CN108368828A - 用于变桨风力涡轮机叶片的变桨控制系统 - Google Patents

用于变桨风力涡轮机叶片的变桨控制系统 Download PDF

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Abstract

提供了用一种于控制变桨力系统(220)的变桨控制系统(210)，所述变桨力系统用于变桨风力涡轮机(100)的叶片(103)，所述变桨控制系统(210)被布置为在激发时间点处启动(682)辅助变桨力子系统(224)，其中，主变桨力足以将所述叶片(103)变桨成目标桨距值。其优点可以是可以改善目标桨距值的追踪并且减小变桨力系统(220)上的影响。在各方面中，还提出了一种液压变桨系统(206)、风力涡轮机(100)、方法和计算机程序产品。

Description

用于变桨风力涡轮机叶片的变桨控制系统
技术领域
本发明涉及一种变桨控制系统，并且更具体地涉及一种用于控制变桨力系统的变桨控制系统，所述变桨力系统用于变桨风力涡轮机的叶片，以及相应的方法和计算机程序产品。
背景技术
在风力涡轮机中，使用变桨系统来控制转子叶片的桨距角以便优化风能生产并且确保当强风吹动时转子叶片不承受过大的负载。
WO2013/079071A1涉及一种液压变桨系统，用于借助于液压流体使具有轮毂的风力涡轮机的叶片变桨。
WO2015/014367A1公开了一种用于风力涡轮机的变桨控制系统的操作的流体控制系统的类型，该类型包括通过至少一个液压致动器驱动至少一个转子叶片的变桨系统。
改进的变桨控制系统将是有利的，并且特别是变桨控制系统，该变桨控制系统可以实现减小施加在受控变桨力系统上的力，这因此能够减小变桨力系统上的磨损和使用寿命的影响。
发明内容
可以将本发明的目的看作是提供一种用于控制用于变桨风力涡轮机的叶片的变桨力系统的变桨控制系统以及可以产生上述优点的相应的方法和计算机程序产品。
本发明的另一个目的是提供现有技术的替代方案。
根据第一方面，本发明涉及一种用于控制变桨力系统的变桨控制系统，诸如所述变桨力系统是用于变桨风力涡轮机的叶片的电力或液压变桨力系统，所述变桨控制系统被布置为：
-控制变桨力系统的主变桨力子系统，主变桨力子系统能够向叶片施加主变桨力，
-控制变桨力系统的辅助变桨力子系统，辅助变桨力子系统能够向叶片施加除主变桨力之外的辅助变桨力，
其中，在决定模式中的所述变桨控制系统被布置为：
-决定，例如在决定时间点(tdec)处决定，是否启动辅助变桨力子系统并将辅助变桨力施加到叶片，
-如果决定启动所述辅助变桨力子系统并将所述辅助变桨力施加到所述叶片，则启动所述辅助变桨力子系统用于施加所述辅助变桨力到所述叶片，其中，所述启动在激发时间点(ti)被激发，其中，主变桨力足以将叶片变桨成对应于激发时间点的目标桨距值。
可以认为，本发明人认识到，在某些情况下，例如在相对较大的风力涡轮机中安装的容量相对较低的液压变桨力系统中，可能经常需要辅助变桨力，这可能需要：
-泵必须更加努力地工作以保持液压流体压力(由于大部分流动被送到低压箱而不是被再循环)，
-由于疲劳影响不再可以忽略，变桨活塞的使用寿命缩短，
-由于辅助变桨力子系统在主变桨力系统不足以及目标桨距值和实际值之间的大差异已经实现的时间点被启动，所以变桨跟踪性能降低。
本方面的优点可以在于，当所需的变桨力相对于可用主变桨力相对较低时施加辅助变桨力子系统时，可以改善跟踪并且可以减小变桨力系统上的影响(特别是相对于直到主变桨力不足以变桨叶片变为目标桨距值时辅助变桨力子系统才被施加的情况)。在带有活塞的液压变桨力系统的情况下，可能会减小活塞上的影响。另一个可能的优点也可能是它能够在相对较大的风力涡轮机中具有或安装具有相对低容量的变桨力系统。
主和辅助变桨力子系统中的每一个可以是独立变桨力系统或者一个单个变桨力系统的部分或者单个变桨力系统中的装置。
“辅助变桨力”可以理解为可以施加的除了主变桨力之外的力。辅助变桨力可以使得提供对变桨力的增加或“增强”，并且辅助变桨力子系统因此可以提供至少暂时增加变桨力的功能。“辅助变桨力”可以互换地称为“增强”或“增强力”。
“控制主或辅助变桨力子系统”可以被理解为控制，例如，通过向致动器发送控制信号(例如，控制液压变桨力系统中的阀的致动)，分别由主或辅助变桨力子系统而施加的主变桨力。
“决定是否启动辅助变桨力子系统并将辅助变桨力施加到叶片”可以理解为控制系统被设置为接收一个或多个变桨输入参数，并且其中，决定基于一个或多个变桨输入参数。决定可以通过包含在变桨控制系统内的处理器来实现，该处理器执行决定算法。可以理解的是，决定发生的时间点一般可以称为“决定时间点(tdec)”。
“其中，在激发时间点(ti)处激发启动”可以理解为时间点，其中，激发启动一般可以称为“激发时间点(ti)”。
“目标桨距值”理解为变桨控制系统在实践中旨在达到的理论桨距值，并且可以将该目标桨距值输入到变桨控制系统中或者由变桨控制系统计算出。一般可以理解的是，桨距值可以指风力涡轮机的单独转子叶片的桨距值，在这种情况下，在任何给定时间点的目标桨距值是在相应的时间点所述转子叶片的期望达到的桨距角。
“主变桨力足以将叶片变桨到目标桨距值”可以被理解为可由主变桨力子系统提供的可用力等于或大于变桨叶片入到目标桨距值(例如期望桨距值)的所需力。
根据本发明的一个实施方式，该决定包括：
-估计，如在某个决定时间点(tdec)进行估计，
是否
·在未来时间点(tf)处的用于将叶片变桨成对应于未来时间点的目标桨距值所需的变桨力
超过
·决定模式力阈。
该实施方式的优点可以是，它能够在需要启动辅助变桨力之前启动辅助变桨力(如由所需的变桨力是否超过决定模式力阈而确定)，这又可以使得变桨力系统上的影响更平滑。在液压变桨力系统的情况下，这可以减小活塞寿命影响。
该实施方式可以被视为用于辅助变桨力的预测性启动方法，其中，变桨控制系统可以基于关于未来值的估计或预测来启动辅助变桨力系统，特别是在未来时间点处的所需的变桨力。
应该理解的是，未来时间点(tf)比决定时间点(tdec)晚，诸如，激发时间点是在决定时间点处或之后并且在未来时间点之前但不包括未来时间点的范围内，即数学描述的区域ti∈[tdec；tf[。
“决定模式力阈”可以被理解为相对于估计的可用未来主变桨力的阈值，其中，未来主变桨力可以是未来时间点处的估计的可用主变桨力。
在一个实施方式中，估计的可用未来主变桨力可以简单地设定为主变桨力子系统的最大容量。在更高级的实施方式中，可以考虑进一步的因素，例如在直到未来时间点之前的一段时间内对主变桨力的被估计的需求，这可能减小在未来时间点处相对于主变桨力子系统的最大容量的主变桨力子系统的容量。
然后，根据该实施方式的变桨控制系统可以被布置为：
-如果满足以下条件，则启动辅助变桨力系统，用于将辅助变桨力施加到叶片，
·在未来时间点(tf)处将叶片变桨入到未来目标桨距值所需的变桨力，
超过
·决定模式力阈。
在第二方面，本发明涉及一种用于变桨风力涡轮机叶片的液压变桨系统，该液压变桨系统包括：
-作为液压变桨力系统的变桨力系统，包括：
·主变桨力子系统，所述主变桨力子系统能够向叶片施加主变桨力，
·变桨力系统的辅助变桨力子系统，所述辅助变桨力子系统能够向叶片施加除主变桨力之外的辅助变桨力，以及
-根据第一方面的布置为用于控制变桨力系统的变桨控制系统。
在第三方面，本发明涉及包括根据第一方面的变桨控制系统或根据第二方面的液压变桨系统的风力涡轮机。
在第四方面，本发明涉及一种用于控制变桨力系统的方法，该方法包括：
-决定，诸如在决定时间点(tdec)处决定，是否启动辅助变桨力子系统并将辅助变桨力施加到风力涡轮发电机的叶片，所述辅助变桨力子系统能够向叶片施加除了主变桨力之外的辅助变桨力，
-如果决定启动所述辅助变桨力子系统并将所述辅助变桨力施加到所述叶片，则启动所述辅助变桨力子系统用于将所述辅助变桨力施加到所述叶片，其中，所述启动在激发时间点(ti)被激发，其中，主变桨力足以将叶片变桨成对应于激发时间点的目标桨距值。
在第五方面，本发明涉及具有指令的计算机程序产品，所述指令在被执行时使计算设备或计算系统(诸如根据第一方面的变桨控制系统)执行根据第四方面的方法。
参考以下结合附图考虑的详细描述，将更容易理解许多伴随的特征，因为相同的特征将变得更好理解。正如对技术人员明显的那样，优选的特征可以适当地组合，并且可以与本发明的任何方面组合。
附图说明
图1示出了风力涡轮机，
图2显示了液压变桨系统的示意图，
图3-4示出了具有响应模式中的变桨控制系统的风力涡轮机中的辅助变桨力子系统的启动的一种可能的极坐标图，
图5显示了用于变桨控制系统的状态图，
图6示出了根据一个实施方式的方法的流程图。
具体实施方式
现在将更详细地解释本发明。虽然本发明容许各种修改和替代形式，但是已经通过示例公开了具体实施方式。然而，应该理解的是，本发明并非意在限于所公开的特定形式。相反，本发明将覆盖落入由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和替代方案。
图1示出包括塔架101和具有至少一个转子叶片103(例如三个叶片)的转子102的风力涡轮机100(其也可以被称为风力涡轮发电机(WTG))。转子连接到舱104，所述舱安装在塔架101的顶部并适于驱动位于舱内的发电机。转子102通过风的作用可旋转。风引起的转子叶片103的旋转能量经由轴传递到发电机。因此，风力涡轮机100能够借助转子叶片将风的动能转换成机械能，并且随后，借助于发电机转换成电力。发电机可以包括用于将发电机AC功率转换成DC功率的功率转换器和用于将DC功率转换成将被注入到公用网络的AC功率的功率逆变器。发电机是可控的以生产对应于功率请求的功率。
叶片103可以变桨以改变叶片的空气动力特性，例如，以最大化风能的吸收并且确保当吹强风时转子叶片不承受过大的负载。叶片由具有变桨力系统的变桨系统而变桨，所述变桨力系统由变桨控制系统而控制，其中，变桨力系统包括用于取决于来自变桨控制系统的变桨请求而变桨叶片的致动器。
图2示出用于变桨风力涡轮机100的叶片103的液压变桨系统206的示意图，该液压变桨系统206包括：
-作为液压变桨力系统的变桨力系统220，其包括：
·主变桨力子系统222、226、230，所述主变桨力子系统能够将主变桨力施加到叶片103，
·变桨力系统220的辅助变桨力子系统224，所述辅助变桨力子系统能够向叶片103施加除了主变桨力之外的辅助变桨力，并且
-根据第一方面的变桨控制系统210，其被布置为控制变桨力系统220。
所述变桨力系统还包括：
-用于调节叶片的桨距角的液压缸230，该液压缸包括：
·在液压缸中可运动的变桨活塞231，
·第一端口233，其将液压缸的内侧与液压缸的外侧流体地连接并且布置在相对于变桨活塞的第一侧232上；以及
·第二端口235，其将液压缸的内侧与液压缸的外侧流体地连接并且布置在相对于变桨活塞的第二侧234上；以及
-箱228(其也可以被称为储集体或液压储集体)，
-蓄能器229，
-诸如油泵之类的泵226，其布置成用于将液压流体从箱泵送到与箱相反的泵侧，例如到蓄能器229，使得与箱相反的泵侧的压力高于箱内的压力，
-诸如比例阀之类的主阀222，其在打开时将第一端口233流体地连接至与箱相反的泵侧，例如到蓄能器229，以及
-辅助阀224，其在打开时将第二端口235流体地连接到箱228，
其中：
-主变桨力子系统包括主阀222，并且其中，控制主变桨力子系统包括控制主阀，并且，
-辅助变桨力子系统包括辅助阀224，并且其中，控制辅助变桨力子系统包括控制辅助阀，并且其中，启动辅助变桨力子系统包括打开辅助阀。
要注意的是，“向叶片施加变桨力”可以由以下方式实现：在液压变桨力系统中通过具有跨越活塞231的压力差，使得活塞运动并由此改变桨距角。当向外变桨时，主变桨力可以经由活塞231的第一侧232(其也可以被称为“a侧”)上的压力增加而生成。当向外变桨时，辅助变桨力可以经由活塞231的第二侧234(其也可以被称为“b侧”)上的压力减小而生成。
“主变桨力子系统”可以被视为包括泵226、主阀222和变桨缸230。通过使用泵226在与主阀222流体地连接的泵侧生成比在流体地连接到箱228的一侧更高的压力，主变桨力可以通过以下方式而施加：打开或已经打开主阀222，使得将与箱228相反的泵侧与第一端口233流体地连接，诸如流体地连接蓄能器与第一端口233。因此，主变桨力可以被看作通过增加(相对于时间)在活塞的第一侧232(a侧)上的压力而生成的变桨力。
“辅助变桨力子系统”可以被视为包括辅助阀224，该辅助阀可以是三通阀，其具有流体地连接到第二端口235的入口，和在非作动状态流体连接到与箱相反的泵侧(例如连接到蓄能器)且在作动状态流体连接到箱228的出口。由于箱228中的压力低于与箱228相反的泵226侧上的压力，因此辅助变桨力可以被看作通过减小(相对于时间)活塞的第二侧234(b侧)上的压力而生成的变桨力。
空心箭头(例如箭头238)指示液压流体的流动方向。
缸230可以是差分面积缸，其中，面向第一侧232的变桨活塞231的面积可以不同，诸如比面向第二侧234的面积更大，例如由于放置在第二侧的活塞杆237。
例如在具有大容量的泵的实施方式中，可省去蓄能器。当在本申请中提及“蓄能器”时，应理解的是，在没有蓄能器的实施方式中，这可以与以下互换：“面向主阀222的泵226侧，即与泵228相反的泵226侧。
粗灰线(在液压变桨力系统220中)表示液压线。较细的黑色箭头表示信号的传输，例如电气通信。
本申请着重于与向外变桨有关的问题(相应于如图2中由粗实心箭头236指示的从左向右运动活塞)，并且因此图2中仅包括用于向外运动活塞的配置，即，用于在图中将活塞从左向右运动。液压变桨系统可以进一步包括用于实现相反方向的变桨的相关部件和装置，但是为了简单起见，这些已经被排除在本图之外。
主变桨力
图2示出处于活动状态的辅助阀224，其中，第二端口235经由辅助阀224流体地连接到(低压)箱228。然而，辅助控制器214也可以控制辅助阀并将其设定在非活动状态中，其中，变桨缸230的第二侧234与蓄能器229流体地连接(如图2中经由辅助阀224与蓄能器229之间的虚线流体地连接所示)。然后，如果主控制器212看到目标桨距值(期望变桨位置)和实际位置之间的差异，则它向主阀222发送主信号213以增加流向变桨缸230的第一侧232(a侧)的流动。这增加了活塞的第一侧232上的压力，并因此增加了跨越活塞的压力差，并因此沿向外方向(从图2中的从左到右)施加主变桨力。该流动被重新循环以保存来自泵的油流动，即，三通辅助阀224被布置在该非活动状态，使得第二端口235流体地连接到蓄能器229。能量从变桨力系统220中取出以运动活塞231，使得蓄能器229中的压力下降。如果蓄能器229的压力水平低于一定水平(蓄能器阈)，则泵226开始并使蓄能器229中的压力回到较高的预定水平(蓄能器阈或更高)。
由油施加的压力转换成向外推动活塞231的力。为了运动活塞231，压力生成的力必须大于在另一方向上作用的外力。对于风力涡轮机中的变桨系统，这些外力来自空气动力学(推动叶片103的风)、重力以及其他诸如高水平摩擦(例如，某些绝对角桨距值与高水平的摩擦相关联)。在某些情况下，由压力施加的力不足以克服外力。在极端情况下，能够向外变桨可能是有益的，由于变桨系统无法向外变桨可能危及风力涡轮机安全。
然而，主变桨力可能不足以克服外力，并且在这种(这些)情况下，辅助变桨力子系统将有利于增加跨越活塞231的压力差(至少暂时)以能够使叶片103向外变桨并降低外力，并控制涡轮机的安全。
辅助变桨力
为了提高跨越活塞的压力差(至少暂时地，例如短时间，例如0.5秒)，可以通过启动辅助阀224将第二端口235直接重新引导至(低压)箱228。如果辅助控制器214将辅助信号215(诸如PFB致动信号)作为输出提供给辅助阀224(导致辅助阀被启动)，则辅助阀的启动可以发生。这可以降低变桨缸的第二侧234中的压力，并且给与跨越活塞231显著更高的压力差。这因此可以用作“增强”，并且该选项(启动辅助变桨力子系统，例如启动辅助阀)可以确保风力涡轮机叶片103总是能够相对于风向外变桨并由此减少结构负载。
无论何时启动辅助阀，跨越活塞231的压力差可能几乎立即增加，这可能会对活塞231造成一定的使用寿命减少，特别是如果不根据本发明进行的话。
响应模式
在响应模式中，当跨越主阀222的压力差较低时(意味着没有更多的压力施加于液压缸)，辅助变桨力系统(其可称为“变桨力增强”(PFB))被启动)，并且到比例阀的主信号213高(在特定阈以上)。后者(主信号213为高)表明主控制器212正在请求更多的力来使叶片进一步向外变桨。然后辅助阀可以保持打开对于预定的持续时间(例如0.5秒)。如果启动条件仍然是活动的，则阀保持打开的时间更长。在大多数情况下，0.5秒的增强足以让变桨进行。
跨越主阀222的压力差可以通过辅助控制器经由压力差信号245而获得，该压力差信号基于来自蓄能器压力传感器240的蓄能器压力信号241和来自a侧压力传感器242的a侧压力信号243而生成。
决定模式
在决定模式中，可以在主变桨力实际上足以达到目标桨距值的时间点取得并执行是否启动PFB的启动决定。该决定可以基于关于未来所需的变桨力的预测(所述预测可选地基于历史数据，诸如短时间历史数据)。
该决定尤其可以基于转子的方位角和给定时间窗内的致动频率。
图3示出了根据发明人所做的观察，可以在具有响应模式中的变桨控制系统的风力涡轮机中观察到的辅助变桨力子系统的启动的极坐标图。它显示了风力涡轮机的叶片的PFB启动率作为方位角的函数。方位角和启动之间有明确的相关性。所有的启动都是90度左右(对于其他两个叶片也是如此)，即，当叶片从指向垂直向下过来，并且已经运动了四分之一圈并且然后处于基本水平位置时，发生所有PFB启动。
图4示出了类似于图3的曲线图，尽管为相同风力涡轮机的另一个叶片。根据发明人所做的观察，风力涡轮机的最后一个叶片可以展现类似的数据。
调查启动率增加的原因表明，致动与方位角高度相关，当推力高时(风速在额定值附近)时非常显着。在某些情况下，当叶片水平并向上(90度)时，PFB启动。也就是说，当变桨系统抵抗大的推力和重力时。
在一个实施方式中，根据请求保护的任一项前述方案的变桨控制系统210，其中，所述变桨控制系统布置成：
-接收一个或多个变桨输入参数208，
并且其中，所述决定基于所述一个或多个变桨输入参数，并且其中，所述一个或多个变桨输入参数包括以下中的一个或多个：
-转子的方位角，例如其中，当方位角在预定的方位角区间内(例如80-100度，例如85-95度)时发生启动，
-叶片103的桨距角，
-传感器值，诸如从传感器获得的值，诸如安装在叶片103上或与叶片103连接并布置成测量施加在叶片103上或叶片103内的力传感器，
-推力值。
特别地，当转子处于限定的方位角区间内时，例如85度至95度，PFB启动可以发生。这将使得高压力差以比在高力情况下耦合的方式更加温和的方式耦合。
当提及转子的方位角时，可以理解的是，其为对于给定的叶片的转子的方位角，其中，方位角是围绕与叶片平面正交的轴的角，并且方位角0度对应于叶片处于垂直位置并指向下方，并且90度的角对应于叶片已经运动了一定角距离，其对应于至水平位置的旋转方向上的四分之一圈。
在一个实施方式中，一个或多个变桨输入参数208包括：
-推力值，和
-转子的方位角，诸如其中，在时间区间的起始处的激发时间点(ti)处辅助变桨力系统启动，在该时间区间期间
·方位角在方位区间内，和
·推力值高于推力阈，
并且其中，辅助变桨力系统保持被启动直到时间区间结束。
在一个实施方式中，一个或多个变桨输入参数包括：
-推力值，和
-转子的方位角。
启动的方位角也可以在响应(正常)模式下被监测。如果所确定的方位角的方差低于某个阈，则意味着到决定模式的过渡将是相关的，并且方位角阈可以从观测中确定。另一方面，大的方差会视决定模式出局。
在一个实施方式中，变桨控制系统被布置成在多个模式550、560、570中的任何一个中操作，其中，多个模式包括
-决定模式560，以及
-一个或多个其他模式550、570，其中，一个或多个其他模式中的每一个相对于决定模式是不同的，诸如其中，辅助变桨力子系统根据不同标准和/或在不同时间点被触发。
具有多种模式可以使得能够在不同模式之间进行选择，从而根据情况，可以选择在给定时间点比决定模式更优化的模式。
变桨控制系统可以被布置为：
-确定在多个模式550、560、570中的哪个模式中操作。
通过允许变桨控制系统本身来确定模式，可以实现自包含的和自动化的系统。
在一个实施方式中，根据请求保护的任一项前述方案的变桨控制系统210，其中，所述一个或多个其他模式包括响应550模式，其中，所述变桨控制系统被布置为：
-在确定时间点(tdet)确定是否
·用于将叶片变桨到对应于确定时间点的目标桨距值所需的变桨力
超过
·响应模式力阈，诸如相对于可用主变桨力阈，诸如如果所需的变桨力超过可用主变桨力而超过响应模式力阈，
-满足以下条件，则启动辅助变桨力子系统224用于将辅助变桨力施加到叶片103
·用于将叶片变桨到对应于确定时间点(tdet)的目标桨距值所需的变桨力
超过
·响应模式力阈，
其中，所述启动在开端时间点(tc)处激发，其中，所述主变桨力不足以将所述叶片变桨到对应于所述开端时间点(tc)的目标桨距值。
一种可能的监测所需的变桨力是否超过响应模式阈(诸如可用主变桨力)的方式，可以通过观察主信号和变桨误差(目标桨距值与实际值之间的差异)来实现。如果我们在阀完全打开的情况下无法跟随变桨参考(即，大的变桨误差，尽管主阀信号较大，即，即使主变桨力以最大程度施加，系统也无法合适地跟踪)，我们检测到问题，其形式为(用于跟踪的)所需的变桨力超过可用主变桨力。
检测所需的变桨力是否超过响应模式阈的另一可能方式可以包括确定是否：
-跨越泵的压力差低于某个阈(即，主变桨力在很大程度上被利用，例如达到最大程度)，
和
-对阀的控制信号高于某个阈(即，存在跟踪误差，其需要更多变桨力)。
在一个实施方式中，如果在先前的触发时间量内满足以下条件，入到决定模式560的过渡558、579(诸如从响应模式550)被触发：
-启动辅助变桨力子系统224已经发生的次数
超过
-进入触发阈。
在一个实施方式中，如果满足以下条件，则从决定模式560到另一模式570的过渡568被触发：
-在过渡558、579进入决定模式560之后已经经过了触发时间量，
或者如果在先前的触发时间量内：
-启动辅助变桨力子系统224已经发生的次数
超过
-退出触发阈，如一小时内10次。
在一个实施方式中，一个或多个其他模式包括过渡模式570，其中，
-从决定模式560到响应模式550的过渡568、578经由过渡模式570进行，和，
其中，当处于过渡模式570时，变桨控制系统210被布置为
-将模式从过渡模式570改变为多个模式550、560中的任何一个，诸如入到响应模式550和决定模式560中的一个。
图5是用于变桨控制系统的状态图。在正常操作下的变桨控制处于响应(正常)模式。
在响应模式550中，可以监测PFB致动率(或频率)556，并且辅助控制器214可以取压力差信号245(诸如表示跨越主阀222的压降的所述压力差信号)和主信号213(诸如比例阀电压)作为输入，并且如果满足某些条件，则将辅助信号215(诸如PFB致动信号)作为输出提供给辅助阀224(引起辅助阀被启动)。
如果PFB启动率(即，某时间段内的PFB启动的次数)超过进入阈，则触发从响应模式550入到决定模式560的过渡558，诸如以避免“吃掉”活塞231的使用寿命。
这可以实现辅助变桨力子系统的许多致动(例如对于每个叶片)。变桨控制系统然后可以保持在决定模式中，即使在不再需要这之后。在决定模式560中，PFB启动率和/或入到决定模式以来的时间段可以被监测，如方框566所指示，并且辅助控制器214可以取一个或多个变桨输入参数208(诸如方位角)作为输入，并且如果满足某些条件，则将辅助信号215(诸如PFB致动信号)作为输出提供给辅助阀224(引起辅助阀被启动)。
为了确定何时退出决定模式，可以采取试错法。在PFB启动率高于退出触发阈(例如一小时内10次)的情况下，从决定模式560入到过渡模式570的过渡568被触发。或者，在入到到决定模式560以来已经经过预定的时间段的情况下，从决定模式560入到过渡模式570的过渡568被触发。
过渡模式570类似于响应模式，除了在过渡模式570中，变桨控制系统210监测PFB启动率(根据类似于响应模式的方案被触发)是否超过阈(诸如低阈)，例如每分钟10次。如果是，则决定模式被(重新)进入579。如果不是，则系统被设定回578到响应(正常)模式(例如，在数圈之后或者在进入568到过渡模式570之后经过一段时间之后)，并且系统在进入到决定模式560之前必须再次暴露于高启动率。
图6示出了用于控制变桨力系统220的方法的流程图，该方法包括：
-决定680，诸如在决定时间点(tdec)处决定，是否启动辅助变桨力子系统224并将辅助变桨力施加到风力涡轮机100的叶片103，所述辅助变桨力子系统是能够向叶片施加除了主变桨力之外的辅助变桨力，
-如果决定启动辅助变桨力子系统并向叶片103施加辅助变桨力，则启动682辅助变桨力子系统224，用于将辅助变桨力施加到叶片，其中，在激发时间点(ti)处激发所述启动，其中，主变桨力足以将叶片变桨成对应于激发时间点的目标桨距值，
并且其中，所述决定包括
-估计681是否
·未来时间点(tf)处的用于将叶片103变桨成对应于未来时间点处的目标桨距值所需的变桨力
超过
·决定模式力阈。
虽然已经结合各具体实施方式描述了本发明，但不应将其解释为以任何方式限于所给出的示例。根据所附权利要求书来解释本发明的范围。在权利要求的上下文中，术语“包括”或“包含”不排除其他可能的元件或步骤。此外，提及诸如“一”或“一个”等的参考不应被解释为排除多个。权利要求中关于附图中所示元件的附图标记的使用也不应被解释为限制本发明的范围。此外，不同权利要求中提及的单独特征可以有利地组合，并且在不同权利要求中提及这些特征并不排除特征的组合是不可能的和有利的。

Claims (15)

1.一种用于控制变桨力系统(220)的变桨控制系统(210)，所述变桨力系统用于变桨风力涡轮机(100)的叶片(103)，所述变桨控制系统(210)被布置为：
-控制所述变桨力系统(220)的主变桨力子系统(222)，所述主变桨力子系统(222、226、230)能够向叶片103施加主变桨力，
-控制所述变桨力系统(220)的辅助变桨力子系统(224)，所述辅助变桨力子系统(224)能够向所述叶片(103)施加除了主变桨力之外的辅助变桨力，
其中，决定模式(560)中的变桨控制系统(210)被布置为
-决定(680)是否启动辅助变桨力子系统(224)并将辅助变桨力施加到叶片(103)，
-如果决定启动辅助变桨力子系统(224)并且将辅助变桨力施加到叶片(103)，则启动(682)辅助变桨力子系统(224)，用于将辅助变桨力施加到叶片(103)，其中，在激发时间点(ti)处激发所述启动，其中，所述主变桨力足以将所述叶片(103)变桨到对应于所述激发时间点的目标桨距值。
2.根据前述权利要求中任一项所述的变桨控制系统(210)，其中，所述决定(680)包括：
-估计(681)是否
·在未来时间点(tf)处的用于将叶片(103)变桨到对应于未来时间点的目标桨距值所需的变桨力
超过
·决定模式力阈。
3.根据前述权利要求中任一项所述的变桨控制系统(210)，其中，所述变桨控制系统被布置为：
-接收一个或多个变桨输入参数(208)，
并且其中，所述决定基于所述一个或多个变桨输入参数，并且其中，所述一个或多个变桨输入参数包括以下中的一个或多个：
-转子的方位角，
-叶片(103)的桨距角，
-传感器值，
-推力值。
4.根据权利要求3所述的变桨控制系统(210)，其中，所述一个或多个变桨输入参数(208)包括：
-推力值，和
-转子的方位角。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的变桨控制系统(210)，其中，所述变桨控制系统被布置为在多个模式(550、560、570)中的任何一个模式中操作，其中，所述多个模式包括
-决定模式(560)，以及
-一个或多个其他模式(550、570)，其中，所述一个或多个其他模式中的每一个相对于所述决定模式不同。
6.根据权利要求5所述的变桨控制系统，其中，所述变桨控制系统被布置为：
-确定在多个模式(550、560、570)中的哪个模式中操作。
7.根据权利要求5-6中任一项所述的变桨控制系统(210)，其中，所述一个或多个其他模式包括响应模式(550)，其中，所述变桨控制系统被布置为：
-在确定时间点(tdet)处确定是否
·用于将叶片变桨到对应于确定时间点的目标桨距值所需的变桨力
超过
·响应模式力阈，
-如果满足以下条件，则启动辅助变桨力子系统(224)，用于将辅助变桨力施加到叶片(103)
·用于将叶片变桨到对应于确定时间点(tdet)的目标桨距值所需的变桨力，
超过
·响应模式力阈，
其中，在开端时间点(tc)处激发所述启动，其中，所述主变桨力不足以将所述叶片变桨到对应于所述开端时间点(tc)的目标桨距值。
8.根据权利要求6所述的变桨控制系统，其中，如果在先前的触发时间量内满足以下条件，则进入到所述决定模式(560)的过渡(558、579)被触发：
-启动辅助变桨力子系统已经发生的次数
超过
-进入触发阈。
9.根据权利要求6或8所述的变桨控制系统，其中，如果满足以下条件，则从所述决定模式(560)到另一模式(570)的过渡(568)被触发：
-在过渡(558、579)入到决定模式(560)之后经过了触发时间量，
或者如果在先前的触发时间量内：
-启动辅助变桨力子系统(224)已经发生的次数
超过
-退出触发阈。
10.根据权利要求7所述的变桨控制系统(210)，其中，所述一个或多个其他模式包括过渡模式(570)，其中，
-经由过渡模式(570)发生从决定模式(560)到响应模式(550)的过渡(568、578)，以及
其中，当在所述过渡模式(570)中时，所述变桨控制系统(210)被布置为
-将模式从过渡模式(570)改变入到多个模式(550、560)中的任何一个。
11.一种用于变桨风力涡轮机(100)的叶片(103)的液压变桨系统(206)，所述液压变桨系统(206)包括：
-变桨力系统(220)，其作为液压变桨力系统，包括：
·主变桨力子系统(222、226、230)，所述主变桨力子系统能够将主变桨力施加到所述叶片(103)，
·所述变桨力系统(220)的辅助变桨力子系统(224)，所述辅助变桨力子系统能够向所述叶片(103)施加除了所述主变桨力之外的辅助变桨力，以及
-根据前述权利要求中任一项所述的变桨控制系统(210)，其被布置为控制所述变桨力系统(220)。
12.根据权利要求11所述的液压变桨系统(206)，其中，所述变桨力系统包括：
-用于调节所述叶片的桨距角的液压缸(230)，所述液压缸包括：
·在液压缸中可运动的变桨活塞(231)
·第一端口(233)，其将液压缸的内侧与液压缸的外侧流体地连接并且布置在相对于变桨活塞的第一侧(232)上；以及
·第二端口(235)，其将液压缸的内侧与液压缸的外侧流体地连接并且布置在相对于变桨活塞的第二侧(234)上；以及
-箱(228)，
-泵(226)，其布置成用于将液压流体从所述箱泵送到与所述箱相反的泵侧，使得与所述箱相反的泵侧上的压力高于所述箱中的压力，
-主阀(222)，其在打开时将第一端口(233)流体地连接到与箱相反的泵侧，以及
-辅助阀(224)，其在打开时将第二端口(235)流体地连接到箱(228)，
其中：
-所述主变桨力子系统包括主阀(222)，并且其中，控制主变桨力子系统包括控制主阀，并且，
-所述辅助变桨力子系统包括辅助阀(224)，并且其中，控制辅助变桨力子系统包括控制辅助阀，并且其中，启动辅助变桨力子系统包括打开所述辅助阀。
13.风力涡轮机(100)，其包括：根据前述权利要求中任一项所述的变桨控制系统(210)。
14.一种用于控制变桨力系统的方法，所述方法包括：
-决定(680)是否启动辅助变桨力子系统(224)并将辅助变桨力施加到风力涡轮机(100)的叶片(103)，所述辅助变桨力子系统能够向叶片施加除了主变桨力之外的辅助变桨力，
-如果决定启动所述辅助变桨力子系统并将所述辅助变桨力施加到所述叶片(103)，则启动(682)所述辅助变桨力子系统(224)用于将所述辅助变桨力施加到所述叶片，其中，在激发时间点(ti)处激发所述启动，其中，主变桨力足以将叶片变桨成对应于激发时间点的目标桨距值。
15.一种具有指令的计算机程序产品，所述指令在被执行时使得计算装置或计算系统执行根据权利要求14所述的方法。
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