CN103038502B - 与风力涡轮机相关的改进 - Google Patents

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Abstract

描述了包括塔架和转子的逆风风力涡轮机。该风力涡轮机另外包括被塔架支承在转子的尾迹内的位置上的压力感测装置。该压力感测装置被构造成感测气压，并将指示感测到的气压的信号提供给用于控制风力涡轮机的转子的风力涡轮机控制器。

Description

与风力涡轮机相关的改进
发明领域
本发明涉及风力涡轮机及对风力涡轮机的控制。
背景技术
作为本发明的背景技术，图1和图1A示出了现有技术中的水平轴线风力涡轮机10，该水平轴线风力涡轮机10包括塔架11、转子12和机舱13。机舱13被支承在塔架11的上端部14处，对于数兆瓦的涡轮机而言，所述塔架11可以是地平线15上方100米高。机舱13容置有转子轴、发电机和变速箱（如果存在的话）。风监测装置16位于机舱13的顶部。风监测装置16包括用于监测风速的风速计17、以及用于监测水平面内的风向的风向标18。
转子12由机舱13支承，并且包括三个转子叶片19a、19b、19c。在图1的侧视图中仅有两个叶片19a和19b被示出。然而，所有的三个叶片19a、19b、19c都可以在图1A的前视图中看到。参照图1A，叶片19a、19b、19c围绕中央转子机毂20等间距隔开，并且从前方观察时，沿着从根部21到尖端部22的跨度方向从机毂20处径向延伸。在转子12旋转时，叶片19a、19b、19c的尖端部22扫掠过被称为“转子盘”的圆形区域23，该圆形区域23在图1A中用虚线24表示，并且在图1中用竖直的虚线24表示。
再次参照图1，转子12被安装在塔架11的逆风向，并且直接面向由箭头25表示的风。因此，风力涡轮机10被称为水平轴线“逆风涡轮机”。转子12在其旋转时从风中提取能量。这引起在转子12下游的风速减小。风速减小的区域通常被称作转子12的“尾迹（wake）”。尾迹随着距转子12的距离增大而扩散开来，并且在图1中由点划线26表示。风力涡轮机10包括偏航机构（未示出），该偏航机构用于绕竖直的偏航轴线27调整机舱13，以保持转子12随着风向改变而面向风。
风力涡轮机10通常包括桨距机构（未示出），该机构位于转子机毂20内，用于围绕它们的纵向轴线28调整叶片19a、19b、19c或使叶片19a、19b、19c“变桨距”。通过使叶片19a、19b、19c变桨距来改变叶片19a、19b、19c的攻角（并且因此改变抬升角度），攻角使得尽管风速在不断变化，但是转子速度仍保持在预定的操作极限内。如下文所述，除了控制转子速度，叶片变桨距也被用于消除载荷和转矩的变化。
由于风速通常随着高度的变化而改变，因此转子12的叶片19a、19b、19c在旋转周期内的不同点处经受着显著不同的风速。例如，在图1中向上延伸的叶片19b与向下延伸的叶片19a相比可能经受更快的风速，并且因此受到更大抬升。为了补偿随高度变化而引起的风速差异，一些现代的风力涡轮机采用“周期变桨距控制”，以便在一个旋转周期内连续地改变叶片的攻角。因此，举例来说，在叶片经过塔架时，叶片的攻角可以增大使得由向下指向的叶片19a产生的抬升力能够增大。周期变桨距确保了叶片能够在旋转周期中的所有点处，提供基本相同的抬升力，这样使得叶片19a、19b、19c在转子周期中暴露于基本相同的拍振方向上的弯曲力矩，并且整个风力涡轮机系统上的疲劳和极端载荷被减少。
风力涡轮机10包括风力涡轮机控制系统，其中，该系统控制偏航和桨距机构。风力涡轮机控制系统包括控制器29，该控制器29从风速计17处接收指示风速的信号，并从风向标18处接收指示风向的信号，并且计算偏航和桨距所需的变化量。使风速和风向的估计变化量与高度相联系的模型被用于基于来自风速计17的风速读数确定循环桨距控制所需的参数。
在现有的风力涡轮机控制系统运行良好的同时，仍存在制造更先进的控制系统和控制策略的持续驱动力。事实上，本发明的目的就在于提供一种更先进的风力涡轮机控制系统，该系统能更好地处理一些其它的技术挑战，所述技术挑战现在将要进行解释。
现代风力涡轮机的叶片本质上是挠性的，并且在使用中能够显著地弯曲。由于叶片的长度很长，在许多情况下超过50米，因此叶片的任何挠曲或弯曲都可能会转化成叶片尖端部在风向上脱离转子盘的相当大的位移。对于逆风涡轮机而言，风载荷将趋向于朝向塔架迫动叶片。叶片这种形式的挠曲存在在极端条件下叶片和塔架之间发生碰撞的风险。在风切变为“负值”的情况下，即当转子盘下部的风速高于上部的风速时，所述风险是最大的。
为了防止叶片与塔架碰撞，现代风力涡轮机被设计成确保叶片尖端部与塔架之间的间隙，即“尖端部至塔架”的距离（在图1中用双头箭头30来表示），保持在预定的安全极限内。为此，目前采用了多种措施：
首先，叶片19a、19b、19c可以被预先弯曲，使得它们沿着从根部21到尖端部22的跨度方向移动时远离塔架11地弯曲，但当有负载时伸直。不进行预先弯曲时，叶片19a、19b、19c的尖端部22可能在有负载时会以接近塔架11的方式不合乎需要地弯曲。
第二，机舱13和转子12如图1中所示地倾斜，这样使得转子12围绕着旋转的转子轴线31相对于水平轴线32向上倾斜到风中。倾斜的程度由“倾斜角”来定义，该角是位于转子轴线31和水平轴线32之间的角。以这种方式倾斜转子12增大了塔架11与叶片19a、19b、19c的尖端部22之间的间隙。
第三，叶片19a、19b、19c在从根部21移动至尖端部22时沿跨度方向以两面角方式远离塔架11地倾斜。这被称作“锥进”，因为叶片扫掠过锥形区域。锥进的程度由“锥角”来定义，该角是位于叶片19a、19b、19c沿跨度方向的纵向轴线28与转子盘24之间的角。当转子12不倾斜时，锥角只是个位于叶片19a、19b、19c的纵向轴线28与机舱13绕着旋转的竖直偏航轴线27之间的角。应当指出的是，为了提高对本发明的理解，图1中所示的锥进程度已被大幅夸大。
第四，叶片19a、19b、19c包含了下述结构特征，所述结构特征增加它们的刚度，并且减少它们朝向塔架11弯曲至超过对任何预先弯曲进行补偿所需的程度的倾向。
过度的预先弯曲、倾斜和锥进能够降低性能，并且因此降低风力涡轮机的效率。此外，过度的预先弯曲会使得叶片难以制造，并且运输成问题。此外，增加叶片的刚度通常意味着增加叶片的重量，并且因此增加了必须能支承更重叶片的其它风力涡轮机部件的尺寸和重量。这增加了风力涡轮机的成本，并且可能会进一步降低它的性能和效率。
发明内容
根据本发明，提供了一种逆风风力涡轮机，该逆风风力涡轮机包括：塔架；转子；以及压力感测装置，该压力感测装置被构造成感测气压，并将指示所感测到的气压的信号提供给用于控制风力涡轮机的转子的风力涡轮机控制器，其中该压力感测装置被塔架支承在转子的尾迹内的位置上。
通过塔架的方式来支承压力感测装置允许压力感测装置被定位在转子的尾迹内与转子盘的下半部相对应的水平面上。来自压力感测装置的信号可以转变为指示塔架处在转子的尾迹内与转子盘的下半部相对应的水平面上的风速和风向的信号。可以对信号施加合适的滤波和/或校正，以消除由转子引起的紊流效应，以便得到塔架处的环境风速和风向。了解了这些参数可以允许采用更先进的转子控制算法。
本发明允许风力涡轮机控制系统比现有技术中的系统更加有效地优化转子盘的下半部的目标动力。例如，在使用周期桨距控制的情况下，能够利用在转子盘的下半部处的风速和风向的实际值而不是从塔架顶部的风速计和风向标测量获得的估计值。最终，这允许风力涡轮机更有效地运行。
优选地，压力感测装置距离转子轴线至少与叶片的纵向中点一样远。这允许当叶片经过塔架时，尖端部到塔架的距离能够被监测。当压力感测装置被安装在基本上与转子盘最低部分的高度相对应的高度时，能够获得最有效的尖端部到塔架的测量。
对于给定的风速、转子速度和桨距角，能够从来自压力感测装置的信号中的压力脉冲或激增的形状中推断尖端部到塔架的距离。为此，风力涡轮机控制系统能够使用存储压力峰的形状与尖端部到塔架的距离之间的相关性的查找表或者参数模型，该相关性反映了风速、转子速度和桨距角的许多组合。
尖端部到塔架的距离可以被用作风力涡轮机控制算法中的约束。例如，控制系统可以被构造成将尖端部到塔架的距离保持在预定极限内。此外，控制系统可以被构造成在尖端部到塔架的距离变得过小时，采取行动来增大尖端部到塔架的距离。例如，这可以通过当叶片经过塔架时使叶片变桨距脱离风以减小抬升来实现，或通过提高转子的速度来实现。
动态了解尖端部到塔架的距离以及在需要时对其进行动态调整的能力是特别有利的，因为它为风力涡轮机的设计提供了更多的灵活性。
现有技术中的风力涡轮机被设计成具有高的结构安全余量（structuralsafetymargins），以适应极端叶片弯曲的“最坏情况”的情景。由于最坏情况的情景实质上是罕见的，所以现有技术中的风力涡轮机的性能和效率向大多数风力涡轮机的工作寿命进行了妥协。相反地，通过动态监测尖端部到塔架的距离，以及具有在需要时进行动态调整的能力，本发明允许采用更小的结构安全余量。例如，根据本发明的风力涡轮机可以具有更轻、更细长、并且更挠性的叶片，具有比现有技术中的风力涡轮机更小的锥进（更小的锥角）和更小的转子倾斜。这将导致改善了的动力性能，并且意味着能够以更小的成本来产生能量。因此，风力涡轮机的性能和效率能够为了大多数风力涡轮机的工作寿命而进行优化，同时还能在发生最坏情况的情景时提供强大的保障。更轻叶片的提供也导致生产成本方面显著的节省。此外，可以采用更直的叶片（即更小地预先弯曲），所述叶片更易于制造和运输。
压力感测装置可以包括压力表形式的传感器。可靠的且不需要定期维护的便宜的压力表很容易从诸如KuliteTM和Honeywell/SensotecTM的制造商得到。然而，如果需要的话，作为定期上门维护的一部分，传感器可以被替换，并且重新校准。
传感器可以被安装至塔架上穿过塔架壁的孔内。传感器可以被构造成测量塔架外表面处相对于塔架内侧的静态气压的动态差分气压（dynamicdifferentialairpressure）。通过这种方式，风力涡轮机塔架执行皮托管的工作。可替代地，传感器可以直接安装至塔架的外表面，并且被构造成测量绝对气压。在每种情况下，压力传感器都可以被安装成使得测量的点与塔架的外表面间隔开。例如，传感器可以设于安装至外表面的托架中。
优选地，压力感测装置包括四个或更多个传感器。需要四个或更多个传感器来可靠地测量风向。传感器可以间隔地布置在塔架周围。优选地，传感器被均匀地间隔布置在周围。更加优选地，12至25个传感器为一组被使用。提供更大数量的传感器提高了测量的分辨率，并且允许所测得的压力曲线更精确地匹配标准压力曲线，例如在如上文所述的确定尖端部到塔架的距离时那样。更大数目的传感器还对系统建立了一定程度的冗余，使得如果一个或多个传感器出现故障，该系统仍可以继续有效地运行。
传感器可以全部位于大致相同的高度。可替换地，传感器可以位于塔架的多个高度。例如，可能具有处于竖直间隔开的关系的两个或多个传感器或传感器阵列。这使得，如果需要的话，可在塔架的多个高度确定风速和风向。
风力涡轮机可以包括用于监测风速和/或风向的监测装置。监测装置可以以与压力感测装置呈竖直间隔开的关系布置，使得风力涡轮机控制系统能够在多个高度监测风速和/或风向。监测装置优选地位于转子的尾迹内与转子盘的上半部相对应的水平面上。因此，风力涡轮机控制器能够独立地优化转子盘的上半部和下半部的性能。监测装置可以被安装在塔架的上方，例如安装到机舱上。监测装置可包括风速计和/或风向标，诸如作为背景技术在上文中进行描述的传统装置。风力涡轮机控制系统可以因此利用来自压力感测装置的信号来补充现有的控制算法以实现风力涡轮机更为先进的控制。
除了风速会随高度的变化而改变之外，如上文所述，风向也会随高度的变化而改变或“扭曲”。通过具有处于竖直间隔开的关系的风监测装置，这些风向上的扭曲能够被监测，并且转子的偏航及叶片的桨距能够被相应地调整，以获得最佳性能。
需要被理解的是，本发明的构思包括逆风风力涡轮机，该逆风风力涡轮机包括：塔架；转子；以及处于竖直间隔开的关系的第一和第二风监测装置。第一和第二风监测装置优选地被布置成监测风速和/或风向。第一风监测装置可以是传统装置，例如风速计和/或风向标，并且优选地位于转子的尾迹内与转子盘的上半部相对应的水平面上。第二风监测装置优选地是如上文中所述的压力感测装置，其优选地被塔架支承。第二风监测装置优选地布置于转子的尾迹内与转子盘的下半部相对应的水平面上。
本发明的构思还包括用于控制具有塔架和转子的风力涡轮机的风力涡轮机控制系统，其中该风力涡轮机控制系统包括风力涡轮机控制器，该风力涡轮机控制器被构造成从由塔架支承在转子的尾迹内的压力感测装置接收信号，并利用该信号来控制转子。
风力涡轮机控制器可以被构造成确定在叶片经过塔架时到沿着叶片的点处的距离，即叶片和塔架之间的间隙。此外，控制器可以被构造成根据基于所述间隙的约束来控制转子。优选地，沿着叶片的点位于或接近叶片的尖端部。以这种方式，控制器被构造成确定尖端部到塔架的距离。
控制器可以被构造成如果叶片和塔架之间的间隙接近预设最小值或跌落至预设最小值之下时，或如果叶片和塔架之间发生碰撞的概率超过预定的最大可接受值时，采取行动来增大叶片和塔架之间的间隙。例如，控制器可以被构造成引入或改变周期桨距模式，以减小由转子盘的下半部产生的抬升。
本发明还可以通过控制具有塔架和转子的风力涡轮机的方法的形式进行表述，该方法包括感测在尾迹撞击塔架处的水平面上转子的尾迹内的气压，并且基于所感测到的气压控制转子。
国际专利申请（PCT）WO2008/129112描述了安装在塔架上的传感器。然而，这些传感器被定位在转子的尾迹之外，并且因此不能探测在叶片经过塔架时的压力激增或者位于转子盘的下半部内的气压。此外，传感器不直接测量撞击转子盘的下半部的风的速度和方向。因此，这些传感器不适于确定尖端部到塔架的距离或用于控制转子。
附图说明
图1和1A分别是现有技术中的风力涡轮机的示意性侧视图和前视图，它们以作为本发明的背景技术的方式，已经在上文中进行了描述。
为了使本发明能够更为容易地被理解，现在仅以实例方式对下面的附图进行参考，其中：
图2是根据本发明的风力涡轮机的示意性侧视图，其中传感器组被安装至风力涡轮机的塔架以用于测量塔架处的气压。
图3是沿图2和4中的A-A线穿过风力涡轮机塔架的示意性剖视图，并且示出了围绕塔架的外周间隔设置的传感器组。
图4是图2中的风力涡轮机的示意性前视图。
图5是压力随时间变化的曲线图，其示出了尖端部到塔架的距离对来自传感器的压力信号的影响。
图6是表示来自传感器的信号如何被用于控制本发明的风力涡轮机的方框图。
具体实施方式
图2示出了水平轴线逆风风力涡轮机100，该逆风风力涡轮机100包括在其上端部106支承机舱104的管状塔架102。机舱104又支承转子108，转子108包括三个均匀间隔开的转子叶片110a、110b、110c，当从图4所示的正面观察时，转子叶片110a、110b、110c从中央机毂112径向延伸。同样地，仅有两个叶片110a、110b被示出在图2的侧视图中。包括风速计115和风向标116的风监测装置114被安装在机舱104的上方。在塔架102上方与转子盘118的上半部相对应的转子108的尾迹117（图2）内，风速计115监测风速，与此同时风向标116监测风向。转子盘118的上半部是图4中水平虚线120上方的半圆形区域119。
包括传感器122阵列的压力感测装置121被布置在管状塔架102外表面124上与转子盘118的下半部相对应的转子108尾迹117内。转子盘118的下半部是图4中水平虚线120下方的半圆形区域126。在这个实例中，如图3中所示，具有16个传感器122，它们围绕塔架102的圆周基本上等角地隔开。每个传感器122都包括安装在塔架102的外壁130中相应的孔128内的压力表。压力表被构造成测量外表面124的相对于塔架102内的空气132的静态气压的动态气压。通过这种方式，风力涡轮机塔架102执行皮托管的工作。
参考图4，传感器122被布置在转子盘118的最低点的竖直高度上。在图2和4中，传感器122的高度由在地面136和穿过塔架102的水平线A-A138之间竖直延伸的双头箭头134表示。
再次参考图2，传感器122形成风力涡轮机控制系统的一部分。风力涡轮机控制系统包括风力涡轮机控制器140，该风力涡轮机控制器140被构造成控制转子108和风力涡轮机100的其它操作。风力涡轮机控制器140从风速计115和风向标116接收信号，这些信号指示塔架102顶部的风速和风向。控制器140还从16个传感器122接收表示压力的信号；这些信号指示在相应传感器122的不同位置处塔架表面124的风速。控制器140能够通过比较来自围绕塔架102圆周的不同传感器122的信号来计算塔架表面124处的风速和风向。
风力涡轮机控制器140还被构造成基于从传感器122处接收的信号来确定尖端部到塔架的距离。尖端部到塔架的距离由图2中的双头箭头142示意性地表示，双头箭头142在向下指向的叶片110a的尖端部144和塔架102的外表面124之间基本水平地延伸。现在将参考图5和6对确定尖端部到塔架的距离142的方法进行描述。
首先参考图6中的方框A，这包含压力随时间变化的曲线图，并且包含示意性地代表由安装在塔架上的传感器中的三个传感器测得的动态压力信号的三条线146a、146b、146c。对于尖端部到塔架的距离的计算而言，来自面向叶片110a、110b、110c地安装在塔架102的一侧的传感器122的信号是最相关的。动态压力曲线图146a、146b、146c由风力涡轮机控制系统进行记录，并且包括一系列的局部压力峰值，局部压力峰值中的一个用方框A中的附图标记148表示。每个峰值都与叶片经过塔架时的压力的激增相对应。
尖端部到塔架的距离142（图2）可以从这些压力峰值148的形状和振幅推断出来。在一般情况下，随着尖端部到塔架的距离142的减小，所测得的压力峰值148将变得更陡峭，并且具有增大的振幅。
因此，对于相对大的尖端部到塔架的距离，测得了相对宽、低振幅的压力峰值，与此同时，对于相对小的尖端部到塔架的距离，测得了相对窄、高振幅的压力峰值。
这个原理在图5中被示出，其中实线149示意性地表示对于相对小的尖端部到塔架的距离测得的压力峰值150，与此同时虚线151示意性地表示对于相对大的尖端部到塔架的距离测得的压力峰值152。实线149的峰值150具有更高振幅，并且比相对应的虚线151的峰值152更狭窄。在这个实例中，峰值150、152的宽度或持续时间可以通过比较如图5中由双头箭头153、154所指示的峰值的“半高宽”（fullwidthathalfmaximum）（FWHM）进行比较。实线149的FWHM153小于虚线151的FWHM154。
除了尖端部到塔架的距离142，压力峰值的形状还受到包括风速、转子速度和桨距角等其他因素的影响。风力涡轮机控制器140使用参数化模型，该模型存储压力峰值的形状（例如振幅和FWHM）与尖端部到塔架的距离142之间的相关性，该相关性反映了转子速度、桨距角和由传感器122阵列测得的该塔架102处的风速的许多组合。参数化模型被存储在数据库中，该数据库是风力涡轮机控制系统的一部分。
在获知压力峰值的振幅和FWHM以及获知转子速度和桨距角的情况下，尖端部到塔架的距离142从参数化模型处获得，所述参数都是由风力涡轮机控制系统监测的标准参数。风向也能够影响到压力峰值的振幅。因此，在本发明的其它实施例中，参数化模型也可以存储有压力峰值的形状和由传感器122阵列测得的在塔架102处的风向之间的相关性。
如下文参考图6所述，采用来自安装在塔架上的传感器122的信号以提高风力涡轮机控制的先进性。
图6包括两条线：位于图6左侧的第一条线代表“标准”传感器输入，即由典型的公知风力涡轮机控制系统中现有的传感器监测的标准参数，与此同时，位于图6右侧的第二条线代表来自安装在塔架上的传感器122的另外的信号。现有的风力涡轮机控制系统中进行监测的标准参数的实例在方框C中列出。这些参数通常可包括机舱处的风速和风向（由风速计进行监测）；转子速度；叶片弯曲力矩（由安装在叶片上的传感器进行监测）；偏航和转子位置；以及由风力涡轮机产生的功率。指示这些参数的信号从各种标准传感器发送至风力涡轮机控制器（方框D）。
除了标准信号，控制器140接收指示在塔架102处的风速和风向的信号，并且可以额外地接收尖端部到塔架的距离142的读数（方框E）。这些信号从安装在塔架上的传感器122处获得。然而，由于这些传感器在转子108的尾迹117中运行，所以来自这些传感器122的实际压力读数（方框A）将包括由叶片110a、110b、110c引起的一些不稳定性和紊流影响。对这些信号进行滤波和/或校正（方框B）以除去紊流影响，以获得塔架102处的环境风速和风向。用于这个目的的适合的滤波和校正技术对于本领域的技术人员而言是显而易见的，并且在现有风力涡轮机控制系统中被采用，以对来自风速计115的信号进行滤波，风速计115也在转子108的尾迹117中运行。
风力涡轮机控制器140使用来自安装在塔架上的传感器122的经过滤波处理过的信号，与标准信号（方框C）一起，来控制转子以提供预定载荷约束内的最佳动力。为此，例如，风力涡轮机控制系统可以动态改变叶片的桨距、转子速度、和/或襟翼角，如果襟翼被设置在叶片上的话。
来自安装在塔架上的传感器122的信号允许转子108在尖端部到塔架的约束内被控制。来自塔架102处的压力传感器122的风速和风向信息能够与其它传感器信息一起在控制器140中使用，以预测叶片向塔架102偏转的平均值和变化性。对于每当叶片经过塔架102时叶片110a、110b、110c和塔架102之间的实际距离的读数能够与预测值一起用于确定叶片偏转的实际变化性的精确值，并且因此确定未来叶片/塔架碰撞的概率。
如果尖端部到塔架的距离142变得过小，那么叶片碰撞塔架102的概率就变得过高。在这种情况下，风力涡轮机控制系统能够采取行动来增大尖端部到塔架的距离142。例如，风力涡轮机100的目标功率设定可以减小，可以引入用于每个叶片的独立变桨距策略或周期变桨距策略，或者如果已经引入，那么可以对其调整以减小叶片110a、110b、110c在转子盘118的下半部时的抬升。撞击塔架的典型的最大可允许概率能够根据来自国际电工委员会的已建立好的标准IEC61400-1,风力涡轮机,第1部分：设计要求来建立。
因为尖端部到塔架的距离142被动态监测，并且如果需要的话，能够采取行动来增大尖端部到塔架的距离142，所以不必要通过引入结构特征以保障叶片与塔架不发生碰撞来妥协风力涡轮机100的性能。因此，本发明允许风力涡轮机被构造成具有减小的转子倾斜、锥进和叶片预弯曲。因此，图2所示的本发明的风力涡轮机100与图1中所示的现有技术中的风力涡轮机相比具有更小的倾斜角（转子轴线156和水平线158之间的角）和更小的锥角（叶片110a、110b、110c沿跨度方向的纵向轴线160与转子盘118之间的角）。这提高了风力涡轮机100的性能和效率。本发明还允许使用更轻、更挠性的叶片，这样的叶片更加便宜且更易于制造和运输。
将要被理解的是，在不脱离由所附权利要求所限定的本发明的范围的情况下，可对上述实例进行各种修改。例如，将要被理解的是，传感器122可以位于不同于图2中所示的其它高度。假如在叶片经过塔架时，压力激增能够被探测到，那么尖端部到塔架的距离142就能够被推断出来。同样地，在图2中的传感器122全部位于相同高度的同时，需要被理解的是，在其它实施例中传感器可以竖直地间隔开以便测量压力，并且因此测量在塔架102的不同高度处的风速和风向。这允许实现对转子108更加先进的控制。此外，需要被理解的是，可以采用其它类型的传感器来确定尖端部到塔架的距离，例如基于声学或光学原理的距离传感器。

Claims (17)

1.一种逆风风力涡轮机，包括：
塔架；
转子；以及
压力感测装置，所述压力感测装置被构造成感测气压，并将指示感测到的气压的信号提供给用于控制所述逆风风力涡轮机的转子的风力涡轮机控制器，其中所述压力感测装置由所述塔架支承在所述转子的尾迹内的位置上。
2.根据权利要求1所述的逆风风力涡轮机，其特征在于，所述压力感测装置位于所述转子的尾迹内与由所述转子的旋转限定的转子盘的下半部相对应的水平面上。
3.根据权利要求1或2所述的逆风风力涡轮机，其特征在于，所述压力感测装置距离转子轴线至少与转子叶片的纵向中点一样远。
4.根据权利要求1或2所述的逆风风力涡轮机，其特征在于，所述压力感测装置安装在基本上与由所述转子的旋转限定的转子盘的最低点的高度相对应的高度。
5.根据权利要求1或2所述的逆风风力涡轮机，其特征在于，所述压力感测装置包括多个传感器。
6.根据权利要求5所述的逆风风力涡轮机，其特征在于，所述传感器围绕所述塔架的周边间隔开。
7.根据权利要求5所述的逆风风力涡轮机，其特征在于，两个或更多个传感器被竖直地间隔开。
8.根据权利要求1或2所述的逆风风力涡轮机，其特征在于，所述逆风风力涡轮机进一步包括用于监测风速和/或风向的监测装置，所述监测装置与所述压力感测装置竖直地间隔开。
9.根据权利要求8所述的逆风风力涡轮机，其特征在于，所述监测装置位于所述转子的尾迹内与由所述转子的旋转限定的转子盘的上半部相对应的水平面上。
10.一种控制具有塔架和转子的风力涡轮机的方法，所述方法包括：感测所述转子的尾迹内在所述尾迹撞击所述塔架处的水平面上的气压；以及基于感测到的气压控制所述转子。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法另外包括基于所述转子的尾迹内与由所述转子的旋转限定的转子盘的上半部相对应的水平面上的风速和/风向控制所述转子。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括确定在转子叶片经过所述塔架时所述塔架和沿着所述转子叶片的点之间的间隙。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：监测在所述转子叶片经过所述塔架时所述感测到的气压中的激增；以及根据与所述激增相关联的特性来推断所述间隙。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括在所述间隙接近预设最小值或跌落至预设最小值之下时、或者如果所述转子叶片和所述塔架之间发生碰撞的概率超过预定的最大可接受值时，增大所述间隙。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括在所述间隙接近预设最小值或跌落至预设最小值之下时、或者如果所述转子叶片和所述塔架之间发生碰撞的概率超过预定的最大可接受值时，引入或改变所述转子叶片的周期变桨距模式以减小在由所述转子的旋转限定的转子盘的下部中产生的抬升。
16.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述点是所述转子叶片的尖端部。
17.一种用于控制风力涡轮机的风力涡轮机控制系统，其中所述风力涡轮机控制系统被构造成执行根据权利要求10至16任一项所述的方法。
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