CN104797813A - 使用入射风速估算的风轮机控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的涉及一种控制风轮机的方法，从而优化产出能量，控制考虑入射风速V_w的估算以获得最优控制(COM)θ^sp，。风速V_w的估算通过考虑来自转子速度Ω_r的测量的系统动力学(MOD DYN)、施加于发电机上的扭矩T_e、以及涡轮叶片的方位θ而达到。

Description

使用入射风速估算的风轮机控制方法

本发明涉及可再生能源领域，特别地，涉及风轮机控制。

风轮机允许来自风的动能转变为电或者机械能。为了将风能转换为电能，它包括以下元件：

-塔，其允许转子定位在足够的高度以实现它的运动(对于水平轴风轮机是必须的)，或者允许该转子定位在一个高度以允许其被比地面上更强且更规律的风驱动。塔通常容纳电或者电子组件的一部分(模块，控制，倍增器，发电机等)。

-舱，其装配在塔顶部，容纳操作该机器所必需的机械、气动以及一些电和电子组件。舱可以旋转以将该机器调整到正确的方向。

-转子，其固定于舱，包括若干叶片(通常三个)和风轮机前端。该转子由风能驱动并且由机械轴直接或者间接(通过变速箱和机械轴系统)连接到电机(发电机)，该电机将回收的能量转变为电能。

-传动装置，其由通过传送装置(变速箱)连接的两个轴(转子的机械轴和电机的机械轴)组成。

自九十年代开始以来，就开始对风能再度产生兴趣，特别是在欧盟，其年增长率是大约20％。该增长归因于无碳排放的电力发电的固有可能性。为了维持该增长，风轮机的能量产量仍然需要提高。风力产量增加的前景需要开发有效的生产工具和提升的控制工具以改进机器的性能。风轮机设计为以最低可能的成本来生产电。它们因此通常被建造成在风速大约是15m/s时达到它们的最大性能。这实际上对于设计在更高风速(这不是通常情况)时最大化其产量的风轮机而言是不必要的。在风速高于15m/s的情况下，损失风中包含的部分额外能量是必要的，以避免对风轮机的损害。所有风轮机被设计成具有功率调节系统。

对于该功率调节，控制器必须被设计成用于可变速度风轮机。控制器的目的是最大化回收的电能，最小化转子速度波动，以及最小化结构(叶片、塔和平台)的疲劳和极端动量。

线性控制器通过控制叶片倾角(叶片的方位)广泛地应用于功率控制。其包括使用PI(比例积分)和PID(比例积分导数)控制器的技术，LQ(线性二次方程式)控制技术和基于机器人线性控制的策略。

然而，这些线性控制器的性能被风轮机的高非线性特征限制。已经开发了基于非线性控制的第一个策略，该策略例如在文献：Boukhezzar B.，LUPU L.，Hand M.的“Multivariable control strategy for variable speed，variable pitch windturbines(用于可变速度、可变斜度风轮机的多变量控制策略)”，RenewableEnergy，32(2007)1273-1287中详细描述。

然而这些策略中没有一个使用入射风速，该风速是用于支配风轮机的空气动力学现象的基础要素。为了考率该元素，初始工作是执行风速的测量。该工作显示通过使用风速的创新策略，风轮机的生产力和它们的寿命可显著地增加。

不幸地，该技术需要昂贵而且不非常准确的传感器。为了在不使用传感器的情况下考虑该入射风速，速度的估算可被执行以将该数据用在控制中。使用Kalman滤波器，进一步工作已经进行到该目标，这一方法在文献：Boukhezzar B.，Siguerdidjane H.的“Nonlinear control of variable speed wind turbine without windspeed measurement(不使用风速测量的可变速风轮机的非线性控制)”，IEEEControl and Decision Conference(2005)中被描述。该方法不够准确，因为风重建是极度非代表性的。的确，根据该方法，风是不结构化的，其被认为是白噪声，这在试验中不是这样的。

本发明的目的设计控制风轮机的方法以最优化产出的能量，控制考虑入射风速的估算从而获得最优化的控制。风速的估算通过考虑来自转子速度的测量的系统动力学、考虑为施加于发电机上的扭矩以及涡轮叶片的定向以进行精确估算而达到。

发明内容

本发明涉及一种控制风轮机的方法，所述风轮机包括至少一个叶片附着到其上的转子和连接到所述转子的电机，其中所述叶片的倾角θ和所述电机的电恢复扭矩T_e是已知的。该方法包括实行以下阶段：

a)通过应用动力学基础原理到所述转子，构造所述转子的动力学模型，所述模型将所述风轮机的入射风速V_w与所述转子转速Ω_r，所述叶片的所述倾角θ以及所述电恢复扭矩T_e相关，

b)测量所述转子的所述转速Ω_r，

c)通过所述转子动力学模型、所述测量的相关联的所述转子的转速Ω_r、所述叶片的所述倾角θ、以及所述电扭矩T_e，来确定所述入射风速V_w，以及

d)根据所述入射风速V_w来控制所述叶片的所述倾角θ和/或所述电恢复扭矩T_e，以最优化由所述风轮机的能量产出。

根据本发明，所述转子动力学模型撰写为以下类型的公式：其中，J_r是所述转子的惯量，T_aero是应用于所述转子的空气动力学扭矩，所述空气动力学扭矩依赖于所述入射风速V_w、所述转子的所述转速Ω_r以及所述倾角θ，T₁(Ω_r)是转子上的摩擦和负载扭矩，该摩擦和负载扭矩依赖于所述转子的所述转速Ω_r，以及N是所述转子和所述电机之间的传动比。

有利地，应用于所述转子的所述空气动力学扭矩撰写为以下形式的公式：其中，R_b是所述转子的半径，ρ是空气密度，c_q是根据所述倾角θ和比率映射所述转子来确定的参数。

根据本发明的实施例，所述入射风速V_w认为是谐波扰动，所述入射风速V_w可以撰写为以下形式的公式：其中，p是考虑的谐波数量，ω_k是谐波k的频率，c_k是谐波k的系数，以及所述入射风速V_w是如下确定的：通过所述转子动力学模型确定参数ω_k和c_k，然后从中导出所述入射风速。

优选地，谐波k的所述频率是使用以类型的公式来确定的：

有利地，系数c_k是通过求解以下形式的方程组来确定的：

其中，L_Ω是控制所述转子转速的估算的收敛速率的增益，L_k是控制谐波分解的收敛速率的增益，以及Ω代表测量的转子速度。

优选地，所述增益L_Ω基本上等于1，并且所述增益L_k由以下类型的公式来确定： $L_k=\frac{10}{1+{\mathrm{\ω}}_k^2}.$

进一步地，所述倾角θ通过下述阶段来控制：

i)根据所述入射风速V_w、所述转子转速Ω_r的测量值以及电机轴转速Ω_e，确定允许最大化能量回收的空气动力学扭矩给定值和电机扭矩给定值

ii)通过减去与测量到的转子速度Ω_r和测量到的电机速度Ω_e之间的差值成比例的项，修改所述给定值数值中的至少一个，

iii)确定允许达到所述空气动力学扭矩给定值的所述叶片的倾角θ^sp，以及

iv)根据所述倾角θ^sp定向所述叶片。

优选地，所述给定值的至少一个通过实行以下阶段被修改：

(1)确定得自所述空气动力学扭矩和电机扭矩给定值的所述传动装置的扭矩

(2)通过从所得的扭矩T_res中，减去与测量到的转子速度Ω_r和测量到的电机速度Ω_e之间的差值成比例的项，确定所得的扭矩给定值以及

(3)通过在空气动力学扭矩和电机扭矩之间分发所得的扭矩给定值修改所述空气动力学扭矩给定值

根据本发明的实施例，所述净扭矩给定值写成以下形式：

其中，k严格地是正校准参数，以及是齿轮传动装置扭矩的速度，等于转子速度Ω_r和开始于相同轴的电机速度Ω_e之间的差值：其中N是所述转子和所述电机之间的齿轮齿数比。

进一步，所述叶片的所述倾角是通过转换空气动力学扭矩模型并使用所述入射风速V_w和测量到的转子速度Ω_r来确定的。

有利地，比例项是使用传动装置动力学模型来确定的。

附图说明

通过结合伴随的附图，阅读以非限制性例子方式给定的以下的实施例的详细描述，根据本发明方法的其他特征和优点将会很清晰，其中：

附图1显示了根据本发明的方法的各阶段，

附图2显示了根据本发明的实施例的方法的各阶段，

附图3显示了做为倾角θ和比率的函数的转子给定系数c_q的图，以及

附图4显示了根据本发明实施例的风轮机控制阶段。

具体实施方式

本发明涉及一种控制陆上或者海上水平轴风轮机的方法，其中叶片的倾角和/或电机的电恢复扭矩被控制以最优化回收的能量。

符号

在后面的描述中，使用下述符号：

θ：叶片的倾角，其是叶片和例如地面(水平面，垂直于风轮机的塔)的参考之间的角度，该倾角可由根据本发明的方法来控制，

T_e：电机的电恢复扭矩，该扭矩可由根据本发明的方法来控制，

V_w：风轮机叶片处的入射风速，该速度可由根据本发明的方法来估算，

Ω_r：风轮机转子的转速，该速度可被测量，

Ω_e：电机轴的转速，该速度可被测量，

J_r：风轮机转子的惯量，它是已知值，

J_g：电机的惯量，

T_aero：应用于转子的空气动力学扭矩，其是在风影响下被应用于转子的旋转力，

T₁：转子上的摩擦和负载扭矩，该扭矩可由转子转速Ω_r的二阶多项式来确定，

N：转子和电机之间的齿轮齿数比率，

R_b：转子半径，

ρ：空气密度。该密度作为温度和大气压力的函数而变化。其通常是1.2kg/m³左右，

c_q：由转子的图给出的作为倾角θ和比率的函数的系数，图3是用于确定该系数的图的示例，

c_k：入射风速V_w的谐波分解的谐函数k的系数，

ω_k：入射风速V_w的谐波分解的谐函数k的频率，

p：考虑的入射风速V_w的谐波分解的谐波个数，

L_Ω：控制转子速度的估算的收敛速率的增益，

L_k：控制入射风速的谐波分解的收敛速率的增益，

T_res：转子和电机间的传动装置的所得扭矩，

转子和电机间的传动装置的扭矩速度。

当这些符号后面跟随上标-^sp时，代表与考虑数量相关的给定值。

附图1显示了根据本发明的方法。根据本发明的方法的阶段如下：

1)转子转速Ω_r的测量

2)转子动力学模型(MOD DYN)的构造

3)风轮机控制(COM)

阶段1)——转子转速的测量

转子转速Ω_r在风轮机运转期间被测量，特别地通过旋转传感器测量。

阶段2)——转子动力学模型(MOD DYN)的构造

通过测量(例如使用传感器)或者根据应用于更改这些参数的致动器的控制，叶片的真实倾角θ和电恢复扭矩T_e首先被切断定。

转子动力学模型随后构造。转子动力学模型理解为代表了应用于转子的动力学现象的模型。该模型通过将动力学的基本原理应用于转子而获得，该模型允许将入射风速V_w与转子转速Ω_r、叶片倾角θ、电机的电恢复扭矩T_e相关。

转子动力学模型随后被应用了已知数据：θ和T_e，以及测量值Ω_r，从而允许确定入射风速V_w。

附图2显示了根据本发明的方法的实施例。对于该实施例，转子动力学模型(MOD DYN)通过空气动力学扭矩(MOD AERO)、应用于转子的基本动力学原理(PFD)以及风模型(MOD VENT)来构造。

空气动力学扭矩模型(MOD AERO)

根据本发明的实施例，空气动力学扭矩T_aero通过描述了气缸内包含的风力的模型乘以描述以下事实的因子而被建模：风轮机仅仅允许恢复这一风力的一部分。空气动力学扭矩T_aero从而根据入射风速V_w、倾角θ和转子速度Ω_r被建模。这样的模型可以在稳定状态条件下被撰写成：

参数c_q可通过映射转子来确定。映射参数c_q的例子显示在附图3。该映射显示了，对于各倾角(每个θ一个曲线)，参数c_q的值作为比率的函数。这一类型的映射被本领域技术人员公知。比率在附图3中由TSR表示。

空气动力学扭矩T_aero因此可被写为与风轮机(ρ，R_b)、已知值(θ)和估算的入射风速(V_w)的相关的量的函数。

基础动力学原理(PFD)

通过应用于转子的、关于其旋转轴上动量的基础动力学原理，我们得到以下类型的关系：

$J_r\frac{d{\mathrm{\Ω}}_r}{\mathrm{dt}}=T_{\mathrm{aero}}-T_1\left({\mathrm{\Ω}}_r\right)-{\mathrm{NT}}_e.$

在该关系中，我们使用空气动力学扭矩T_aero，该扭矩由上述空气动力学扭矩模型确定。进一步，转子上的摩擦和负载扭矩T₁传统上通过转子转速Ω_r的二阶多项式所确定。

通过组合两个模型，我们可建立在入射风速V_w和已知的或者测量量(例如，叶片倾角θ，电恢复扭矩T_e和转子转速Ω_r)之间的关系。

入射风建模(MOD VENT)

最后的建模阶段考虑风做为谐波扰动。这意味着假定风撰写为以下形式：

$V_w\left(t\right)=\underset{k=-p}{\overset{p}{\mathrm{\Σ}}}{c}_k{e}^{\left({\mathrm{i\ω}}_{k}t\right)}$

其中p是考虑的风的谐波分解的谐波数量，p＝50可选择做为例子。

此外，对于谐波的频率，可选择做为频率(其中k＞0)。

通过组合上述呈现的三个模型，可得到以下形式的动力学模型：

根据这一方程组，可以构造一个观测器，其允许确定入射风的谐波分解的系数c_k。观测器可以以下形式撰写：

此处Ω代表测量的转子速度，L_Ω是控制估算的转子速度的收敛速率的增益，该增益必须是正的，它可以例如选择为等于1，以及{L_k}_k∈[-p，p]是控制谐波分解的收敛速率的增益。这些增益必须是正的，它们可以例如选择为等于

后一方程组表示自适应型非线性预估器，其允许估计入射风信号V_w的谐波分解的系数c_k。

该方法提供了通过系数c_k的风V_w的激励的重建。重建后的风V_w参照以下关系给定：

$V_w\left(t\right)=\underset{k=-p}{\overset{p}{\mathrm{\Σ}}}{c}_k{e}^{\left({\mathrm{i\ω}}_{k}t\right)}.$

阶段3)风轮机控制(COM)

取决于入射风速V_w，风轮机被控制从而最优化回收的能量。根据本发明，叶片的倾角θ和/或电恢复扭矩T_e可作为入射风速V_w的函数被控制。

根据本发明的实施例，叶片的倾角θ和/或电恢复扭矩T_e通过映射风轮机作为入射风V_w的函数被控制。

可替代地，根据附图4所述的本发明的实施例，叶片的倾角通过以下阶段可被控制：

1-确定允许回收的能量最优化的倾斜

i-产生电扭矩给定值

ii-产生空气动力学扭矩给定值

iii-确定倾角θ。

2-确定由扭矩给定值和导致的扭矩

3-产生减少了传动装置的疲劳和极端动量的所得的扭矩给定值

4-在空气动力学和电扭矩之间分配所得的扭矩给定值

5-确定允许达到该空气动力学扭矩的倾斜位置

6-将叶片定位在确定的倾角

1-确定允许回收的能量最优化的倾斜

根据本发明的方法的一个目的是最大化陆上或者海上水平轴风轮机(叶片垂直于风)的能量产生，同时限制机械结构的极端动量和疲劳。

为了最大化风轮机的能量产生，允许最大化回收能量P_aero，作为在转子动力学模型构造阶段中确定的入射风速V_w的函数被确定的叶片的倾角θ被寻找。

根据实施例，可回收功率的模型被使用以定义该角度。功率P_aero可以以下形式撰写：

P_aero＝T_aero*Ω_r。

因此寻找允许P_aero最大化的角度θ。因此执行下面的阶段：

i-产生电机扭矩给定值

ii-产生空气动力学扭矩给定值

iii-确定倾角θ。

i-产生电机扭矩给定值

电机扭矩给定值首先被确定。该给定值通过作为电机速度的函数的映射而得到。

根据本发明，空气动力学扭矩T_aero通过在动力学模型构造部分中描述的空气动力学模型被建模。

$T_{\mathrm{aero}}=0.5\mathrm{\ρ\Π}{R}_b^2{c}_q[\mathrm{\θ},\frac{R_b{\mathrm{\Ω}}_r}{V_w}]V_w^2$

因此，为了确定作为电机速度的函数的电机的扭矩给定值，对于每个风速进行最优化能量回收。

$T_e^{\mathrm{sp}}=\arg \left[{\max }_{\mathrm{\θ},V_w}\frac{0.5}{N}\mathrm{\ρ\Π}{R}_b^3{c}_q\right[\mathrm{\θ},\frac{R_b{\mathrm{\Ω}}_g}{N{V}_w}\left]V_w^2\right]$

这允许具有扭矩给定值T_e，该给定值依赖于电机轴的转速：

然而，关于该参考曲线，应用两个限制：

·用于低电机速度的零扭矩，从而风轮机速度可增加。

·最大扭矩，从而限制了电机的功率。

因此，在曲线中有三个区域：

区域1：零扭矩

区域2：最优扭矩

区域3：由最大能量限制的扭矩。

ii-产生空气动力学扭矩给定值

目的是产生允许达到转子转速给定值的空气动力学扭矩给定值转子动力学模型因此被使用。

$J_r\frac{d{\mathrm{\Ω}}_r}{\mathrm{dt}}=T_{\mathrm{aero}}-T_1\left({\mathrm{\Ω}}_r\right)-N{T}_e\left({\mathrm{\Ω}}_e\right)$

从而，使用的控制策略是动力学控制策略，其预测给定值变化并且用两个项(比例项和积分项)来进行校正。该策略撰写为以下形式的关系：

$T_{\mathrm{aero}}^{\mathrm{sp}}=T_1\left({\mathrm{\Ω}}_r\right)+N{T}_e\left({\mathrm{\Ω}}_r\right)+J_r\frac{d{\mathrm{\Ω}}_r^{\mathrm{sp}}}{\mathrm{dt}}-k_p({\mathrm{\Ω}}_r-{\mathrm{\Ω}}_r^{\mathrm{sp}})-k_i\∫({\mathrm{\Ω}}_r-{\mathrm{\Ω}}_r^{\mathrm{sp}})$

其中，k_p和k_i是两个将被校准的真实参数从而保证速度收敛到它的给定值。

iii-确定倾角θ

从该空气动力学扭矩给定值叶片的倾角θ被确定从而满足该空气动力学要求空气动力学扭矩模型因此和在转子动力学模型构造阶段确定的入射风速V_w、测量的转子速度和扭矩给定z一起被使用。通过转化该模型(例如使用牛顿算法)，得到倾角

$\stackrel{\‾}{\mathrm{\θ}}=\arg \left[{\min }_{\mathrm{\θ}}{[T_{\mathrm{aero}}^{\mathrm{sp}}-0.5\mathrm{\ρ\Π}{R}_b^3{c}_q[\mathrm{\θ},\frac{R_b{\mathrm{\Ω}}_r}{V_w}\left]V_w^2\right]}^2\right]$

从而，通过该控制法则，我们保证了收敛到允许回收能量最大化的参考转子速度。

2-确定由扭矩给定值和导致的扭矩

从给定值和确定了从该两个扭矩得到且与传动装置相关的扭矩我们因此通过以下公式来对扭矩进行建模：

${\stackrel{\‾}{T}}_{\mathrm{res}}=\frac{J_g}{J_r+J_g}(T_{\mathrm{aero}}^{\mathrm{sp}}-T_1)+\frac{J_r}{J_r+J_g}N{T}_e^{\mathrm{sp}}$

其中，J_r和J_g分别是转子和电机的惯量。

3-产生减少了传动装置的疲劳和极端动量的所得的扭矩给定值

我们希望修改该所得的扭矩以最小化对传动装置的影响，并且因此增加其寿命。我们因此希望减小传动装置的转矩速度变化。因此，我们尝试用与转子和电机速度间差异成比例的项来补偿扭矩。该机械结构动力学(传动装置动力学)可以被形成两个耦合的二阶系统的形式。

$\left\{\begin{array}{c}\frac{J_r{J}_g}{J_r+J_g}{\stackrel{..}{\mathrm{\γ}}}_{\mathrm{tr}}=-c_d{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{tr}}-k_d{\stackrel{.}{\mathrm{\γ}}}_{\mathrm{tr}}+\frac{J_g}{J_r+J_g}(T_{\mathrm{areo}}-T_1)+\frac{J_r}{J_r+J_g}N{T}_e\\ J_g{\stackrel{.}{\mathrm{\Ω}}}_e=c_d{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{tr}}+k_d{\stackrel{.}{\mathrm{\γ}}}_{\mathrm{tr}}+N_{\mathrm{gb}}{T}_e\end{array}\right.$

其中：

γ_tr，和分别是轴转矩的角度、速度和加速度。可以注意到的是，传动装置转矩速度是转子速度和开始于相同轴的发电机速度间的差值，即， ${\stackrel{.}{\mathrm{\γ}}}_{\mathrm{tr}}={\mathrm{\Ω}}_r-\frac{1}{N}{\mathrm{\Ω}}_e$

k_d是结构传动装置阻尼

c_d是传动装置刚度

N_gb是变速箱比率，例如：发电机速度到转子速度间的比率。

因此，控制策略目标在于产生与不同的所得扭矩，以最小化传动装置的疲劳和极端动量。我们因此具有：

$T_{\mathrm{res}}^{\mathrm{sp}}=\stackrel{\‾}{T_{\mathrm{res}}}-k{\stackrel{.}{\mathrm{\γ}}}_{\mathrm{tr}}$

其中k是严格地正校准参数。这些参数可由专家通过实验确定。所有这些参数k可认为例如等于1。

4-在空气动力学和电扭矩之间分配所得的扭矩给定值

所得的扭矩给定值随后在空气动力学扭矩T_aero和电机扭矩T_e之间分配。分配根据操作区域完成。在空气动力学扭矩被限制的区域2，我们具有扭矩储备。在该情况下，扭矩修改影响了电机扭矩，但不影响空气动力学扭矩。因此，在该情况下，我们得到：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{\mathrm{aero}}^{\mathrm{strat}}=T_{\mathrm{aero}}^{\mathrm{sp}}\\ T_e^{\mathrm{strat}}=T_e^{\mathrm{sp}}-k\frac{J_r+J_g}{N{J}_r}{\stackrel{\·}{\mathrm{\γ}}}_{\mathrm{tr}}\end{array}\right.$

类似地，在电机扭矩被限制的区域3，扭矩修改影响空气动力学扭矩，因此：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{\mathrm{aero}}^{\mathrm{strat}}=T_{\mathrm{aero}}^{\mathrm{sp}}-k\frac{J_r+J_g}{N{J}_r}{\stackrel{\·}{\mathrm{\γ}}}_{\mathrm{tr}}\\ T_e^{\mathrm{strat}}=T_e^{\mathrm{sp}}\end{array}\right.$

5-确定允许达到该空气动力学扭矩的倾斜位置

从该空气动力学扭矩给定值我们确定满足空气动力学扭矩需求的叶片倾角θ。我们因此将空气动力学扭矩模型和在转子动力学模型够阶段确定的入射风速V_w、测量到的转子速度以及转矩给定值一起使用。通过转换模型(例如使用牛顿算法)，得到倾斜给定值

$\stackrel{\‾}{\mathrm{\θ}}=\arg \left[{\min }_{\mathrm{\θ}}{[T_{\mathrm{aero}}^{\mathrm{strat}}-0.5\mathrm{\ρ\Π}{R}_b^3{c}_q[\mathrm{\θ},\frac{R_b{\mathrm{\Ω}}_r}{V_w}\left]V_w^2\right]}^2\right]$

因此，通过该控制法则，我们保证收敛到允许回收能量最大化的参考转子速度，并且，减小了机械对于传动装置的影响(疲劳和极端动量)。

6-将叶片定位在确定的倾角

为了最优化来自风轮机的回收电能量。叶片被定位在前面阶段计算得到的倾角。

Claims (12)

1.一种控制风轮机的方法，所述风轮机包括至少一个叶片附着到其上的转子和连接到所述转子的电机，其中所述叶片的倾角θ和所述电机的电恢复扭矩T_e是已知的，其特征在于，所述方法包括以下阶段：

a)通过对所述转子应用动力学基础原理，构造所述转子的动力学模型，所述模型将所述风轮机的入射风速V_w与所述转子转速Ω_r、所述叶片的所述倾角θ以及所述电恢复扭矩T_e相关，

b)测量所述转子的所述转速Ω_r，

c)通过所述转子动力学模型、所述测量的所述转子的转速Ω_r、所述叶片的所述倾角θ、以及所述电扭矩T_e，来确定所述入射风速V_w，以及

d)根据所述入射风速V_w来控制所述叶片的所述倾角θ和/或所述电恢复扭矩T_e，以最优化所述风轮机的能量产出。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转子动力学模型被写为以下类型的公式：其中，J_r是所述转子的惯量，T_aero是应用于所述转子的空气动力学扭矩，所述空气动力学扭矩依赖于所述入射风速V_w、所述转子的所述转速Ω_r以及所述倾角θ，T₁(Ω_r)是转子上的摩擦和负载扭矩，所述摩擦和负载扭矩扭矩依赖于所述转子的所述转速Ω_r，以及N是所述转子和所述电机之间的传动比。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，应用于所述转子的所述空气动力学扭矩被写成以下形式的公式：其中，R_b是所述转子的半径，ρ是空气密度，c_q是根据所述倾角θ和比率映射所述转子来确定的参数。

4.根据前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述入射风速V_w被认为是谐波扰动，所述入射风速V_w能写成以下类型的公式：其中，p是考虑的谐波数量，ω_k是谐波k的频率，c_k是谐波k的系数，以及所述入射风速V_w是如下确定的：通过所述转子动力学模型确定参数ω_k和c_k，然后从中导出所述入射风速V_w。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，谐波k的所述频率是使用以下类型的公式来确定的：

6.根据权利要求3和5所述的方法，其特征在于，系数c_k是通过求解以下形式的方程组来确定的：

其中，L_Ω是控制所述转子转速的估算的收敛速率的增益，L_k是控制谐波分解的收敛速率的增益，以及Ω代表测量的转子速度。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述增益L_Ω基本上等于1，并且所述增益L_k由以下类型的公式来确定：

8.根据前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述倾角θ通过以下各阶段来控制：

i)根据所述入射风速V_w、所述转子转速Ω_r的测量值以及所述电机轴转速Ω_e，确定允许最大化能量回收的空气动力学扭矩给定值和电机扭矩给定值 $T_e^{\mathrm{sp}},$

ii)通过减去与测量到的转子速度Ω_r与测量到的电机速度Ω_e之间的差值成比例的项，修改所述给定值中的至少一个，

iii)确定允许达到所述空气动力学扭矩给定值的所述叶片的倾角θ^sp，以及

iv)根据所述倾角θ^sp来定向所述叶片。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述给定值的至少一个通过执行以下阶段被修改：

(1)确定得自所述空气动力学扭矩和电机扭矩给定值的所述传动装置的扭矩

(2)通过从所得的扭矩T_res中减去与测量到的转子速度Ω_r和测量到的电机速度Ω_e之间的差值成比例的项，确定所得的扭矩给定值以及

(3)通过在空气动力学扭矩和电机扭矩之间分发所得的扭矩给定值修改所述空气动力学扭矩给定值

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所得的扭矩给定值被写成以下形式：其中，k严格地是正校准参数，以及是齿轮传动装置扭矩的速度，等于转子速度Ω_r和开始于相同轴的电机速度Ω_e之间的差值：其中N是所述转子和所述电机之间的齿轮齿数比。

11.根据权利要求8到10中的任一项所述的方法，其特征在于，所述叶片的所述倾角是通过转换空气动力学扭矩模型并使用所述入射风速V_w和测量到的转子速度Ω_r来确定的。

12.根据权利要求8到11中的任一项所述的方法，其特征在于，所述比例项是使用传动装置动力学模型来确定的。