函数。
根据一个实施方式，第一增益和/或第二增益依赖于实际功率与功率基准之间的差距确定。因为实际功率在满载期间通常接近于功率基准，所以这能够用于确定增益，例如通过在功率差距较小时将第二增益设定到相对较大的值(大于第一增益的值)，或通过将增益确定为功率差距的函数。
根据一个实施方式，第一速度修正依赖于实际桨距与桨距基准之间的差距确定。通过以这样的方式确定第一速度修正，第一速度修正随着桨距差距增加(即，在风力涡轮机进入满载操作时)而逐渐增加(或减少)。
根据一个实施方式，第二速度修正依赖于实际功率与功率基准之间的差距确定。因此，第二速度修正随着功率差距增加(即，在风力涡轮机进入部分负载操作时)而逐渐增加(或减少)。
根据一个实施方式，第一发电机速度误差依赖于第一已修正发电机速度基准和发电机速度确定，其中第一已修正发电机速度基准通过将第一速度修正与发电机速度基准相加确定。
根据一个实施方式，第二发电机速度误差依赖于第二已修正发电机速度基准和发电机速度确定，其中第二已修正发电机速度基准通过将第二速度修正与发电机速度基准相加确定。
本发明的第二方面涉及一种用于控制风力涡轮机的控制***，其中风力涡轮机包括具有至少一个叶片的转子以及连接到转子的发电机，所述叶片具有能够依赖于桨距基准控制的桨距，所述发电机具有能够依赖于发电机基准控制的电力产出，其中转子的发电机速度能够经由桨距基准和发电机基准控制，控制***包括，
-部分负载速度误差计算单元，其配置成用于依赖于发电机速度基准、发电机速度和第一速度修正确定第一发电机速度误差，
-满载速度误差计算单元，其配置成用于依赖于发电机速度基准、发电机速度和第二速度修正确定第二发电机速度误差，
-第一速度修正计算单元，其配置成用于确定第一速度修正，以使得对于低于额定风速的风速而言，发电机速度接近发电机速度基准，并且使得对于高于额定风速的风速而言，发电机请求接近最大发电机请求，其中最大发电机请求是部分负载控制器的饱和极限，
-第二速度修正计算单元，其配置成用于确定第二速度修正，以使得对于高于额定风速的风速而言，发电机速度接近发电机速度基准，并且使得对于低于额定风速的风速而言，桨距请求接近最小桨距请求，其中最小桨距请求是满载控制器的饱和极限，
-部分负载控制器，其配置成用于通过依赖于第一发电机速度误差、将第一发电机速度误差最小化确定发电机请求来控制发电机速度，其中部分负载控制器配置成用于以可变的第一增益将第一速度误差放大，
-满载控制器，其配置成用于通过依赖于第二发电机速度误差、将第二发电机速度误差最小化确定桨距请求来控制发电机速度，其中满载控制器配置成用于以可变的第二增益将第二速度误差放大，
-增益调度器，其配置成用于确定可变的第一和第二增益，以使得至少对于低于额定风速的某些风速而言，第一增益大于第二增益，使得至少对于高于额定风速的某些风速而言，第一增益小于第二增益，并且使得至少对于在额定风速附近的单一风速而言，第一增益等于第二增益。
本发明的第三方面涉及一种风力涡轮机，包括根据第二方面的控制***。
通常，在本发明的范围内，本发明的各个方面可以以任何可能的方式结合和耦合。基准下文描述的实施例，本发明的这些和其它方面、特征和/或优点将变得显然并得以阐明。
附图说明
将仅通过实施例的方式参照附图描述本发明的实施例，其中：
图1展示风力涡轮机，
图2示出用于风力涡轮机的控制***，
图3示出桨距、发电机速度和产出功率在部分负载和满载区域中的变化，
图4示出用于风力涡轮机的替代控制***，
图5示出用于控制***的可变的增益的实施例，
图6示出预先确定的第一和第二速度修正函数的实施例，以及
图7主要展示可变的增益能够如何依赖于桨距和功率差距确定。
具体实施方式
图1示出风力涡轮机100，其包括塔架101以及具有至少一个转子叶片103的转子102。在此展示出三个叶片，然而叶片的数量可以改变。转子连接到机舱104，所述机舱安装在塔架101的顶部上。转子适于驱动定位在机舱内部的发电机。转子102能够通过风的动作旋转。通过风引起的转子叶片103的旋转能量经由轴杆传递到发电机。因此，风力涡轮机100能够借助于转子叶片将风的动能转换为机械能，并且随后借助于发电机转换为电能。风力涡轮机100还可以以通用缩写WTG(风力涡轮发电机)指代。
叶片103的桨距角能够依赖于桨距请求控制。转子的空气动力学效率、并且由此发电机速度和电力产出能够通过改变桨距角调节。
发电机的电力产出还能够依赖于到发电机的发电机请求控制。发电机请求可以采用功率请求或转矩请求的形式，所述功率请求或转矩请求设定将通过发电机产生的期望功率量。
因此，发电机的发电机速度以及由此电力产出能够通过调节桨距请求、发电机请求或两者来调节。
图2示出用于风力涡轮机100的控制***200。控制***配置有确定发电机请求Preq的部分负载控制器203以及依赖于发电机速度基准ωref(例如最优发电机速度ωopt或额定发电机速度ωrated)与测量到的发电机速度ωm之间的差距确定桨距请求θreq的满载控制器204。满载控制器204可以附加地接收桨距基准θref。
发电机请求Preq被提供给发电机207。发电机可以包含发电机控制器，所述发电机控制器接收发电机请求Preq并且控制发电机以产生被请求的功率Preq。因此，发电机可以被定义为包含发电机控制器、发电机和其他单元并且配置成根据被请求的量产生功率的发电机***。
桨距请求θreq被提供给变桨***208，所述变桨***执行叶片103的桨距调节。变桨***可以包含桨距控制器，所述桨距控制器接收桨距请求θreq并且控制变桨致动器以将桨距设定到被请求的桨距。
部分负载状态的特征在于，风速v不足够大以使得能够从发电机发出标称或额定电力。在这个状态中，桨距θ和转子速度被控制以优化风力涡轮机100的空气动力学效率。转子速度和发电机速度ωr通过将转子与发电机轴杆连接的齿轮的传动比连结。在实践中，在部分负载状态中，桨距θ作为风速的函数仅略微改变并且可以被设定到将转子的空气动力学效率最大化的最优桨距θopt。发电机速度ωr可以被控制以通过跟踪期望的发电机速度ωref提取尽可能多的功率。在部分负载状态中，发电机速度ωr经由影响发电机转矩的发电机请求Preq控制。
因此，在部分负载中，部分负载控制器203计算将发电机速度基准ωref与测量到的发电机速度ωm之间的差距最小化的发电机请求Preq(即，用于发电机207的功率或转矩设定点)。
满载状态的特征在于，风速v足够大以使得能够发出标称或额定电力。因此，发电机速度和发电机功率可以被控制以实现接近于标称功率的电力产出。这通过将发电机基准ωref设定到额定发电机速度ωrated来实现。在满载状态中，转子速度ωr经由桨距θ控制，以便通过叶片实现风能的受控制的(例如基本上恒定的)提取。
因此，在满载中，满载控制器204计算将发电机速度基准ωref(在此是ωrated或欠额定的发电机速度)与测量到的发电机速度ωm之间的差距最小化的桨距请求θreq。
满载控制器可以配置成在部分负载期间将桨距请求θreq设定到桨距基准θref，例如最优桨距θopt。向满载控制器204的输入θref在满载期间可以被忽略。
期望的发电机速度ωref可以通过速度计算器201依赖于估算出或测量到的风v的风速能量含量以及预先确定的叶片的空气动力学特性确定。期望的桨距θref可以通过桨距计算器202依赖于估算出或测量到的风v的风速能量含量、预先确定的叶片的其他空气动力学特性以及可能的转子速度ωr确定。
部分负载控制与满载控制之间的转移可以在期望的电能产出量大于或小于风的能量含量时被调用。作为实施例，因为风能依赖于风速，所以部分负载控制与满载控制之间的转移可以在风速v越过给定阈值(例如通过额定风速vrated给出)时被调用。转换器205确定(例如通过将期望的能量产出量与风能量含量比较)部分负载控制器203或满载控制器204中的哪个应当启动。
部分负载控制器与满载控制器之间的切换可能导致WTG的不同操作参数中的不期望的或不平滑的改变。例如，部分负载与满载状态之间的切换可能导致转子的超速、不期望的塔架负载，不期望的叶片负载以及由于高变桨速度引起的高变桨***需求。
图3示出部分负载和满载的区域以及作为风速v的函数的桨距(θ)、发电机速度(ωr)和产生的功率(P)的变化。
在图3中示出的实施例中，部分负载从切入风速(在此是5m/s但是可能有所不同)发生并且直到额定风速(在此是13m/s)为止。在这个区域中，涡轮机利用可用的风产生尽可能多的功率。
满载从额定风速发生并且直到切出风速为止。在这个区域中，涡轮机产生额定功率(例如3MW)。
发电机速度可以从切入风速增大直到在某个风速(在此是9m/s)下达到最大。
在部分负载中，对于大于5m/s的风速、最大到额定风速而言，最优桨距θopt是几乎恒定的。桨距请求θref可以被设定以在部分负载期间跟随最优桨距。
图4示出用于风力涡轮机的控制***400。控制***400包括部分负载控制器403和满载控制器404，所述部分负载控制器和满载控制器配置成确定发电机请求Preq和桨距请求θreq以在部分负载和满载模式中控制发电机速度ωr。与控制***200相反，控制***400配置成使得部分负载控制器403和满载控制器404在部分负载和满载两者中连续地操作，而在风速增加或减少超过额定风速时不在控制器之间进行任何切换。
控制***400包括部分负载速度误差计算单元401，所述部分负载速度误差计算单元配置成依赖于期望的发电机速度基准ωref(例如最优发电机速度ωopt)、发电机速度ωm和第一速度修正ΔPLC确定第一发电机速度误差e1ω。第一发电机速度误差e1ω被提供给部分负载控制器403，所述部分负载控制器配置成通过将第一发电机速度误差e1ω最小化确定发电机请求Preq。用于将速度误差最小化的功能可以通过部分负载控制器403的第一控制器部件411所包括的PI控制器、或其他类型的控制器实施。
发电机速度ωm是实际或测量到的发电机速度。
部分负载控制器403还包括第一放大限制器412，所述第一放大限制器配置成将来自第一控制器部件411的最大输出限制到最大发电机请求Pmax，例如限制到最大额定发电机功率Prated或最大欠额定功率Pderated，并且配置成将来自第一控制器部件411的最小输出限制到0。限制器412的极限也被称为饱和极限。因此，最大发电机请求是部分负载控制器的饱和极限。
第一速度修正ΔPLC被确定以使得对于低于额定风速的风速而言，发电机速度ωm接近发电机速度基准ωref，并且使得对于高于额定风速的风速而言，发电机速度基准ωref(以及由此第一发电机速度误差e1ω)降低。在第一发电机速度误差e1ω降低时，控制器部件将会尝试增加被输出的发电机请求Preq以减小测量到的发电机速度ωm，以便增加误差e1ω(例如回到0)。因为来自第一控制器部件411的输出通过第一放大限制器412限制到最大发电机基准Pmax，所以对于高于额定风速的风速而言，确定出的发电机请求Preq将会接近最大发电机基准Pmax。
控制***400还包括满载速度误差计算单元402，所述满载速度误差计算单元配置成依赖于发电机速度基准ωref、发电机速度ωm和第二速度修正ΔFLC确定第二发电机速度误差e2ω。第二发电机速度误差e2ω被提供给满载控制器404，所述满载控制器配置成通过将第二发电机速度误差e2ω最小化确定桨距请求θreq。类似于部分负载控制器403，将速度误差最小化的功能可以通过满载控制器404的第二控制器部件421所包括的PI控制器实施。
满载控制器404还包括第二放大限制器422，所述第二放大限制器配置成将来自第二控制器部件421的最大输出限制到最大桨距请求θmax，并且配置成将来自第二控制器部件421最小输出限制到最小桨距请求θmin，例如最优桨距请求θopt。下限θmin可以是固定值，或下限θmin可以被连续地或有规律地调节以等于期望的桨距θref，例如通过桨距计算器202确定的那样。限制器422的极限也被称为饱和极限。因此，最小桨距请求θmin被称为满载控制器的饱和极限。
第二速度修正ΔFLC被确定以使得对于高于额定风速的风速而言发电机速度ωm接近发电机速度基准ωref，并且使得对于低于额定风速的风速而言发电机速度基准ωref增加并且由此第二发电机速度误差e2ω增加。在第二发电机速度误差e2ω增加时，第二控制器部件421将会尝试减少被输出的桨距请求(θreq)以增加测量到的发电机速度ωm，以便减少第二误差e2ω(例如回到0)。因为来自第二控制器部件421的输出通过第二放大限制器422限制到最小桨距请求θmin，所以对于低于额定风速vrated的风速而言确定出的桨距请求θreq将会接近最小桨距θmin。
部分负载控制器403配置成以可变的第一增益G1将第一速度误差e1ω放大。可变的增益G1可以是第一控制器部件411所包括的PI控制器中的比例增益。类似地，满载控制器404配置成以可变的第二增益G2将第一速度误差e2ω放大。增益G2可以类似地是第二控制器部件421所包括的PI控制器中的比例增益。
控制***400(例如增益调度器410)配置成确定可变的第一和第二增G1，G2，以使得至少对于低于额定风速的某些风速而言，第一增益G1大于第二增益G2，使得至少对于高于额定风速的某些风速而言，第一增益G1小于第二增益G2，并且使得至少对于在额定风速附近的单一风速而言，第一增益G1等于第二增益G2。
如图所示，部分负载速度误差计算单元401可以配置成依赖于第一已修正发电机速度基准ω_refPLC和发电机速度ωm(例如通过从ω_refPLC中减去ωm)确定第一发电机速度误差e1ω。第一已修正发电机速度基准可以通过将第一速度修正ΔPLC与发电机速度基准ωref相加(或相减，取决于ΔPLC的符号)确定。明确地，速度误差e1ω能够等同地通过将ΔPLC与ωm相加(或相减)并且从ωref中减去这个信号确定。
类似地，满载速度误差计算单元401可以配置成依赖于第二已修正发电机速度基准ω_refFLC和发电机速度ωm确定第二发电机速度误差e2ω，其中第二已修正发电机速度基准可以通过将第二速度修正ΔFLC与发电机速度基准ωref相加确定。用于确定第一发电机速度误差e1ω的替代提及等同地应用于e2ω的确定。
图5示出作为风速v的函数的第一和第二增益G1，G2的实施例。如图所示，第一和第二增益G1，G2可以被确定以使得在包括额定风速并且可能地从切入风速延伸到切出风速的风速范围中，第一和第二增益的和是基本上恒定的，例如等于1。例如，在处于额定风速附近的风速范围中，例如在从(vrated-0.1×vrated)延伸到(vrated+0.1×vrated)的范围中，增益的和可以被约束到最大恒定值。在额定风速下或附近，第一增益G1等于第二增益G2，例如等于0.5。作为风速的函数的第一和第二增益G1，G2的值可以根据如图5所示的预先确定的曲线给出，即，从函数或查找表中给出，所述查找表提供作为风速的函数的预先确定的增益值(G1，G2)。替代地，第一和第二增益G1，G2的值可以依赖于风力涡轮机的其他操作参数确定。
对于任何风速而言，增益G1，G2中任一者都不为0，因为部分负载控制器403和满载控制器404两者必需启动以确保两个控制器之间的耦合。
控制***400所包括的增益调度器410可以配置成用于确定可变的增益G1，G2是否依赖于风速或其他操作参数(如下所述)确定。
例如，增益调度器410可以配置成确定可变的第一和第二增益G1，G2，以使得对于低于额定风速的风速而言，第一增益G1大于第二增益G2，使得对于高于额定风速的风速而言，第一增益G1小于第二增益G2，并且使得在额定风速下，第一增益G1等于第二增益G2。附加地，增益调度器410可以配置成确定增益G1，G2，以使得在包括额定风速的风速范围中，第一和第二增益的和是恒定的，或基本上恒定的。
展示出的用于G1和G2的增益曲线可以具有与在图5中展示出的不同的形状。因此，最接近vrated处的曲线的斜率可以更陡或更缓。更远离vrated处的曲线还可以具有其他斜率，包括基本上平坦(0斜率)部分。曲线可以如图所示是平滑曲线，但也能够由分段线性的曲线单元形成。一般而言，曲线应当是连续的。
由于作为风速v的函数的第一和第二增益G1，G2的逐渐改变，因此无需在部分负载控制器与满载控制器之间切换。亦即，对于远低于额定风速的风速而言，部分负载控制器403具有主导控制动作，因为满载控制器的增益较低。对于远高于额定风速的风速而言，满载控制器404具有主导控制动作，因为部分负载控制器的增益较低。在风速接近并且超过额定风速时，先前主导的控制器(例如部分负载控制器)的控制动作降低，并且另一控制器(在这种情况下，满载控制器)的控制动作逐渐增加。
第一速度修正ΔPLC的目的是确保对于增加到高于额定风速的风速而言，发电机请求Preq被推向最大发电机基准Pmax。Pmax可以被设定到固定的Prated或Pderated。以这种方式，发电机207被控制以在满载期间将电力产出限制到Pmax。
第二速度修正ΔFLC的目的是确保对于减少到低于额定风速的风速而言，桨距请求θreq被推向最小桨距θmin，例如最优桨距θopt。以这种方式，变桨***被控制以在部分负载期间提取尽可能多的风力。
第一和第二增益G1，G2的目的是确保对于在额定风速周围的风速而言(即，对于处于高于和低于额定风速的范围中的风速而言)，部分负载控制器403和满载控制器404的控制动作的加权分布。
第一和第二速度修正ΔPLC，ΔFLC的值可以根据预先确定的函数或查找表给出，所述查找表提供作为风速的函数的速度修正ΔPLC，ΔFLC的值。图6示出预先确定的第一和第二速度修正函数ΔPLC，ΔFLC的实施例。展示出的用于ΔPLC和ΔFLC的增益曲线可以具有与在图6中展示出的不同的形状。因此，最接近vrated处的曲线的斜率可以更陡或更缓。更远离vrated处的曲线还可以具有其他斜率，包括基本上平坦(0斜率)部分。曲线可以如图所示是平滑曲线，但也能够由分段线性的曲线单元形成。一般而言，曲线应当是连续的。
替代地，如图4所示，第一和第二速度修正值ΔPLC，ΔFLC可以依赖于风力涡轮机的操作参数确定。
为此目的，控制***400包括第一和第二速度修正计算单元405，406。
第一速度修正计算单元405配置成用于依赖于实际桨距θm(例如被请求的桨距θreq)与桨距基准θref之间的差距确定第一速度修正ΔPLC。因此，在被请求的桨距θreq可以等于桨距基准θref的部分负载中，第一速度修正ΔPLC可以等于或接近于0。在被请求的桨距大于最优桨距的满载中，为了降低空气动力学效率，第一速度修正ΔPLC的值为负值。
第二速度修正计算单元406配置成用于依赖于实际功率(例如被请求的功率Preq)与功率基准Pref(例如额定或欠额定功率基准Prated，Pderated)之间的差距确定第二速度修正ΔFLC。因此，在被请求的功率Preq小于额定或欠额定功率基准的部分负载中，第二速度修正ΔFLC的值变为负值。在被请求的功率Preq可以等于Prated或Pderated的满载中，第二速度修正ΔFLC可以等于或接近于0。
根据这些实施例，增益Kpl和Kfl具有恒定的正值。然而，所述增益也能够具有恒定的负值。
应当理解的是，第一和第二速度修正计算单元405，406还可以实施用于从预先确定的函数或查找表中确定作为风速的函数的第一和第二速度修正ΔPLC，ΔFLC的值的功能。
增益调度器可以配置成依赖于实际桨距θm(例如被请求的桨距θreq)与桨距基准θref之间的差距确定第一增益G1或第二增益G2。
替代地或附加地，第一增益G1或第二增益G2可以依赖于实际功率Pm(例如被请求的功率Preq)与功率基准Pref(例如Prated)之间的差距确定。
图7主要展示增益G1，G2能够如何依赖于如上所述的桨距和功率差距确定。曲线701和702展示依赖于风速v的分别用于实际桨距θm和功率Pm值的典型值。在风速va下，桨距θa和功率Pa已被测量到。θa与用于所述风速的最优桨距之间的标准化距离D1被确定为D1＝(θa–θopt)/θopt＝0.7。Pa与额定功率之间的标准化距离D2被确定为D2＝(Prated–Pa)/Prated＝0.3。
在这个实施例中，基于D1、D2或两个距离可以假定风力涡轮机应当在全模式状态中操作，因为D1相对较大，D2相对较小，或因为D1大于D2。增益G1和G2可以基于全模式操作的假定并且基于距离D1和D2通过将预先确定的值指派给增益G1和G2确定。因为D1较大，所以相对较小的值可以被指派给G1，并且因为D2较小(相比于D1)，所以相对较大的值可以被指派给G2。增益值G1，G2可以通过依赖于距离D1，D2并且经由查找表或类似物提供的预先确定的增益值给出。
根据一个实施方式，以下的公式1-5提供一种用于基于ΔPLC和ΔFLC(即，基于桨距值θreq和θref以及功率值Preq和Pref)确定增益G1和G2的方法。
公式1-5：
G1(k)＝Glow；R(k)≤Glow
G1(k)＝R(k)；Glow≤R(k)≤Gup
G1(k)＝Gup；R(k)≥Gup
G2(k)＝1-G1(k)
在公式1-5中，k是取样编号，并且Glow和Gup是用于增益的下限值和上限值。因此，在R(k)小于或等于Glow时G1等于Glow，在R(k)大于Glow且小于Gup时G1等于R(k)，并且在R(k)大于或等于Gup时G1等于Gup。G2通过1-G1给出。
根据另一个实施方式，用于基于ΔPLC和ΔFLC确定在公式1-5中使用的R(k)的替代方法能够通过公式6-8提供：
在公式6-8中，ΩlowPLC和ΩupPLC是用于ΔPLC的下限值和上限值，并且ΩlowFLC和ΩupFLC是用于ΔFLC的下限值和上限值。对于k的值而言RPLC(k)+RFLC(k)等于1。
描述应用于公式6-8的实施例，其中风况应当导致风力涡轮机的操作处于部分负载中。在这种情况下，ΔPLC应当等于ΩlowPLC，因为风桨距请求θreq应当等于θopt。因为距额定功率的距离较大，所以ΔFLC应当被饱和到其上限ΩupFLC，这导致人为功率误差e2ω。由此满载控制器404将发电机速度ωm视作与基准ω_refFLC相比较低并且通过增加桨距进行反应。然而，由于限制θmax不能被超过，所以θreq将会收敛于θmax。在这个实施例中，控制权应当被给予部分负载控制器403，而满载控制器404的增益应当降低以增加稳定裕度。在这个实施例中，G1应当具有值Gup，例如0.9。从公式5推出G2将会等于0.1。
虽然本发明已经在附图和前面的具体实施方式中详细地展示和描述，但是这样的展示和描述被认为是展示性或示例性的而不是限制性的；本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员通过研究附图、公开内容和所附权利要求实践要求保护的本发明能够理解和实现所公开的实施方式的其它变型。在权利要求中，“包括”一词并不排除其他元素或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中列举某些特征的事实并不表示这些特征的结合不能被有利地使用。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。

Claims (11)

1.一种用于控制风力涡轮机的方法，其中风力涡轮机包括具有至少一个叶片的转子以及连接到转子的发电机，所述叶片具有能够依赖于桨距请求(θreq)控制的桨距角，所述发电机具有能够依赖于发电机请求(Preq)控制的电力产出，其中发电机的发电机速度(ωm)能够经由桨距请求(θreq)和发电机请求(Preq)控制，所述方法包括：
-通过依赖于第一发电机速度误差(e1ω)确定发电机请求(Preq)来控制发电机速度(ωm)，所述第一发电机速度误差依赖于发电机速度基准(ωref)、发电机速度(ωm)和第一速度修正(ΔPLC)确定，其中发电机请求(Preq)通过将第一发电机速度误差(e1ω)最小化确定，其中第一速度修正(ΔPLC)被确定以使得对于低于额定风速的风速而言，发电机速度(ωm)接近发电机速度基准(ωref)，并且其中第一速度修正(ΔPLC)被确定以使得对于高于额定风速(vrated)的风速而言，发电机请求(Preq)接近最大发电机请求(Pmax，Prated)，其中最大发电机请求是部分负载控制器的饱和极限，并且其中第一发电机速度误差(e1ω)以可变的第一增益(G1)被放大，
-通过依赖于第二发电机速度误差(e2ω)确定桨距请求(θreq)来控制发电机速度(ωm)，所述第二发电机速度误差依赖于发电机速度基准(ωref)、发电机速度(ωm)和第二速度修正(ΔFLC)确定，其中桨距请求(θreq)通过将第二发电机速度误差(e2ω)最小化确定，其中第二速度修正(ΔFLC)被确定以使得对于高于额定风速的风速而言，发电机速度(ωm)接近发电机速度基准(ωref)，并且其中第二速度修正(ΔFLC)被确定以使得对于低于额定风速(vrated)的风速而言，桨距请求(θreq)接近最小桨距请求(θmin)，其中最小桨距请求(θmin)是满载控制器的饱和极限，并且其中第二发电机速度误差(e2ω)以可变的第二增益(G2)被放大，
-确定可变的第一和第二增益(G1，G2)，以使得至少对于低于额定风速的某些风速而言，第一增益(G1)大于第二增益(G2)，使得至少对于高于额定风速的某些风速而言，第一增益(G1)小于第二增益(G2)，并且使得至少对于在额定风速附近的单一风速而言，第一增益(G1)等于第二增益(G2)。
2.根据权利要求1所述的方法，包括通过针对低于、高于和处于额定风速的风速确定发电机请求(Preq)、桨距请求(θreq)和第一和第二增益(G1，G2)来控制发电机速度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中第一和第二增益(G1，G2)被确定以使得在包括额定风速的风速范围中，第一和第二增益的和是基本上恒定的。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中第一增益(G1)或第二增益(G2)依赖于实际桨距(θm，θreq)与桨距基准(θref)之间的差距确定。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中第一增益(G1)或第二增益(G2)依赖于实际功率(Pm，Preq)与功率基准(Pref，Prated)之间的差距确定。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中第一速度修正(ΔPLC)依赖于实际桨距(θm，θreq)与桨距基准(θref)之间的差距确定。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中第二速度修正(ΔFLC)依赖于实际功率(Pm，Preq)与功率基准(Pref)之间的差距确定。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其中第一发电机速度误差(e1ω)依赖于第一已修正发电机速度基准(ω_refPLC)和发电机速度(ωm)确定，其中第一已修正发电机速度基准通过将第一速度修正(ΔPLC)与发电机速度基准(ωref)相加确定。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其中第二发电机速度误差(e2ω) 依赖于第二已修正发电机速度基准(ω_refFLC)和发电机速度(ωm)确定，其中第二已修正发电机速度基准(ω_refFLC)通过将第二速度修正(ΔFLC)与发电机速度基准(ωref)相加确定。
10.一种用于控制风力涡轮机的控制***(400)，其中风力涡轮机包括具有至少一个叶片的转子以及连接到转子的发电机，所述叶片具有能够依赖于桨距基准(θref)控制的桨距，所述发电机具有能够依赖于发电机基准(Pref)控制的电力产出，其中转子的发电机速度能够经由桨距基准(θref)和发电机基准(Pref)控制，控制***包括：
-部分负载速度误差计算单元(401)，其配置成用于依赖于发电机速度基准(ωref)、发电机速度(ωm)和第一速度修正(ΔPLC)确定第一发电机速度误差(e1ω)，
-满载速度误差计算单元(402)，其配置成用于依赖于发电机速度基准(ωref)、发电机速度(ωm)和第二速度修正(ΔFLC)确定第二发电机速度误差(e2ω)，
-第一速度修正计算单元(405)，其配置成用于确定第一速度修正(ΔPLC)，以使得对于低于额定风速的风速而言，发电机速度(ωm)接近发电机速度基准(ωref)，并且使得对于高于额定风速(vrated)的风速而言，发电机请求(Preq)接近最大发电机请求(Pmax，Prated)，其中最大发电机请求是部分负载控制器的饱和极限，
-第二速度修正计算单元(406)，其配置成用于确定第二速度修正(ΔFLC)，以使得对于高于额定风速的风速而言，发电机速度(ωm)接近发电机速度基准(ωref)，并且使得对于低于额定风速(vrated)的风速而言，桨距请求(θreq)接近最小桨距请求(θmin)，其中最小桨距请求(θmin)是满载控制器的饱和极限，
-部分负载控制器(403)，其配置成用于通过依赖于第一发电机速度误差(e1ω)、将第一发电机速度误差(e1ω)最小化确定发电机请求(Preq)来控制发电机速度(ωm)，其中部分负载控制器配置成用于以可变的第一增益(G1)将第一发电机速度误差(e1ω)放大，
-满载控制器(404)，其配置成用于通过依赖于第二发电机速度误差(e2ω)、将第二发电机速度误差(e2ω)最小化确定桨距请求(θreq)来控制发电机速度(ωm)，其中满载控制器(404)配置成用于以可变的第二增益(G2)将第二发电机速度误差(e2ω)放大，以及
-增益调度器(410)，其配置成用于确定可变的第一和第二增益(G1，G2)，以使得至少对于低于额定风速的某些风速而言，第一增益(G1)大于第二增益(G2)，使得至少对于高于额定风速的某些风速而言，第一增益(G1)小于第二增益(G2)，并且使得至少对于在额定风速附近的单一风速而言，第一增益(G1)等于第二增益(G2)。
11.一种风力涡轮机(100)，包括根据权利要求10所述的控制***(400)。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015119986A1 (de) * 2015-11-18 2017-05-18 Wobben Properties Gmbh Steuerung einer Windenergieanlage mit verstellbaren Rotorblättern
US10634121B2 (en) 2017-06-15 2020-04-28 General Electric Company Variable rated speed control in partial load operation of a wind turbine
US11293401B2 (en) * 2017-12-14 2022-04-05 Vestas Wind Systems A/S Tower damping in wind turbine power production
EP3647587A1 (en) 2018-11-01 2020-05-06 Wobben Properties GmbH Method for controlling a wind turbine and corresponding wind turbine
EP3667071A1 (en) * 2018-12-13 2020-06-17 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Wind turbine control method and system
US20220263467A1 (en) * 2019-07-19 2022-08-18 Nec Corporation Oscillation apparatus, quantum computer, and control method
US11885303B2 (en) 2020-01-16 2024-01-30 Vestas Wind Systems A/S Pitch control of wind turbine blades in a standby mode
EP4092264A1 (de) * 2021-05-19 2022-11-23 Wobben Properties GmbH Verfahren zum steuern einer windenergieanlage, windenergieanlage und windpark

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1982699A (zh) * 2005-12-15 2007-06-20 诺德克斯能源有限公司 根据转速用于风力装置的转矩和节距控制的方法
CN101042111A (zh) * 2006-03-06 2007-09-26 通用电气公司 控制转子转速的方法和装置
CN101203674A (zh) * 2005-06-21 2008-06-18 再生动力***股份公司 用于调节风力发电设备转子转速的方法与***
CN101660489A (zh) * 2009-09-23 2010-03-03 南京盛唐电力控制***有限公司 一种兆瓦级风力发电机组联合控制策略
CN102996335A (zh) * 2012-10-24 2013-03-27 南车株洲电力机车研究所有限公司 一种大型风电机组变桨距控制与转矩控制的解耦控制方法
WO2014121800A1 (en) * 2013-02-08 2014-08-14 Vestas Wind Systems A/S Model based controller for a wind turbine generator
EP2767709A1 (en) * 2013-02-14 2014-08-20 Siemens Aktiengesellschaft Wind turbine control method and system

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3071335A (en) * 1958-10-03 1963-01-01 United Aircraft Corp Flight control system
US2998210A (en) * 1958-10-03 1961-08-29 United Aircraft Corp Automatic hovering control
US3483463A (en) * 1966-10-13 1969-12-09 Otto J M Smith System and method for alternating current machines,and apparatus therefor
US4161658A (en) * 1978-06-15 1979-07-17 United Technologies Corporation Wind turbine generator having integrator tracking
US5155375A (en) * 1991-09-19 1992-10-13 U.S. Windpower, Inc. Speed control system for a variable speed wind turbine
DE10232423A1 (de) * 2002-07-17 2004-01-29 Ge Wind Energy Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage und Windenergieanlage zum Ausführen derartiger Verfahren
DE10247905A1 (de) * 2002-10-14 2004-05-06 Alstom (Switzerland) Ltd. Verfahren zum Hochfahren eines Wellenstranges sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
GB2398841A (en) * 2003-02-28 2004-09-01 Qinetiq Ltd Wind turbine control having a Lidar wind speed measurement apparatus
JP4587655B2 (ja) * 2003-10-02 2010-11-24 東洋電機製造株式会社 分散電源用発電装置
US7309930B2 (en) * 2004-09-30 2007-12-18 General Electric Company Vibration damping system and method for variable speed wind turbines
US7342323B2 (en) * 2005-09-30 2008-03-11 General Electric Company System and method for upwind speed based control of a wind turbine
US7576443B2 (en) * 2006-12-15 2009-08-18 General Electric Company Method and apparatus for generating electric power
US7863868B2 (en) * 2007-06-05 2011-01-04 Honeywell International Inc. Generator with quadrature AC excitation
US7950901B2 (en) * 2007-08-13 2011-05-31 General Electric Company System and method for loads reduction in a horizontal-axis wind turbine using upwind information
WO2010069323A2 (en) * 2008-12-15 2010-06-24 Vestas Wind Systems A/S Pitch control of a wind turbine
US8025476B2 (en) * 2009-09-30 2011-09-27 General Electric Company System and methods for controlling a wind turbine
GB2476316B (en) * 2009-12-21 2014-07-16 Vestas Wind Sys As A wind turbine having a control method and controller for predictive control of a wind turbine generator
US8858174B2 (en) * 2011-05-12 2014-10-14 General Electric Company Wind turbine torque-speed control
DE102011101897A1 (de) * 2011-05-18 2012-11-22 Nordex Energy Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage
US8622698B2 (en) * 2011-12-22 2014-01-07 Vestas Wind Systems A/S Rotor-sector based control of wind turbines
US8704393B2 (en) * 2012-08-09 2014-04-22 General Electric Company System and method for controlling speed and torque of a wind turbine during post-rated wind speed conditions
DK2872775T3 (en) * 2012-09-28 2016-08-22 Siemens Ag Method and device for controlling a wind turbine
EP2719893B1 (en) * 2012-10-09 2017-01-04 ALSTOM Renewable Technologies Method of operating a variable speed wind turbine
US9341159B2 (en) * 2013-04-05 2016-05-17 General Electric Company Methods for controlling wind turbine loading
US9605558B2 (en) * 2013-08-20 2017-03-28 General Electric Company System and method for preventing excessive loading on a wind turbine
US9762160B2 (en) * 2013-12-23 2017-09-12 Generac Power Systems, Inc. Method of controlling multiple parallel-connected generators
ES2612208T3 (es) * 2014-01-21 2017-05-12 Ssb Wind Systems Gmbh & Co. Kg Sistema de medición del ángulo de paso para turbina eólica
US9745958B2 (en) * 2014-06-30 2017-08-29 General Electric Company Method and system for managing loads on a wind turbine
CN106715896A (zh) * 2014-08-15 2017-05-24 维斯塔斯风力***集团公司 利用湍流预报使涡轮机过额定运转
ES2790835T3 (es) * 2015-06-11 2020-10-29 Vestas Wind Sys As Potencia de variación en una turbina eólica usando planificación de ganancia
US10655606B2 (en) * 2015-06-24 2020-05-19 Vestas Wind Systems A/S Blade load sensing system for a wind turbine
EP3314226B1 (en) * 2015-06-24 2021-08-04 Vestas Wind Systems A/S Blade load sensing system for a wind turbine
US10605233B2 (en) * 2015-06-30 2020-03-31 Vestas Wind Systems A/S Method of measuring load on a wind turbine
ES2865301T3 (es) * 2015-06-30 2021-10-15 Vestas Wind Sys As Método para calibrar sensores de carga de una turbina eólica
EP3317531B1 (en) * 2015-06-30 2022-08-03 Vestas Wind Systems A/S Blade load sensing system for a wind turbine

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101203674A (zh) * 2005-06-21 2008-06-18 再生动力***股份公司 用于调节风力发电设备转子转速的方法与***
CN1982699A (zh) * 2005-12-15 2007-06-20 诺德克斯能源有限公司 根据转速用于风力装置的转矩和节距控制的方法
CN101042111A (zh) * 2006-03-06 2007-09-26 通用电气公司 控制转子转速的方法和装置
CN101660489A (zh) * 2009-09-23 2010-03-03 南京盛唐电力控制***有限公司 一种兆瓦级风力发电机组联合控制策略
CN102996335A (zh) * 2012-10-24 2013-03-27 南车株洲电力机车研究所有限公司 一种大型风电机组变桨距控制与转矩控制的解耦控制方法
WO2014121800A1 (en) * 2013-02-08 2014-08-14 Vestas Wind Systems A/S Model based controller for a wind turbine generator
EP2767709A1 (en) * 2013-02-14 2014-08-20 Siemens Aktiengesellschaft Wind turbine control method and system

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