CN107429668B - 用于将具有多转子的风力涡轮机系统的结构振动减弱的控制系统 - Google Patents

Abstract

一种风力涡轮机系统，其包括安装到包括塔架的支撑结构上的多个风力涡轮机，其中，所述多个风力涡轮机中的每个包括转子和由转子驱动的发电系统、以及转子叶片桨距调节器和发电机功率控制器中的至少一者。所述系统还包括控制器，所述控制器接收与支撑结构关联的振动数据且配置成确定用于所述多个风力涡轮机中的相应风力涡轮机的减振控制命令，其中，所述风力涡轮机或风力涡轮机中的每个包括减振控制装置，所述减振控制装置接收减振控制命令且能够操作以向叶片桨距调节器和发电机功率控制器之一或两者施加减振控制输入，以便抵消测量到的支撑结构振动。本发明的优点在于所述系统的多个涡轮机的操作用于通过以主动方式将振动减弱而减小结构振动的效果。

Description

用于将具有多转子的风力涡轮机系统的结构振动减弱的控制 系统

技术领域

本发明涉及具有多转子的风力涡轮机系统的控制系统，且更特别的但不完全是涉及用于将多转子风力涡轮机系统的结构振动减弱的控制系统。

背景技术

最常见类型的风力涡轮机是三叶片迎风水平轴风力涡轮机(HAWT)，在所述三叶片迎风水平轴风力涡轮机中，涡轮机转子在机舱的前方且面向其支撑涡轮机塔架的上游的风。

存在多种替换性风力涡轮机设计。一个示例是多转子阵列类型的风力涡轮机。

文献EP 1483501B1公开了一种多个共平面转子安装到共同支撑结构的多转子阵列类型的风力涡轮机。这种配置实现能够通过非常大的单一转子涡轮机获得的规模经济，但是避免诸如高叶片质量、按比例放大的电力电子构件等等的相关缺点。然而，虽然这种共平面多转子风力涡轮机具有其优点，但是其呈现的挑战是将概念付诸于实践，尤其如何控制多转子实现最佳电力生产以及如何最好地管理由于多转子在支撑结构中产生的复杂的振动模式。

发明内容

正是在这种背景下，本发明提供包括多个风力涡轮机的风力涡轮机系统，所述多个风力涡轮机安装到包括塔架的支撑结构，其中，所述多个风力涡轮机中的每个包括转子和由转子驱动的发电系统、以及转子叶片桨距调节器和发电机功率控制器中的至少一者。所述系统还包括控制器，所述控制器接收与支撑结构关联的振动数据且配置成确定用于所述多个风力涡轮机中的相应风力涡轮机的减振控制命令，其中，所述风力涡轮机或风力涡轮机中的每个包括减振控制装置，所述减振控制装置接收减振控制命令且能够操作以向叶片桨距调节器和发电机功率控制器之一或两者施加减振控制输入，以便抵消测量到的支撑结构振动。

本发明的优点在于所述系统的多个涡轮机的操作用于通过以主动方式将振动减弱而减小结构振动的效果。

本发明的实施方式可以用于实施主动减振以抵消许多不同模式的振动。然而，特别的，风力涡轮机中的一个或多个配置成控制发电系统以将沿横向于风向的方向的塔架侧向振动减弱。类似的，风力涡轮机中的一个或多个配置成共同地控制叶片的桨距以将沿基本与风向一致的方向的塔架振动减弱。而且，风力涡轮机中的一个或多个配置成周期性地控制叶片的桨距以将沿横向于风向的方向的塔架振动减弱。前述方法能够适当地结合以对抗复杂的振动模式。

在示出的实施方式中，所述多个风力涡轮机中的每个由支撑臂耦连到塔架，以使得风力涡轮机与塔架隔开，且其中，风力涡轮机中的一个或多个配置成控制由支撑臂的相应风力涡轮机施加到支撑臂的偏航力。

在一个实施方式中，所述多个风力涡轮机成组受控，以使得定位在塔架的一侧上的第一组中的风力涡轮机中的一个或多个受控以产生沿相应转子轴线的力，且其中，定位在塔架的相对于第一组的另一侧上的第二组中的风力涡轮机中的一个或多个受控以产生沿相应轴线的力，所述力小于由第一组中的风力涡轮机产生的对应力或与之相反。这导致通过利用在塔架的相反侧上的涡轮机的推力差而使风力涡轮机围绕塔架偏航。

所述系统可以包括定位在支撑结构上以检测支撑结构振动的振动检测器，所述振动器配置成向控制器提供振动数据。振动检测器包括一组一个或多个加速计和一组一个或多个负载传感器中的至少一者，所述加速计和负载传感器被应用到支撑结构上的适当部位以便准确地测量振动模式。

在另一方面中，提供依据本发明的第一方面的风力涡轮机系统的方法。

将会认识到的是，本发明的第一方面的优选和/或可选特征可以单独或以适当组合的方式结合在本发明的第二方面中。

附图说明

为了本发明可以被更完整地理解，现在将对于以下附图仅以示例的方式描述本发明，其中：

图1是多转子风力涡轮机系统或‘设施’的主视图；

图2是图1中的多转子风力涡轮机系统的俯视图，图2也示出风力涡轮机设施的振荡模式；

图3是用于图1和2的多转子风力涡轮机设施的中央控制系统的实施方式的示意图；

图4是图3中的多转子系统的风力涡轮机之一的局部控制系统的更详细的视图；以及

图5是图3中的中央控制系统的控制功能的示意图。

具体实施方式

参考图1和2，风力涡轮机设施或“系统”2包括塔架4，在所述塔架上安装有多个风力涡轮机6或风力涡轮机模块6。整个风力涡轮机系统2通常被支撑在地基8上。注意到的是术语“风力涡轮机”在此在行业认可的常识下主要指风力涡轮机设施的发电构件且与塔架4分离。注意到的是地基可以是如在此示出的埋在地下的大质量物体，或所述地基的形式是离岸设施中的单柱或“护套”状结构。

在这个实施方式中，存在四个风力涡轮机6，且这些风力涡轮机以两对的形式安装到塔架4，每对风力涡轮机包括由支撑臂构造10安装到塔架4的两个风力涡轮机6。

支撑臂构造10包括安装部分12和从安装部分延伸且承载相应风力涡轮机6的第一和第二臂14。由此，支撑臂13中的每个包括连接到安装部分12的内端16和连接到风力涡轮机6的外端18。

支撑臂构造10在安装部分12处安装到塔架4，以使得支撑臂构造10能够围绕塔架4的竖直轴线偏航。为此目的提供合适的偏航齿轮装置(未示出)。这个运动提供风力涡轮机6相对于塔架4的第一自由度，如在图2上示出为“F1”。这个构造可以称为中央偏航构造。虽然这个实施方式包括偏航齿轮装置，但是设想到的是支撑臂构造10不相对于塔架4偏航的其它实施方式。在一实施方式中，也可以提供用于各个涡轮机的偏航单元以如图上的F2指示的那样将每个风力涡轮机模块偏航。

塔架4和支撑臂构造10一起能够被认为是用于风力涡轮机6中的每个的支撑结构。

每个风力涡轮机6包括以常规方式可旋转地安装到机舱23的转子22。转子22在这个实施方式中具有一组三个叶片24。三叶片转子是常见转子配置，但是也可以使用不同数量的叶片。因此，风力涡轮机6中的每个能够由穿过扫掠区域或‘转子盘’26的风的流动发电。

在操作期间，塔架4可能被暴露到引起塔架振荡的多种力(其也来自外部来源)。参考图2，能够看出的是塔架4能够前后以及侧向摇摆，由此导致多种振荡模式，分别包括模式M1和M2。塔架4也可能不仅由于风力作用而且由于风力涡轮机6中的各个风力涡轮机之间的任何推力失衡而经历扭转激励，这导致如M3所示的另一振荡模式，而且支撑臂中的每个可以沿水平方向(垂直于纸面)振荡以及竖直振荡。支撑结构的振荡导致疲劳，所述疲劳可能影响设施作为整体的使用寿命。本发明提供对此的解决方案，因为风力涡轮机6受控以抵消由设施经历的振荡，实际上向振荡系统提供主动减振。

现在将更详细地描述这种主动减振的实施方式的实现。

图1和2示出风力涡轮机系统2的主要结构性构件，但是技术人员将认识到的是示出的实施方式已经被简化以不用非必要的细节使本发明难以理解。现在将也参考图3提供对风力涡轮机系统2的系统构件的进一步说明。

在系统级别上，每个风力涡轮机6可以包括由转子22驱动的变速箱30、和发电系统31，所述发电系统包括连接到变速箱30的发电机32且将发出的电供给到变流器系统34。也提供桨距控制系统36以控制叶片相对于风的入射角度。发电机32和变流器系统34的准确配置不是本发明的重点且将不在此详细描述。然而，为了当前目的它们能够被认为是常规的，且在一个实施方式中可以基于全功率变流器(FSC)架构或双馈感应发电机(DFIG)架构。而且，风力涡轮机中的每个能够被认为是基本相同的，所以为了清楚在图3中已经仅完全标记一个。然而，应该注意到的是设想到风力涡轮机与彼此不相同的实施方式。

在示出的实施方式中，每个风力涡轮机6的变流器34的电力输出被供给到分配单元40，所述分配单元具有的功能是经由合适的布线44从风力涡轮机6接收功率输入42以用于继续传输到在此示出为电网的负载46。虽然在此未示出，但是应该认识到的是分配单元40可以定位在任何合适的位置，例如定位在塔架4内。技术人员将意识到的是存在不同电力转换和传输选项，且指定合适的系统将在技术人员的能力内。因此，这个方面在此将不更详细地描述。

应该注意到的是此时仅单一风力涡轮机系统2在此被描述，但是数个这种设施可以一起成组以形成风力发电厂，也称为风电场或‘风场’。在这种情况下，将提供风力发电厂控制和分配设施(未示出)以将来自各个风力涡轮机系统的电力输出协调且分配给更宽广的电网。

由于风力涡轮机系统2包括多个风力涡轮机6，所述多个风力涡轮机中的每个能够操作以在转子22由风驱动时产生电力，风力涡轮机系统2包括局部控制器49，所述局部控制器能够操作以监测所述多个风力涡轮机6中的相应风力涡轮机的操作且向所述相应风力涡轮机发布命令以实现一组局部控制目标。在这个实施方式中，局部控制器49以多个局部控制模块50的形式被提供，所述多个局部控制模块被实施为相应计算装置，所述计算装置中的每个专门用于关联的风力涡轮机6。一个这种控制目标是监测转子速度和电力输出，且与局部存储的电力-速度关系曲线一致地控制桨距控制系统36和发电机32，所述电力-速度关系曲线特定用于具体的风力涡轮机6以确保在低于额定和高于额定操作状况期间从风中提取最大电力，如将在后文被更详细说明的那样。

虽然风力涡轮机6中的每个包括局部控制模块50，但是风力涡轮机系统2也包括供应监管功能以提供协调的控制策略的中央控制器51。在这个实施方式中，中央控制器51由中央控制模块52提供，所述中央控制模块是结合在分配单元40中的计算装置。在此，中央控制模块52定位在塔架4上，但是设想到的是其它位置将是被接受的。如将被说明的，中央控制模块52配置成监测风力系统2(即，风力涡轮机6和塔架4)的操作，且向所述多个风力涡轮机6提供中央控制命令以实现监管控制目标。

局部风力涡轮机控制

如已知的那样，可变速风力涡轮机通常在两种主要控制策略下操作：低于额定功率和高于额定功率，但是其它操作策略也是已知的。术语‘额定功率’在此在其被认可的常识下用于指风力涡轮机系统被额定或证实在连续操作下生产的电力输出。类似的，术语‘额定风速’的使用应该被理解为指产生风力涡轮机的额定功率的最低风速。

低于额定功率发生在切入速度与额定风速之间的风速处，通常在10m/s和17m/s之间。在这个操作区域中，局部控制模块50能够操作以控制转子速度以便最大化从风捕获的能量。这通过下述实现：控制转子速度以使得梢部速比处于最佳值，即6和7之间。为了控制转子速度，局部控制模块50设有用于控制发电机转矩以追踪命令的功率参考的设施，如将描述的那样。

高于额定的功率在风速已经增加到额定风速或已经超过额定风速时发生。在这种操作状况下，局部控制模块50的目标在于维持恒定输出功率。这通过下述实现：将发电机转矩或功率控制为基本恒定，但是改变调节转子平面中的合成阻力和升力的叶片的桨距角。这将负转矩传递到转子轴，由此确保旋转速度或转矩被保持低于设定阈值。

图4提供风力涡轮机6之一、且更特别的局部控制模块50的更详细的视图。为了实现低于额定功率和高于额定功率的控制目标，局部控制模块50包括速度控制装置54，所述速度控制装置能够操作以控制变流器系统34从而影响由发电机32施加在转子22上的转矩，而且能够操作以通过桨距控制系统36控制叶片24的变桨。

速度控制装置54接收多个控制输入，但是两个输入参数在此特别示出：由合适的转子速度感应器(未示出)提供的转子速度输入参数60、和由风力涡轮机系统2的较高级别的控制装置(例如，中央控制模块52)提供的所需功率输入参数62或“功率参考”。

速度控制装置54能够操作以通过下述控制发电机转矩：在低于额定功率操作状况期间将所需转矩信号T_DEM输出到变流器系统34，以最小化转子速度输入参数60和功率参考62之间的误差，且因此使产生的功率匹配功率参考62。类似的，在高于额定功率的操作状况下，速度控制装置54能够操作以将发电机转矩保持恒定，而且向桨距控制系统36提供控制输入以共同地调制转子22的所有三个叶片24的桨距角。桨距控制系统36从速度控制装置54接收在此示出为P_{COLL_DEM}的控制输入，且将所述控制输入转换成用于叶片24中的每个的桨距角调节值。桨距角调节值在此示出为P_{ADJ_1}、P_{ADJ_3}和P_{ADJ_3}，它们代表用于三叶片转子的值。这些控制输入被供给到控制用于相应叶片22的桨距的变桨致动器65。

此时应该注意到的是虽然桨距控制系统36在此已经描述为对于所有叶片实施单独的桨距调节，但是在其它实施方式中可能的情况是仅发送单一桨距调节信号，所述单一桨距调节信号仅能够共同地改变叶片桨距。

虽然在图3中仅描述风力涡轮机6之一，但是应该认识到的是为了本文讨论的目的风力涡轮机6中的每个能够被认为是相同的。

如将从上文讨论理解的，每个风力涡轮机6设有用于在宽范围的风速期间控制转子速度以优化系统发电的设施。然而，如将被说明的那样，风力涡轮机6的速度控制功能可以用于控制由风力涡轮机6施加在支撑臂构造10和塔架4上的力，由此用作减小这些结构的振荡的手段。

为此目的局部控制模块50包括减振控制装置64，所述减振控制装置如将被说明的那样与速度控制装置52协作，以经由发电机系统32和叶片桨距控制系统34将力施加到转子22中，从而抵消塔架的振荡。

减振功能可以在中央控制模块52和局部控制模块50之间拆分，中央控制模块经由合适的传感器组件监测支撑结构且确定抵消支撑结构的运动所需的减振输入。局部控制模块50从中央控制模块52接收控制命令且将减振命令转换成特定桨距控制和转矩控制输入。

在描述中央控制模块如何确定所需减振命令之前，首先将描述减振命令如何在风力涡轮机6内以局部级别实施。

在风力涡轮机处的激励控制

如能够在图4中看到的那样，减振控制装置64包括三个主要模块，所述三个主要模块是侧向运动转矩减振模块66、侧向运动桨距减振模块68、以及轴向运动桨距减振模块70。减振控制装置64也包括监管模块72，所述监管模块控制前述模块66、68、70中的每个的启动。应该注意到的是此时侧向运动桨距减振模块68不必处于风力涡轮机配置成仅做出共同桨距调节的实施方式中。

此时应该注意到虽然模块66、68、70已经被描述为分离的，但是这并非旨在将具体物理结构赋予模块。例如，模块可以是分离的固件单元、或模块可以是实施在共同处理平台上的单独功能软件单元。还应该注意到的是虽然模块66、68、70可以同时操作，但是所述模块也可适于分离地操作。例如，侧向运动转矩减振模块66旨在当在部分负载状况下、即在低于额定功率下操作时更高效，而侧向运动桨距减振模块68和轴向运动桨距减振模块70旨在当在全负载状况下、即处于或高于额定功率下操作时更高效。

侧向运动转矩减振模块66接收如侧向减振输入信号74，所述侧向减振输入信号从中央控制模块52提供给侧向运动转矩减振模块，如稍后将被说明的。响应于输入信号74，侧向运动转矩减振模块66能够操作以输出转矩偏移信号T_OFFSET，所述转矩偏移信号用于在求和点76处调制速度控制装置54的输出。调制的信号经由产生的转矩信号T_GEN被提供给变流器系统34，调制的信号也可以被称为调制的电力参考信号，调制的电力参考信号据此控制发电机32。因此在此对于发电机的‘功率控制’的引述能够被认为是与转矩控制同义。

侧向运动桨距减振模块68和轴向运动桨距减振模块70在这个实施方式中能够在高于额定功率操作状况期间操作且补充速度控制装置54的功能以将塔架的不同振荡模式减弱。这两个减振模块66、68经由桨距控制系统36一起操作以控制叶片的桨距，如现在将说明的那样。

轴向运动减振模块70的功能是将沿与转子轴线一致的方向的塔架振荡(即塔架的‘前后’振荡模式，如在图2中示出为M1)减弱。为了做到这一点，模块70从中央控制模块52接收如轴向减振信号78。

更详细的，轴向运动减振模块70计算引起转子向机舱施加抵消前后运动的力所需的共同桨距改变。因此，模块70输出共同桨距偏移值，共同桨距偏移值在求和点60处调制由速度控制装置22输出的共同桨距需求P_COLL信号。调制的共同桨距需求P_{COLL_DEM}然后被提供给桨距控制系统36。

相反的，侧向运动桨距减振模块68的功能是将沿横向于转子轴线的方向的塔架振荡(即塔架的‘侧向’运动，如在图2上由第二模式M2示出的那样)减弱。为了做到这一点，侧向运动桨距减振模块从也向侧向运动转矩减振模块66提供数据的中央控制模块52接收侧向减振信号74作为输入，而后计算叶片中的每个分别所需的桨距调节，且定期地使得转子施加与塔架的侧向运动相反的侧向力。模块68输出三个单独的桨距偏移值作为单独的命令信号，在此示出为P_{OFFSET_1}、P_{OFFSET_2}以及P_{OFFSET_3}。这些命令信号然后被供给到桨距控制系统36中。

如现在将从以上讨论中认识到的那样，桨距控制系统36接收来自速度控制装置54的调制的共同桨距需求P_{COLL_DEM}、而且接收来自侧向运动减振模块68的三个桨距偏移值P_{OFFSET_1}、P_{OFFSET_2}以及P_{OFFSET_3}。桨距控制系统36结合前述信号且向变桨致动器65输出三个单独的信号，以调节叶片中的每个的桨距角。因此，桨距调节角度值P_{ADJ_1}、P_{ADJ_2}、以及P_{ADJ_3}如上所述的那样由桨距控制系统36调制，以便被计入在来自侧向运动桨距调节模块66的偏移值P_{OFFSET_1}、P_{OFFSET_2}以及P_{OFFSET_3}中。桨距致动系统36因此依据由减振控制装置64确定的调节来控制风力涡轮机6的叶片。

以上讨论已经说明减振控制装置40的下述功能：调制发电机所需转矩以及叶片的桨距以产生轴向力和侧向力。因此将认识到的是，在风力涡轮机6的相应风力涡轮机上的减振控制装置40能够受控以实现各种效果。例如，风力涡轮机的减振控制装置可以受控以在塔架上产生抵消塔架摇摆的轴向力，由此减小在塔架上的应力。同样，减振控制装置可以受控以在支撑臂14安装到塔架4的偏航单元12上产生扭曲，即，塔架的右手侧上的风力涡轮机可以受控以产生沿一个方向的轴向力，且塔架4的左手侧上的风力涡轮机可以受控以产生沿相反方向的轴向力。这可以用于协助支撑臂围绕塔架的偏航。

主动减振的中央控制

以上讨论已经集中在各个风力涡轮机6如何被相应局部控制模块50且更具体的减振控制装置54控制以施加可以用于抵消风力涡轮机6和塔架4的振荡模式的轴向力和侧向力。中央控制模块52负责监测塔架4和支撑臂构造10的运动且确定在风力涡轮机6中的每个处需要什么减振输入以抵消检测到的振荡。

图5示出能够操作以监测塔架的振荡且向各个风力涡轮机提供合适的减振控制命令的中央控制模块52的实施方式。

中央控制模块(CCM)52包括模态振型确定模块80，所述模态振型确定模块在I/O接口82处接收与塔架4的振荡相关的输入数据。例如，塔架可以配有振动检测器，所述振动检测器的形式为配置成测量塔架的振动幅度和振动频率的各种传感器系统。传感器系统可以包括例如定位在塔架结构上的合适点处的一组一个或多个加速计、或直接测量偏转的一组一个或多个负载传感器(例如基于光学的应变仪或电子应变仪类型)。在技术人员的能力内可以选择适当的传感器以用于正在处理的振动检测任务。

模态振型确定模块80处理数据以确定如图2所示的模态振型M1、M2且M3的幅度和频率。将会认识到的是可能存在其它更复杂的振动模式，但是这篇说明书为了易于理解已经被简化。

一旦已经确定在预先设定模态振型下的振荡的幅度和频率，模态振型确定模块80就将信息传到相应模态振型补偿模块84、86、88中，相应模态振型补偿模块包括用于已知模态振型M1、M2以及M3中的每个的一个模块。

模态振型补偿模块84、86、88然后将数据传到减振命令模块。在此，存在两组减振命令模块。第一组减振命令模块90a-90d从M1模态振型补偿模块和M3模态振型补偿模块接收数据输入，而第二组减振命令模块92a-92d从M2模态振型补偿模块88接收数据输入。

第一组减振命令模块90a-90d能够操作以：接收与M1和M3模态振型中的振荡的频率和幅度相关的数据，即，风力涡轮机的轴向摇摆以及塔架4围绕其轴线偏航的方式；且确定适当的第一减振控制命令74以作为输入信号74发送到风力涡轮机6中的每个。如上所述，第一减振控制命令74由在每个相应局部控制模块50处的减振控制装置的轴向运动桨距减振模块70接收，第一减振控制命令引起桨距角在桨距控制系统36处共同地改变。

第二组减振命令模块92a-92b能够操作以：接收与M2模态振型中的振荡的频率和幅度相关的数据，即，塔架4的侧向运动；且确定适当的第二减振控制命令以作为输入信号78发送到风力涡轮机6中的每个。如上文讨论的那样，第二减振控制命令由在局部控制模块50中的每个处的侧向运动转矩减振模块66和侧向运动桨距减振模块68接收。侧向运动转矩减振模块66然后对在变流器系统34处提供的转矩需求做出合适的调节，且侧向运动桨距减振模块68对叶片桨距做出必要的周期性调节以产生抵消测量到的振荡的在风力涡轮机6处的合适的侧向力。

上文描述的过程被提出为连续的过程，因为支撑结构的振动被持续监测且合适的主动减振控制措施由各个风力涡轮机6采取以减小振动。然而，应该注意到的是适当的阈值可以被放置就位，如果振荡太大以至于将不足以使振动减弱到被接受的级别、和/或振动已经处于某一级别太长时间段，则所述阈值将触发。在这种情况下，阈值的触发可能引起风力涡轮机中的一个或多个的速度改变或风力涡轮机可能关闭。这例如可能在中高风情况下发生。适当的阈值也可以被实施以确保在结构的振荡没高到足以要求减振的情况下，减振不被执行。

技术人员将认识到的是在不偏离由权利要求限定的本发明的概念的情况下可以对上述特定实施方式做出修改。

例如，虽然在图3的实施方式中局部控制单元50被示出为定位在风力涡轮机6的机舱23内，但是情况并非必须如此，且设想到的是局部控制单元被安装在不同位置中的实施方式，例如局部控制单元被安装在接近于支撑结构4的支撑臂13上。这可以将局部控制单元50提供在更方便的位置以用于维修通道。

结构关联的模型可以被实施到局部控制装置、中央控制装置中、或以分布的方式被实施。结构模型可以有利的是动态模型以将下述考虑在内：在一个风力涡轮机模块处的致动可能由于风力涡轮机模块经由支撑结构耦连而影响其它风力涡轮机模块。

在一实施方式中，用于一个风力涡轮机的减振控制命令将用于另一风力涡轮机的至少一个减振控制命令考虑在内。一个风力涡轮机与任何其它风力涡轮机的减振命令之间的关联可以由结构模型定义。

例如，将较低一对风力涡轮机的振动减弱可能引发较高一对风力涡轮机的振动。这可以通过基于由结构模型定义的预期关联也产生用于较高一对风力涡轮机的减振命令而被避免。

同样应该认识到的是，虽然示出的实施方式包括安装到支撑结构的四个风力涡轮机，但是本发明的主动减振系统可以应用到具有多于四个风力涡轮机的风力涡轮机系统。而且，设想到的是风力涡轮机没有像在示出的实施方式中那样两组成对、而且不同地设置且并非必然具有共平面关系的实施方式。

在上述风力涡轮机系统2中，中央控制单元52能够操作以确定第一、第二和第三模态振型中的振动频率和振动幅度。应该注意到的是在此已经仅通过示例使用这些模态振型，且可以存在其它可能更复杂的模态振型。因此，中央控制模块52也可以适于计算抵消在这些更复杂的模态振型中测量到的振动所需的补偿。

Claims (11)

1.一种风力涡轮机系统，包括：

共同地安装到包括塔架的同一支撑结构上的多个风力涡轮机，其中，所述多个风力涡轮机中的每个包括：

转子；

由所述转子驱动的发电系统；以及

桨距控制系统和局部控制器，所述局部控制器配置成控制由所述发电系统产生的电力，

其中所述风力涡轮机系统还包括中央控制器，所述中央控制器配置成：

接收用于所述支撑结构的测量到的振动的振动数据；以及

确定用于所述多个风力涡轮机中的至少一个风力涡轮机的减振控制命令；

其中，所述多个风力涡轮机中的每个还包括与所述中央控制器通信耦连的减振控制器，所述减振控制器配置成：

接收所述减振控制命令；以及

向所述桨距控制系统和所述局部控制器中的一者或两者施加减振控制输入，以抵消所述支撑结构的测量到的振动。

2.根据权利要求1所述的风力涡轮机系统，其中，所述多个风力涡轮机中的一个或多个配置成控制相应的发电系统以减弱塔架的在横向于风向的方向上的侧向振动。

3.根据权利要求1所述的风力涡轮机系统，其中，所述多个风力涡轮机中的每个还包括连接到所述转子的相应的多个叶片，以及

其中，所述多个风力涡轮机中的一个或多个配置成共同地控制相应的多个叶片的桨距，以减弱所述塔架的在基本与风向一致的方向上的振动。

4.根据权利要求1所述的风力涡轮机系统，其中，所述多个风力涡轮机中的每个还包括连接到所述转子的相应的多个叶片，以及

其中，所述多个风力涡轮机中的一个或多个配置成周期性地控制相应的多个叶片的桨距，以减弱所述塔架的在横向于风向的方向上的振动。

5.根据权利要求1所述的风力涡轮机系统，其中，所述多个风力涡轮机中的每个由所述同一支撑结构的支撑臂耦连到塔架，

其中，所述多个风力涡轮机中的每个与所述塔架隔开，以及

其中，所述多个风力涡轮机中的一个或多个配置成控制施加到所述支撑臂的偏航力。

6.根据权利要求1所述的风力涡轮机系统，其中，所述多个风力涡轮机根据多个组受控，

其中，所述多个组中的第一组中的一个或多个第一风力涡轮机定位在所述塔架的第一侧上，并且受控以产生沿所述一个或多个第一风力涡轮机的相应转子轴线的力，以及

其中，所述多个组中的第二组中的一个或多个第二风力涡轮机定位在所述塔架的与第一侧相反 的第二侧上，并且受控以产生沿所述一个或多个第二风力涡轮机的相应转子轴线的力，所述力小于由所述一个或多个第一风力涡轮机产生的力或与之相反。

7.根据权利要求1所述的风力涡轮机系统，还包括：

振动检测传感器，其定位在所述支撑结构上，并且配置成向所述中央控制器提供所述振动数据。

8.根据权利要求7所述的风力涡轮机系统，其中，所述振动检测传感器包括以下中的一者或两者：(i)一组一个或多个加速计，以及(ii)一组一个或多个负载传感器。

9.根据权利要求1所述的风力涡轮机系统，其中，减振控制器还配置成：

基于(i)所述减振控制命令以及(ii)所述多个风力涡轮机中的不同风力涡轮机之间的一个或多个结构关联产生所述减振控制输入，

其中所述一个或多个结构关联描述控制所述多个风力涡轮机中的一个在所述多个风力涡轮机中的一个或多个其它风力涡轮机上的效果。

10.根据权利要求9所述的风力涡轮机系统，其中，所述一个或多个结构关联由风力涡轮机系统的动态模型定义。

11.一种操作风力涡轮机系统的方法，所述风力涡轮机系统包括共同地安装到同一支撑结构的多个风力涡轮机，所述支撑结构包括塔架，

其中，所述多个风力涡轮机中的每个包括转子、由转子驱动的发电系统、以及桨距控制系统和局部控制器中的一者或两者，所述局部控制器配置成控制由发电系统产生的电力，

其中，所述方法包括：

在与所述多个风力涡轮机通信耦连的中央控制器处接收用于所述支撑结构的测量到的振动的振动数据；

基于接收的振动数据，确定用于所述多个风力涡轮机中的至少一个第一风力涡轮机的减振控制命令；以及

使用所述第一风力涡轮机的减振控制器并且基于所述减振控制命令，对所述桨距控制系统和所述局部控制器中的一者或两者施加第一减振控制输入，以抵消所述支撑结构的测量到的振动。