CN203756432U - 一种风力涡轮机及其控制*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风力涡轮机及其控制***，控制***被构造成调节至少一个转子叶片的桨距角。控制***包括不对称载荷控制组件，不对称载荷控制组件被构造成：a）接收塔架扭转信号；以及b）使用所述塔架扭转信号来缓解作用在所述转子上的不对称载荷。

Description

一种风力涡轮机及其控制***

技术领域

本实用新型总体涉及一种风力涡轮机及其控制***，并且更具体地，涉及用于缓解风力涡轮机的不对称载荷，由此减小风力涡轮机塔架的扭转运动和/或扭转载荷的***。

背景技术

风能被认为是目前可获得的最清洁、最具环境友善性的能源之一，并且风力涡轮机在这方面已不断获得关注。现代的风力涡轮机典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱以及一个或多个转子叶片。转子叶片利用已知的翼型原理捕获风的动能。转子叶片对呈旋转能量形式的动能进行传递以使轴转动，该轴将转子叶片联接至齿轮箱，或者如果未使用齿轮箱，则将转子叶片直接联接至发电机。发电机接着将机械能转化为可以配置于公用电网的电能。

竖直和水平的风切变、偏航失准、和/或风湍流可能共同或单独地起作用从而产生风力涡轮机的不对称载荷。具体而言，这种不对称载荷可能跨过风力涡轮机转子起作用。因此，风力涡轮机的至少一些元件可能变形。例如，风力涡轮机的主轴可能由于不对称转子载荷而弯曲（例如，径向移位）。

为了缓解风力涡轮机不对称载荷的作用，传统的不对称载荷控制（ALC）***可以在风力涡轮机中使用传感器（例如接近传感器）阵列来直接测量风力涡轮机的至少一些元件的变形，例如名称为“Method and Apparatus for Wind Turbine Rotor Load Control”的美国专利No.7,160,083中所描述的主轴弯曲。此外，在偏航***中可以提供用于ALC的一组传感器，以直接测量偏航驱动信号，例如名 称为“Method and Apparatus for Control of Asymmetric Loading of a Wind Turbine”的美国专利申请No.2012/0027589中所描述的。在每种情况下，ALC***都使用由ALC传感器产生的信号来通过例如控制风力涡轮机的叶片桨距和/或偏航对准来缓解转子的不对称载荷的作用。因此，ALC组件可以有利于减小作用在风力涡轮机上的极限载荷和疲劳周期的作用。

然而，目前的ALC组件仅仅被构造成用于检测数量有限的偏转（即，主轴偏转、前后和侧向塔架运动、和偏航驱动偏转），但是塔架技术的新的发展已产生了对检测额外的载荷参数的需要。例如，网格状塔架结构（也被称为空间框架结构）利用能够处理在风力涡轮机操作期间出现的独特的静态和动态载荷的高度工程化和优化的结构。然而，这种塔架结构具有通常较低的扭转刚度和频率。这些特性大大影响设计成本并且可能使塔架更易于由于不对称转子载荷造成的频繁发生的扭转载荷而扭曲。因此，将期望在疲劳和极限扭转发生之前检测塔架中的扭转运动和/或扭转载荷，由此延长塔架的寿命。

因此，用于进一步减小不对称载荷并且/或者提高目前ALC组件可靠性的改进的方法和***是期望的。于是，用于检测和减小风力涡轮机塔架的扭转运动和/或扭转载荷的方法和***将是有利的。

实用新型内容

本实用新型的方面和优点将在下文的描述中部分地阐述，或者可以是通过描述显而易见的，或者可以通过实施本实用新型而习得。

在一个实施例中，公开一种根据本实用新型的风力涡轮机。该风力涡轮机包括：塔架；被构造在塔架顶上的机舱；转子，转子具有连接至主轴的可旋转毂和至少一个转子叶片；塔架扭转检测***，塔架扭转检测***被可操作地构造成产生塔架扭转信号；以及不对称载荷控制组件。塔架扭转信号可以与塔架的实际扭转运动、 或者可能引起或可能不引起实际扭转运动的塔架的扭转载荷相对应。此外，不对称载荷控制组件与塔架扭转检测***通信以接收塔架扭转信号并且使用塔架扭转信号来缓解作用在所述风力涡轮机上的不对称载荷。

在另一个实施例中，塔架扭转检测***可以包括多个传感器，所述多个传感器相对于塔架周向地间隔开以检测塔架的扭转运动和/或扭转载荷。此外，塔架扭转检测***可以基于扭转运动和/或扭转载荷来产生塔架扭转信号。在另外的实施例中，风力涡轮机可以包括至少三个传感器，所述至少三个传感器围绕塔架在共同的大体水平平面中周向地间隔开，以便检测塔架的扭转运动和/或扭转载荷。传感器可以是加速度计、压力传感器、应变计或其任何组合。

在又一个实施例中，风力涡轮机可以包括转子叶片桨距控制***。不对称载荷控制组件可以与桨距控制***通信，以通过改变转子叶片的桨距角来缓解作用在转子上的不对称载荷。在进一步额外的实施例中，不对称载荷控制组件可以被构造成直接基于塔架扭转信号来缓解不对称载荷。

在另外的实施例中，不对称载荷控制组件还可以包括传感器，所述传感器被构造成直接或间接地检测由于转子的不对称载荷而造成的主轴弯曲并且可以产生相应的不对称载荷信号。此外，不对称载荷控制组件可以被构造成使用不对称载荷信号和塔架扭转信号来缓解不对称载荷。此外，不对称载荷控制组件可以被进一步构造成直接基于不对称载荷信号来缓解不对称载荷并且使用塔架扭转信号用于验证不对称载荷信号。

在再一个实施例中，公开一种用于操作风力涡轮机的方法。该方法包括：产生与塔架的实际扭转运动或塔架的扭转载荷相对应的塔架扭转信号；以及使用塔架扭转信号来缓解作用在风力涡轮机上的不对称载荷。

在另外的实施例中，该方法还可以包括通过改变至少一个转子叶片的桨距角来缓解不对称载荷。此外，该方法可以包括直接基于塔架扭转信号来缓解不对称载荷。在进一步额外的实施例中，该方法还可以包括直接或间接地检测由于转子的不对称载荷造成的主轴弯曲并且产生相应的不对称载荷信号，其中使用不对称载荷信号和塔架扭转信号来缓解不对称载荷。

在再一个实施例中，公开一种用于风力涡轮机的控制***。该控制***包括不对称载荷控制组件，该不对称载荷控制组件被构造成接收塔架扭转信号以及使用所述塔架扭转信号来缓解作用在转子上的不对称载荷。塔架扭转信号可以与塔架的实际扭转运动或塔架的扭转载荷相对应。此外，控制***可以被构造成调节风力涡轮机的至少一个转子叶片的桨距角，以便减小作用在转子上的不对称载荷。在仍进一步的实施例中，不对称载荷控制组件还可以包括传感器，所述传感器被构造成直接或间接地检测由于转子的不对称载荷而造成的主轴弯曲，并且产生相应的不对称载荷信号。应当理解，控制***的不对称载荷控制组件还可以包括本文中所描述的所有限制。

参照下文的描述以及所附权利要求，本实用新型的这些和其它的特征、方面以及优点将变得更好理解。结合在本说明书中并且构成本说明书一部分的附图显示了本实用新型的实施例并且与描述一起用于对本实用新型的原理进行解释。

附图说明

参照附图的说明书中阐述了面向本领域普通技术人员的本实用新型的完整以及使之能够实现的公开，包括本实用新型的最佳模式，在附图中：

图1示出了根据本实用新型的风力涡轮机的一个实施例的立体图；

图2示出了根据本实用新型的被构造在风力涡轮机塔架顶上的机舱的一个实施例的透视图；

图3示出了根据本实用新型的具有网格状结构的风力涡轮机塔架的一个实施例的透视图；

图4示出了根据本实用新型的具有网格状结构的风力涡轮机塔架的一个实施例的另一个立体图；

图5示出了根据本实用新型的用于控制风力涡轮机的控制***的方框图；以及

图6示出了根据本实用新型的用于检测和减小风力涡轮机塔架的扭转运动和/或扭转载荷的方法的流程图。

具体实施方式

现在将详细地参照本实用新型的实施例，其中的一个或多个例子示于附图中。每个例子都以对实用新型进行解释的方式给出，并不对本实用新型构成限制。实际上，对于本领域技术人员而言显而易见的是，在不偏离本实用新型的范围或者精神的前提下能够对本实用新型进行多种改型和变型。例如，作为一个实施例的一部分而示出或者进行描述的特征能够用于另一个实施例，从而产生又一个实施例。因此，期望的是，本实用新型覆盖落入所附权利要求及其等价物的范围内的这种改型和变型。

如上文所提到的，竖直和水平的风切变、偏航失准、和/或者湍流可能单独或共同作用，以跨过风力涡轮机转子产生不对称载荷。所导致的不对称载荷在转子叶片中产生弯曲力矩，该弯曲力矩通过毂反作用并且随后作用于其它的风力涡轮机部件。这种不对称载荷可能造成风力涡轮机中元件的变形，其中包括例如主轴的弯曲或径向移位或者塔架的扭转运动和/或扭转载荷。更具体地，风力涡轮机塔架的扭转运动和/或扭转载荷可能更频繁地存在于网格状塔架结构中。这种结构可能具有相对较低的扭转刚度和频率（与管状塔架结 构相比），其中塔架可能更易于受到扭曲或扭转变形的影响。“扭转运动”在本文中用于表示任何扭转变形，其中包括相对于风力涡轮机塔架的竖直轴线的扭曲或旋转运动。

本文中所描述的实施例有利于减小作用在风力涡轮机的转子上的不对称载荷，由此减小塔架的扭转载荷和/或扭转运动以及主轴的变形。此外，本文中的实施例可以提高风力涡轮机的不对称载荷控制（ALC）的可靠性。

具体而言，公开了一种风力涡轮机，该风力涡轮机包括：塔架；转子，该转子具有连接至主轴的可旋转毂和至少一个转子叶片；塔架扭转检测***，该塔架扭转检测***被可操作地构造成产生塔架扭转信号；以及不对称载荷控制组件。塔架扭转信号可以与塔架的实际扭转运动或者塔架的扭转载荷相对应。此外，不对称载荷控制组件与塔架扭转检测***通信以接收塔架扭转信号。此外，不对称载荷控制组件还被构造成使用塔架扭转信号来缓解作用在风力涡轮机上的不对称载荷。

不对称载荷控制组件（在下文中被称为ALC组件）被构造成用于接收由塔架扭转检测***产生的塔架扭转信号。塔架扭转信号可以接着用于确定所导致的转子载荷的大小和/或取向。ALC组件可以然后以任何类型的开放或闭合回路反馈控制方案使用塔架扭转信号来缓解不对称载荷。缓解不对称载荷可以包括减小或抵消不对称转子载荷。由此，ALC组件被构造成在转子上造成更多的对称载荷。ALC组件可以通过对风力涡轮机的叶片进行充分变桨来缓解不对称载荷。

此外，ALC组件可以直接基于塔架扭转信号来缓解不对称载荷。换句话说，扭转信号是被测量和校正的主要信号，以用于随后的控制/校正动作。例如，ALC组件可以实施控制方案，该控制方案被构造成基于塔架扭转信号产生控制信号，以用于减小如由塔架扭转信号的改变（例如，减小）而反映出来的不对称载荷（下文参照 图5进行了进一步讨论）。备选地或者除此之外，风力涡轮机可以实施ALC传感器以用于直接感测作用在转子上的不对称载荷。在这种实施例中，ALC组件可以直接基于ALC传感器的测量结果来缓解不对称载荷并且使用塔架扭转信号用于验证测量结果。由此，本文中的实施例可以有利于提高风力涡轮机的ALC的可靠性。

在实施ALC传感器的风力涡轮机中，塔架扭转信号还可以在ALC传感器故障的情况下用于冗余目的。此外，塔架扭转信号还可以结合ALC传感器的测量结果使用以用于产生ALC信号。

现在参照附图，图1是示例性风力涡轮机10的透视图。在示例性实施例中，风力涡轮机10是水平轴风力涡轮机。此外，风力涡轮机10包括从支承***14延伸的塔架12、安装在塔架12上的机舱16、和联接至机舱16的转子18。转子18包括连接至主轴（未示出）的可旋转毂20以及联接至毂20并且从毂20向外延伸的至少一个转子叶片22。在示例性实施例中，转子18具有三个转子叶片22。在备选实施例中，转子18可以包括多于或少于三个的转子叶片22。

转子叶片22围绕毂20间隔开，以有利于转子18的旋转，从而使得动能能够从风转化成可用机械能，并且随后转化成电能。通过在多个载荷转移区域26处将叶片根部24联接至毂20，转子叶片22可以与毂20相配合。载荷转移区域26具有毂载荷转移区域和叶片载荷转移区域（二者均未在图1中示出）。在转子叶片22上产生的载荷通过载荷转移区域26被转移至到毂20。

转子叶片22可以具有使得风力涡轮机10能够如本文中所描述地起作用的任何合适的长度。随着风从方向28撞击转子叶片22，转子18围绕旋转轴线30旋转。随着转子叶片22旋转并且经受离心力，其还经受各种力和力矩。这样一来，转子叶片22可以从中立的或者非偏转的位置偏转和/或旋转至偏转位置。

此外，可以通过转子叶片桨距控制***32来改变转子叶片22的桨距角或叶片桨距（即，确定转子叶片22相对于风的方向28的透视 （perspective）的角度），以控制由风力涡轮机10产生的载荷和动力。例如，在风力涡轮机10操作期间，叶片桨距控制***32可以使转子叶片22的桨距围绕桨距轴线34旋转，使得转子叶片22移动至顺桨位置，从而有利于减小转子18的转速并且/或者有利于转子18的停转。在示例性实施例中，每个转子叶片22的桨距都被控制***25（图2）单独控制。备选地，所有转子叶片22的桨距可以同时被控制***25控制。

现在参照图2，示出了风力涡轮机10的塔架12顶上的机舱16的一部分的放大剖视图。在示例性实施例中，风力涡轮机10包括机舱16和转子18。转子18包括毂20，毂20可旋转地联接至机舱16。更具体地，毂20通过转子轴39（也被称为主轴或低速轴）、齿轮箱38、高速轴48、和联接件36可旋转地联接至定位在机舱16内的发电机42。在示例性实施例中，转子轴39被布置成与纵向轴线116共轴。主轴39的旋转驱动齿轮箱38，齿轮箱38随后驱动高速轴48。高速轴48通过联接件36驱动发电机42。此外，高速轴48的旋转有利于通过发电机42产生电力。齿轮箱38和发电机42由支承件52、54支承。

仍然参照图2，风力涡轮机10包括塔架扭转检测***92，如虚线所示。塔架扭转检测***92可以包括定位在塔架12上或塔架12附近的任何合适的位置处的传感器37，以便推断塔架的扭转运动和/或扭转载荷。例如，如图所示，传感器37相对于塔架12周向地间隔开。更具体地，传感器37围绕塔架在共同的大体水平平面中周向地间隔开，以便检测塔架12的扭转运动和/或扭转载荷。例如，在被布置在共同的水平平面中的多个传感器37上感测到的大小大体相等的扭转信号是与塔架沿侧向或从后向前方向的弯曲相比的扭转扭曲的指标。在其它实施例中，传感器37可以定位在塔架12或机舱16上、塔架12或机舱16附近、或者塔架12或机舱16内或其任何组合 处。传感器37还可以定位在偏航***50中。例如，传感器37可以定位在偏航齿轮44的齿轮和齿条（未示出）之间。

在一个实施例中，可以采用任何数量的传感器37来检测塔架12的扭转运动和/或扭转载荷。例如，如图2中所示，具有三个传感器37。在其它实施例中，可以采用多于三个的传感器。在进一步额外的实施例中，可以采用少于三个的传感器。

此外，塔架扭转检测***92可以包括能够推断塔架12的扭转载荷和/或运动的任何合适类型的传感器。例如，在一个实施例中，传感器可以是相对于塔架周向地间隔开的三个加速度计，以便检测塔架的扭转运动和/或扭转载荷。在额外的实施例中，传感器37可以是惯性测量单元（IMU）传感器或微型惯性测量单元（MIMU）传感器。在进一步额外的实施例中，如在偏航***50中、在偏航齿轮44中的齿轮和齿条（未示出）之间可以采用压力传感器。在进一步额外的实施例中，传感器37可以是应变计。应当理解，本实用新型中可以采用本文中所提到的传感器或者其它合适的传感器的任何组合。

此外，塔架扭转检测***92不限于使用传感器，而是可以包括用于测量塔架12的扭转运动和/或扭转载荷的任何合适的装置。此外，应当理解，塔架扭转检测***92可以包括用于减小塔架12的扭转载荷和/或运动的任何合适的装置。例如，用于减小塔架的扭转运动和/或扭转载荷的装置还可以包括相对于风向28改变机舱16的取向。

仍然参照图2，毂20还可以包括变桨组件66。变桨组件66可以包括操作性地联接至一个或多个变桨驱动***68的转子叶片桨距控制***73。每个变桨驱动***68都联接至相应的转子叶片22（示于图1）中，以用于沿变桨轴线34改变相关联的转子叶片22的桨距。图2中仅示出了三个变桨驱动***68中的一个。应当理解，叶片桨距控制***73可以是与多个变桨驱动***68（例如图5中所示）相 关联的集中控制器。备选地，风力涡轮机10可以包括分布式叶片桨距控制***73，其中包括例如均与相应的变桨驱动***68相关联的多个叶片桨距控制***。

在示例性实施例中，变桨组件66包括联接至毂20并且联接至相应的转子叶片22的至少一个变桨轴承72。此外，变桨驱动***68包括变桨驱动马达74、变桨驱动齿轮箱76、和变桨驱动小齿轮78。变桨驱动马达74联接至变桨驱动齿轮箱76，使得变桨驱动马达74向变桨驱动齿轮箱76施加机械力。变桨驱动齿轮箱76联接至变桨驱动小齿轮78，使得变桨驱动小齿轮78通过变桨驱动齿轮箱76旋转。变桨轴承72联接至变桨驱动小齿轮78，使得变桨驱动小齿轮78的旋转造成变桨轴承72旋转。更具体地，变桨驱动小齿轮78联接至变桨轴承72，使得变桨驱动齿轮箱76的旋转使变桨轴承72和转子叶片22围绕变桨轴向34旋转，以便改变转子叶片22的桨距。

变桨驱动***68可以联接至控制***25，以用于在从控制***25接收一个或多个信号时调节转子叶片22的桨距。变桨驱动马达74可以是由使得变桨组件66能够如本文中所描述地起作用的电力、气动***和/或液压***驱动的任何合适的马达。备选地，变桨组件66可以包括任何合适的结构、构造、布置、和/或部件，例如但不限于液压缸、弹簧、和/或伺服机构。此外，变桨组件66可以由任何合适的装置驱动，例如但不限于液压流体、和/或机械动力（例如但不限于所产生的弹簧力和/或电磁力）。

如上文所提到的，风力涡轮机10还可以包括用于使机舱16和毂20围绕偏航轴线38（示于图1中）旋转的偏航***50。偏航***50可以被置于塔架12与机舱16之间的接头处。此外，偏航***50可以与偏航驱动机构32协作以用于使机舱16旋转。每个偏航驱动机构32都可以包括联接至偏航齿轮44的偏航马达64，偏航齿轮44被构造成与偏航轴承51相接合。

现在参照图1、图3、和图4，本实用新型的塔架12可以由在支承***14与机舱16之间延伸的钢管制成，如图1中所示。在示例性实施例中，塔架12可以由如图3和4中所示的网格状结构制成。网格状塔架结构利用能够处理在风力涡轮机操作期间出现的独特的静态和动态载荷的高度工程化和优化的结构。如图所示，具有网格状塔架结构13的每个风力涡轮机10包括转子18，转子18具有安装至毂20的多个转子叶片22。转子18联接至机舱16，机舱16被支承在塔架12顶上。

网格状塔架结构13由竖直定向的腿部15、水平撑条17、和对角撑条19形成。腿部15是典型的角铁构件或管状构件，并且撑条17、19是典型的角铁构件。如上文所提到的，这些网格状塔架结构13在本领域内也被称为空间框架塔架。网格状塔架结构13可以分段制成并且被竖立在风力涡轮机地点处。在图3的实施例中，包覆材料21被施加在网格状结构之上，包覆材料21可以是任何类型的合适的织物，例如被设计成用于恶劣天气状况的建筑织物。包覆21保护塔架内的工人和设备并且为风力涡轮机10提供美学外观。

尽管网格状塔架结构提供了如本文中所描述的多种益处，但是其可能具有低扭转刚度和频率。如上文所提到的，这种特性大大影响设计成本并且可能使得塔架更易于由于不对称转子载荷造成的频繁出现的扭转载荷而扭曲。因此，本实用新型能够在疲劳和极端扭转出现之前检测这些网格状结构的扭转运动和/或扭转载荷，由此延长塔架的寿命。

现在参照图5，示出了用于控制风力涡轮机10的控制***25的方框图。控制***25可以实施多个控制动作，其中包括但不限于偏航控制、ALC桨距控制、和ALC传感器管理。示例性***25包括ALC组件100，ALC组件100被构造成接收塔架扭转检测***92所产生的塔架扭转信号101并且缓解作用在风力涡轮机转子上的不对称载荷。

可选地，ALC组件100可以操作性地连接至一个或多个ALC传感器134。ALC传感器134可以被构造成接收与对不对称转子载荷所造成的作用的直接测量结果相对应的信号，该不对称转子载荷例如但不限于主轴39（图2）的弯曲或径向移位。更具体地，ALC传感器134可以是使用基于声学、光学、磁性、电容或感应场效应的传感器技术来测量轴39的移位或应变的接近传感器。在图5中，仅示出了一个传感器134，但是应当理解，也可以采用多个传感器来测量由不对称载荷造成的主轴39的移位。

ALC组件100可以利用塔架扭转信号101和/或ALC信号102来确定作用在转子18上的不对称载荷。塔架扭转信号101可以与塔架12的实际扭转运动或扭转载荷相对应。ALC组件100接着将产生用于缓解不对称载荷的信息。备选地或者除此之外，ALC组件100可以使用这些信号中的一个用于验证用于ALC的参考信号或者作为冗余数据。此外，ALC组件100可以被构造成基于接收到的信号（多个信号）来产生ALC信号，以用于缓解不对称载荷。

根据图5的示例性方案以及本文中所描述的其它实施例，ALC组件100操作性地连接至转子叶片桨距控制***73，转子叶片桨距控制***73被构造成改变转子叶片22中的至少一个的桨距。叶片桨距控制***73接收ALC组件信号103，并且基于该信号103对变桨驱动***68中的至少一个进行操作以用于缓解作用在转子18上的不对称载荷。

根据本文中的至少一些实施例，ALC组件100被构造成直接基于塔架扭转信号101来缓解不对称载荷。即，ALC组件100可以被构造成用于直接基于包含在塔架扭转信号101中的参考信号来确定有利于缓解不对称转子载荷的ALC组件信号103。由此，可以使用由塔架扭转检测***92产生的信息来实施ALC。塔架扭转信号101典型地适于直接实施ALC，原因是信号101典型地提供能够与由风力涡轮机10的不对称载荷造成的塔架12的扭转运动和/或扭转载荷相 关的信息。此外，塔架扭转信号101可以以模拟和/或数字格式产生。

如上文所阐述的，ALC组件100可以被构造成通过对转子叶片22中的至少一个进行变桨来缓解不对称转子载荷。具体而言，塔架扭转信号101和/或ALC信号102可以用于确定转子叶片22中每个转子叶片的桨距。例如，塔架扭转信号101可以用于估计扭转运动和/或扭转载荷，并且由此估计不对称转子载荷的大小和/或相角。估计出的大小和/或相角能够接着用于确定转子叶片22中的至少一个的叶片桨距，以减小不对称转子载荷。可以仅仅使用来自塔架扭转信号101或者来自塔架扭转信号101和ALC信号102二者的信息来确定桨距。

在示例性实施例中，塔架扭转检测***92典型地提供具有高质量的塔架扭转信号101。由此，通过使用塔架扭转信号101用于缓解不对称转子载荷可以进一步改进ALC的可靠性。例如，ALC组件100可以被构造成使用由塔架扭转检测***92产生的塔架扭转信号101和由ALC传感器（多个传感器）134产生的ALC信号102来缓解不对称载荷。由此，可以提高ALC的可靠性。此外，在一些实施例中，ALC组件100被构造成1）基于由ALC传感器提供的信号来执行ALC；以及2）使用塔架扭转信号101用于评价和/或验证ALC传感器（多个传感器）134的性能。根据其它实施例，ALC组件100被构造成仅使用塔架扭转信号101作为ALC传感器故障情况下的冗余信号。此外，ALC组件100可以被构造成基于ALC信号102和塔架扭转信号101的组合来缓解不对称载荷。

图2将控制***25示为集中在机舱16内，然而，控制***25可以是遍布风力涡轮机10、位于支承***14上、位于风电场内、以及/或者位于远程控制中心处的分布式***。此外，控制***25典型地包括处理器（未示出），该处理器被构造成执行本文中所描述的方法和/或步骤。如本文中所使用的，术语“处理器”广泛地指控制 器、微型控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器（PLC）、现场可编程门阵列（FPGA）、专用集成电路、和其它的可编程电路。此外，这些术语可以在本文中互换地使用。

此外，应当理解，控制***25还可以包括存储器、输入通道、和/或输出通道。在本文中所描述的实施例中，存储器可以不具有限制意义地包括计算机可读介质（例如随机存取存储器（RAM））和计算机可读非易失性介质（例如闪速存储器）。备选地，也可以使用软盘、光盘只读存储器（CD-ROM）、磁光盘（MOD）和/或数字通用光盘（DVD）。此外，在本文中所述的实施例中，输入通道不具有限制意义地包括传感器和/或与操作者接口相关联的计算机***设备（例如鼠标和键盘）。此外，在示例性实施例中，输出通道可以不具有限制意义地包括控制装置、操作者接口监视器和/或显示器。

在示例性实施例中，控制***25可以包括具有任何合适的基于处理器的***或基于微型处理器的***的实时控制器（例如计算机***），基于处理器的***或基于微型处理器的***包括微型控制器、精简指令集电路（RISC）、专用集成电路（ASIC）、逻辑电路和/或能够执行本文中所描述的功能的任何其它的电路或处理器。在一个实施例中，控制器可以是包括只读存储器（ROM）和/或随机存取存储器（RAM）的微型处理器，例如具有2兆比特ROM和64千比特RAM的32位微型计算机。

现在参照图6，示出了对风力涡轮机10进行操作的示例性方法600的流程图。方法600可以包括产生610适合用于风力涡轮机10的ALC的一个或多个塔架扭转信号（多个信号）。根据本文中的实施例，通过塔架扭转检测***92产生塔架扭转信号，如上文所描述的。根据本文中所描述的至少一些实施例，除了塔架扭转信号之外可以通过ALC传感器134来产生ALC信号。

方法600还可以包括接收620塔架扭转信号并且可选地接收由ALC传感器产生的ALC信号。典型地，这些信号被ALC组件100接收。此外，ALC组件100的接收信号的部件（例如，处理器或模数转换器）联接至风力涡轮机10的用于检测不对称载荷的元件（例如，塔架扭转检测***92和/或ALC传感器134）。如果需要的话，ALC组件100可以将这些信号转化成可用格式。方法600还包括使用用于ALC的信号（即塔架扭转信号和可选的ALC信号）来缓解630作用在转子18上的不对称载荷。

缓解630不对称载荷还可以包括使用用于ALC的信号来确定由转子18的不对称载荷在风力涡轮机10的一个或多个部件上造成的作用（例如，载荷）的步骤632。例如，控制***25可以使用任何合适的装置来将输入数据转化成相关的不对称载荷数据（例如，塔架的扭转载荷和/或扭转运动以及主轴偏转）。步骤632还可以包括确定转子叶片22上的载荷以及不对称转子载荷的任何特性。

缓解630不对称载荷还包括用于确定减小或抵消不对称转子载荷的响应的步骤634。例如，响应于特定的不对称转子载荷，控制***25可以确定响应应当改变一个或多个转子叶片22的桨距。作为另一个例子，所确定的响应可以施加制动以使毂20的旋转停止或放慢。

缓解630不对称载荷可以额外地包括用于产生使得能够响应于不对称载荷的信号的步骤636。例如，响应信号可以以例如一组控制信号的形式产生，该控制信号在单独的控制线上传输，以使得叶片桨距控制***73改变转子叶片22中的一个或多个转子叶片的桨距。如果选定的响应无法使风力涡轮机10在可接受的操作范围内进行操作，则方法600能够根据需要经常重复或者甚至中断，从而在没有所描述的ALC算法（多种算法）的益处的情况下获得桨距控制。

本书面描述使用例子对本实用新型进行了公开（其中包括最佳模式），并且还使本领域技术人员能够实施本实用新型（其中包括制造和使用任何装置或***并且执行所包含的任何方法）。本实用 新型的可专利范围通过权利要求进行限定，并且可以包括本领域技术人员能够想到的其它的例子。如果这种其它的例子包括与权利要求的字面语言没有区别的结构元件，或者如果这种其它的例子包括与权利要求的字面语言没有实质区别的等同结构元件，则期望这种其它的例子落入权利要求的范围内。

Claims (14)

1.一种风力涡轮机，包括：

塔架；

机舱，所述机舱被构造在所述塔架的顶上；

转子，所述转子包括连接至主轴的可旋转毂、以及至少一个转子叶片；其特征在，其进一步包括：

塔架扭转检测***，所述塔架扭转检测***被可操作地构造成产生塔架扭转信号，所述塔架扭转信号与以下中的至少一个相对应：i）所述塔架的实际扭转运动、或者ii）所述塔架的扭转载荷；以及

不对称载荷控制组件，所述不对称载荷控制组件与所述塔架扭转检测***通信，以接收所述塔架扭转信号，其中所述不对称载荷控制组件还被构造成使用所述塔架扭转信号来缓解作用在所述风力涡轮机上的不对称载荷。

2.根据权利要求1所述的风力涡轮机，其特征在于，所述塔架扭转检测***包括多个传感器，所述多个传感器相对于所述塔架周向地间隔开，以检测所述塔架的扭转载荷或扭转运动并且产生所述塔架扭转信号。

3.根据权利要求2所述的风力涡轮机，其特征在于，所述风力涡轮机包括至少三个所述传感器，所述至少三个传感器围绕所述塔架在共同的水平平面中周向地间隔开，以便检测所述塔架的扭转载荷或扭转运动。

4.根据权利要求3所述的风力涡轮机，其特征在于，所述传感器是加速度计、压力传感器、或应变计中的一种。

5.根据权利要求1所述的风力涡轮机，其特征在于，所述风力涡轮机还包括转子叶片桨距控制***，所述不对称载荷控制组件与所述桨距控制***通信，以通过改变所述转子叶片的桨距角而缓解作用在所述转子上的不对称载荷。

6.根据权利要求1所述的风力涡轮机，其特征在于，所述不对称载荷控制组件被构造成直接基于所述塔架扭转信号来缓解不对称载荷。

7.根据权利要求1所述的风力涡轮机，其特征在于，所述不对称载荷 控制组件还包括传感器，所述传感器被构造成直接或间接地检测由于所述转子的不对称载荷而造成的所述主轴弯曲，并且产生相应的不对称载荷信号，所述不对称载荷控制组件被构造成进一步结合所述不对称载荷信号来缓解不对称载荷。

8.根据权利要求7所述的风力涡轮机，其特征在于，所述不对称载荷控制组件还被构造成：i）直接基于所述不对称载荷信号来缓解不对称载荷；以及ii）使用所述塔架扭转信号用于验证所述不对称载荷信号。

9.根据权利要求1所述的风力涡轮机，其特征在于，所述塔架包括网格状结构。

10.一种用于风力涡轮机的控制***，所述风力涡轮机具有转子，所述转子包括连接至主轴的可旋转毂和至少一个转子叶片，所述控制***被构造成调节所述至少一个转子叶片的桨距角，其特征在，所述控制***包括不对称载荷控制组件，所述不对称载荷控制组件被构造成：a）接收塔架扭转信号；以及b）使用所述塔架扭转信号来缓解作用在所述转子上的不对称载荷。

11.根据权利要求10所述的控制***，其特征在于，所述塔架扭转信号与以下中的至少一个相对应：i）所述塔架的实际扭转运动，或ii）所述塔架的扭转载荷。

12.根据权利要求10所述的控制***，其特征在于，所述不对称载荷控制组件被构造成直接基于所述塔架扭转信号来缓解不对称载荷。

13.根据权利要求10所述的控制***，其特征在于，所述不对称载荷控制组件还包括传感器，所述传感器被构造成直接或间接地检测由于所述转子的不对称载荷而造成的所述主轴弯曲，以及产生相应的不对称载荷信号，所述不对称载荷控制组件被构造成进一步结合所述不对称载荷信号来减轻不对称载荷。

14.根据权利要求13所述的控制***，其特征在于，所述不对称载荷控制组件被进一步构造成：i）直接基于所述不对称载荷信号来减轻不对称载荷；以及ii）使用所述塔架扭转信号用于验证所述不对称载荷信号。