CN108474348A

CN108474348A - 用于风力涡轮机的控制方法

Info

Publication number: CN108474348A
Application number: CN201680079754.8A
Authority: CN
Inventors: J·尼尔森
Original assignee: Vestas Wind Systems AS
Current assignee: Vestas Wind Systems AS
Priority date: 2015-12-23
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2018-08-31
Anticipated expiration: 2036-12-22
Also published as: CN108474348B; EP3394434A1; EP3394434B1; US20180355846A1; WO2017108062A1; US11149711B2

Abstract

本发明涉及一种控制风力涡轮机的方法，该风力涡轮机包括风向传感器、横摆系统、可变桨涡轮机叶片和用于变桨叶片且用于相对于风转动风力涡轮机转子的控制系统。该方法包括首先以各时间区间获得数据集，该数据集包括由风向传感器测量的相对于风力涡轮机的风向和代表至少一个风力涡轮机叶片的桨距角的桨距角参数。然后基于所获得的随时间推移的数据集，确定桨距角参数的统计表示，作为相对风向的函数，然后将其用于估计对应于相对风向的风向偏移，其中，桨距角参数达到最大。随后风力涡轮机的相对风向被调节作为风向偏移的函数。以这种方式，取决于风向的控制参数可以以提高的准确度来确定。本发明还涉及用于执行如上所述的控制方法的用于风力涡轮机的控制系统。

Description

用于风力涡轮机的控制方法

技术领域

本发明涉及一种控制风力涡轮机的方法，该风力涡轮机包括风向传感器、附接到转子轮毂的可变桨的风力涡轮机叶片、横摆系统以及用于使风力涡轮机转子相对于风横摆的控制系统，其目标为在不同且变化的风向中最佳地控制风力涡轮机。本发明还涉及用于执行该控制方法的控制系统以及包括该控制系统的风力涡轮机。

背景技术

大多数现代风力涡轮机都是被连续地控制和调节的，目的是在当前风和天气条件下确保从风力中提取最大功率，同时确保在任何时间保持风力涡轮机不同部件上的负荷在可接受的范围内

为了优化电力(功率)生产并减少涡轮机的负荷，了解自由流风的正确的相对风向很重要。大多数情况下，风向是通过诸如放置在机舱顶部的风向标的风向传感器来测量的，然后风力涡轮机转子连续地横摆以面对风。如果风向测量偏离甚至是一或几度，则涡轮机转子的最终非对准可能导致与预期相比在风力涡轮机叶片上的增加且不同的负荷，并因此增加了叶片、叶片根部连接、轴承等上的磨损和疲劳。此外，涡轮机转子的非对准导致随着时间推移电力生产的不可忽略的减少。

然而，由于转子在自由流风到达风传感器之前干扰自由流风，所以来自风向传感器的测量可能远非总是准确的。

补偿这个问题的一种方法是由通过一组基本的风校正参数(WCP)来校准风向标测量。这些参数一般在原型涡轮机上通过将涡轮机上风传感器的测量与附近测风塔(MetMast)的测量进行比较而得到。然而，这样的测量活动将需要几周时间。此外，在测量活动可以开始之前，风传感器需要与涡轮机的主轴对准。这是用特殊的对准工具完成的。然后，原型上找到的风校正参数可用于所有相同类型的风力涡轮机。因此，为了符合找到的风校正参数，需要首先将风传感器以与原型涡轮机上的相同方法准确地对准，以获得正确的风向测量。当在100米高度进行这种对准时，该对准既耗时又不总是准确。此外，风传感器可能有时需要在一段时间后由于磨损、随着时间的推移螺栓松动而重新对准。

还发现这些风校正参数并不适合跨越整个机队的单独涡轮机。风传感器周围的实际气流将从涡轮机到涡轮机、从一个地点到另一个地点变化，并且在一年期间在同一个涡轮机上也会发生变化。此外，对例如风力涡轮机叶片、机舱顶或机舱上的冷却器顶部进行改变或修改已经被认为会引起风传感器周围的气流的变化，从而使得风校正参数更不准确。另外，还发现风向传感器受跨越转子的流动的影响，使得测量还取决于转子速度和风速。

在一些方法中，如在US2010/0066087中公开的，由对应于风力涡轮机的功率最大的横摆角的参数来校准风向传感器。然而，这种方法只适用于低于额定风速的风速处部分负荷生产的有限区域中。在这些风速处，涡轮机通常操作以产生尽可能高的功率，而在较高的风速下，涡轮机通常操作以最小化产生额定功率的负荷。因此，在部分电力生产期间确定的风力校正参数对于完整的生产制度和较高的风速不一定非常精确。

发明内容

本发明的实施方式的目的是提供一种用于风力涡轮机的控制方法，其消除或减少了已知控制方法中的上述问题中的一些。

因此，本发明的实施方式的目的是通过提供风力涡轮机转子的改善的横摆和非对准的风险降低的风力涡轮机控制方法来克服或至少减少已知风向测量的上述缺点中的一些或全部。

本发明的实施方式的另一个目的是提供一种改善由风向传感器获得的风向测量的方法，也用于在风力涡轮机的满电力生产期间执行风向测量。本发明的另一个目的是提供一种用于风力涡轮机的控制方法，其增加风力涡轮机的年电力生产(AEP)，同时优选地减少由于风中转子的非对准而导致的涡轮机上的疲劳负荷或磨损。

本发明的实施方式的另一个目的是提供一种改善由传统风向传感器获得的风向测量的方法，并且提供一种从可以在现有设备上实施的风向传感器校准测量的方法。

本发明的实施方式的另一个目的是提供一种用于校准来自现有风向传感器的测量的方法，而不需要物理地调节传感器并且不需要来自附近的MetMast的比较的测量。

因此，本发明的第一方面涉及一种控制风力涡轮机的方法，该风力涡轮机包括风向传感器、横摆系统、附接到转子轮毂的风力涡轮机叶片以及用于相对于所述转子轮毂使所述叶片变桨且用于使风力涡轮机转子相对于风转动的控制系统，并且其中，所述方法包括：

-以各时间区间获得数据集，其包括由风向传感器测量的相对于风力涡轮机的风向和表示至少一个风力涡轮机叶片的桨距角的桨距角参数；

-基于获得的数据集，随着时间的推移确定桨距角参数的统计表示作为相对风向的函数；

-从所述统计表示来估计风向偏移，其对应于桨距角参数最大处的相对风向；

-调节相对风向作为风向偏移的函数；

-确定风力涡轮机的控制参数作为经调节的相对风向的函数；和

-根据控制参数，控制风力涡轮机。

由此获得一种简单而有效的控制方法，其改善相对于风力涡轮机的风向的确定并且降低转子相对于风的非对准的风险，因为各控制参数是基于经调节或校准过的风向测量。

此外，获得用于提高诸如年电力生产(AEP)的性能的简单且有效的控制方法，由于基于经调节的风向测量来确定控制参数，由此获得如由转子实际经历的转子相对于风的更好对准。此外，风力涡轮机得到更好的保护，由于转子相对于自由风的更精确对准一般导致更好地控制风力涡轮机叶片上的负荷并减少部件上的磨损。

已经发现，可以基于由所提出的方法确定的风向偏移参数来有利地调节用于确定风力涡轮机的最佳取向的风向测量。通过随时间观察由风向传感器测量的不同相对风向处叶片的变桨来建立风向偏移参数。该算法将找到对应于峰值桨距的相对风向，并将该相对风向用作风向偏移。根据这种方法确定的风向偏移已被证明是对于风向传感器的非对准的良好且有效的措施。

由此相对风向可以有利地由确定的风向偏移参数适用。

控制参数可以优选地为用于风力涡轮机的横摆参数，并且风力涡轮机的控制然后包括根据横摆参数来横摆风力涡轮机。因此，涡轮机的横摆参数是基于更准确的风向数据，改善风力涡轮机的控制。控制参数可以替代地或附加地包括其他控制参数，这些控制参数一定程度上取决于相对于风力涡轮机的风向，诸如功率控制，或额定功率之上和/或额定之下。

所述桨距角参数可以确定为涡轮机叶片中的一个的桨距角或为各桨距角的平均值。

根据本发明的方法有利地确定风向偏移，其作为在满功率制度中和较高风速处尤其变化的叶片的桨距的函数。由此，确定的风向偏移参数捕获风向测量的不准确性，特别是在较高和满功率生产中更好。由于一般情况下磨损和负荷对于在满功率生产中操作的风力涡轮机而言是高得多并且潜在关键的，因此对应地，重要的是能够准确地确定风向以便优选地避免涡轮机非对准，并且至少以便能够更精确地确定作用在涡轮机上的负荷。这是利用所提出的方法获得的，其中，基于叶片桨距角来调节风向，其调节尤其反映风力涡轮机在较高风速处的操作条件。

统计表示可以被建立为直方图，对于每个相对风向反映在该相对风向上检测到的桨距角参数。由此随时间的统计表示产生桨距角参数的概率分布，作为相对风向的函数。

所获得的数据集可以被存储或者可以在每个时间步骤中被用来仅仅更新统计表示。

确定的桨距角参数和测量的相对风向的数据集可以在相对较短的时间段内进行平均，诸如，30秒钟，以减少由湍流等造成的影响

然后从数据集中以及从产生桨距角参数的最大值的风向的统计表示中提取风向偏移。

然后风向偏移可以有利地用于调节对应于已经校准的风向传感器的在涡轮机的部分和满负荷操作中的相对风向。相对风向被调节为该组风向偏移的函数，诸如通过简单的减法、通过线性函数或一些其他函数。同样，调节可以通过PI或PID控制来执行。

可以通过在估计统计表示之前由适应性风向参数来调节相对风向来执行该方法。此后，适应性风向参数作为风向偏移的函数，并且潜在地作为较早的适应性风向参数的函数被更新。然后通过更新的适应性风向参数来调节相对风向。根据这的方法基本上是相同的，只有数据处理和待存储的参数可能不同。

所提出的方法可以有利地用于在任何单独的风力涡轮机上适应性地找到风向传感器的非对准，并且不使用也不需要用于执行物理校准的任何专用工具或人力。

而且，根据本发明的方法将有利地校准来自风向传感器的测量，自动补偿在涡轮机上产生的影响传感器周围的气流的任何变化，例如如果其他传感器或航空灯放置在风传感器附近，而不需要任何有关变化原因的信息。

对于风向测量的风向偏移参数可以在任何新的风力涡轮机已经竖立之后首先第一次确定，但是同样地可以稍后在风力涡轮机的寿命期间的其他时间重新估计，例如以固定的时间区间诸如每年多次，或者在特定时间要求时，或者可以定期或连续地重新迭代和重新估计。

例如，当在机舱上执行工作或维护时，可以执行根据本发明的方法并且估计更新的风向偏移参数，从而确保来自风向传感器的潜在影响测量的任何变化将被考虑在内。

而且，可以每年多次重新建立风向偏移参数，从而捕获并考虑风传感器周围的气流中的季节性变化，这也影响风向测量。这种季节性变化可能例如由温度和/或密度变化以及风力涡轮机周围的植物(诸如树上的树叶)的变化引起。

取决于数据量和统计表示中使用的数据集的数量，风向偏移参数可以相对快速地作为粗略估计值来获得，或者可以基于更广泛的数据材料来确定。由此，如果需要(例如，作为新涡轮机上的第一校准参数或者在机舱上的维护工作之后)，可以相对较快地获得风向偏移参数，或者可以更慢地更准确以更精细地调节来确定风向偏移参数。

此外，所述调节在一个实施方式中以慢速控制回路实施，由此风力涡轮机连续地优化对准以补偿可能随时间发生的小变化。

控制方法可以在新的或现有的风力涡轮机上作为纯粹的软件实施来实施，而不需要涡轮机上任何附加硬件，或者可以实施为软件和硬件的组合。

数据集可以以固定长度的时间区间获得，例如每分钟、每秒或每分钟、每小时或每天多次。优选地，在每个样本处获得数据集，诸如每秒数次。短区间有利于降低横摆操作期间(其中，数据在某些情况下可能会杂乱无章)获得数据的风险。

可以有利地估计风向偏移而无需或不依赖于风速。由此，控制方法对波动或快速变化的风速或者对不准确的风速测量或估计变得不敏感，其否则在某些控制方法中可能是个问题。经常，由于例如非对准或转子效应，风速测量本身是不准确的。因此，能够独立于风速而校正风向测量提高了风向确定的准确性。

在本发明的一个实施方式中，该方法还包括预设多个桨距角参数的区间，并且基于对于该区间所获得的数据组来确定对于每个区间的统计表示。由此，确定多个风向偏移，从而更准确地捕获风向传感器测量在不同的转子速度或转子配置(例如桨距角)处经常被看到如何变化。通过确定和应用多个风向偏移，可以更准确地确定风向。

区间可以例如是0-5度、5-10度、10-15度和/或15-20度的区间。

可以例如在不同的时间段单独地或平行地确定对于不同桨距角区间或桨距角仓(pitch angle bin)的统计表示的数量。取决于风力条件，对于一个桨距角区间的一个统计表示可以早于其他的桨距角准备好并且可适用。

在一个实施方式中，分别地，基于2、3、4、5、6、7或8个桨距角区间内的桨距角，可以做2、3、4、5、6、7或8个不同的统计表示。

在本发明的一个实施方式中，相对风向被调节作为从所述区间的统计表示估计的风向偏移、包括调节时的风力功率参数的函数。以这种方式，一个统计表示的风向偏移然后被简单地应用以当实际桨距角位于该统计表示的桨距角区间内时调节所有相对风向。

在本发明的一个实施方式中，根据上述的方法进一步包括对于桨距角参数的每个区间来估计风向偏移，并且其中，通过使用不同区间的风向偏移之间的插值来调节相对风向。以这种方式，进一步改善用于调节相对风向的所应用的风向偏移参数的准确度。

在本发明的实施方式中，如果检测的风速低于第一风速阈值，如果涡轮机的功率低于第一功率阈值，或如果桨距角低于第一桨距阈值，或其组合，则当确定统计表示时忽略数据集。该第一风力功率阈值和风速阈值可以分别等于对于风力涡轮机的额定功率或额定速度，或者等于与额定功率相关的一些功率参考。因此，当发生在满负载制度中，仅考虑桨距角参数的数据集和相对应的测量的相对风向。因此，在统计表示中不考虑来自部分负荷操作的数据观察，其中，叶片一般变桨以获得尽可能高的输出功率，从而风向偏移的估计变得更加准确并且更接近风向传感器的实际非对准。备选地或附加地，可以使用关于满负荷控制器的活动的信息。然后，如果满负荷控制器未激活，则在确定统计表示时忽略数据集。

在本发明的一个实施方式中并且如上所述，第一风速阈值对应于风力涡轮机的满负荷操作，即风速对应于涡轮机的额定风速。

在本发明的一个实施方式中并且如上所述，第一功率阈值对应于因子乘以风力涡轮机的额定功率，该因子在0.8-1.2的区间中，诸如在0.9-1.0的范围中。因此，控制方法考虑了风力涡轮机是部分负荷还是满负荷操作。此外，控制方法有利地考虑了任何目前风力涡轮机的降额或升额，其中向上或向下修正额定功率例如分别地在不稳定或特别有利的风力条件期间。在一个实施方式中，第一风力功率阈值对应于因子乘以风力涡轮机的功率参考。一般地，功率参考与额定功率相同，但在某些情况下功率参考低于或高于额定功率。例如，如果叶片负荷传感器上的缺陷已被登记，则无论当前的功率生产如何，功率参考可减少到额定功率的0.8倍。

同样，如果在高于某个相对较高的风速阈值的风速处获得数据集，则可忽略所述数据集。通过不使用在非常高的风速处获得的数据集，获得更准确的风向偏移。

在一个实施方式中，统计表示在预定时间段内确定，诸如超过一周或预设的天数。时间段的长度可以替代地或附加地取决于其他参数来设置，诸如例如一年中的时间、一般天气条件、风向偏移的期望准确度或自风向偏移的最后估计以来的时间。

在本发明的一个实施方式中，统计表示是基于预定数量的数据集来确定的。由此确保基于足够大数量的数据来获得风向偏移，以便确保足够或者某一期望质量的风向偏移估计。此外确保统计表示基于足够的数据量，其在一些天气条件下可能需要较长时间才能获得，或者可能在一些天气条件下获得比预期更快地获得。

在另一实施方式中，统计表示是基于相对风向的至少一个预定区间内的至少预定数量的数据集来确定的，诸如在[(-6°)—(-4°)]、[(-1°)—1°]和/或[4°—6°]的区间中。因此确保基于一定量的相关数据来获得风向偏移，从而提高方法的质量。风向偏移一般可以在+/-10度周围，并且因此统计表示可以有利地至少基于诸如在一个或多个上述区间的也在+/-10度内的一个或多个区间内的相对风向的特定数量的数据。

根据本发明的另一实施方式，以各时间区间重复获得数据集和确定统计表示的步骤。即新的更新的风向偏移可以各时间区间处确定：诸如或多或少连续地、从上次确定之后一周或一个月、或根据请求、或每次关闭风力涡轮机之后或其组合。

在本发明的实施方式中，每个数据集还包括估计的风速。这可以在确定统计表示的步骤中使用，使得对于多个风速区间确定统计表示，诸如对于14-15m/s 15-16m/s，16-17米/秒，和/或17-18米/秒的风速区间。然后从每个统计表示来估计一个风向偏移，并且然后基于作为与调节时的风速相对应的风向偏移的函数来调节控制参数。由此可以获得对应于不同风速的一组风向偏移。

已经发现当使用估计的风速与测量的风速比较，风向偏移参数被更精确也更准确地确定。估计的风速被证明可以产生更准确的结果，因为测量的风速相对更不准确并且随横排误差而变化相对较大。

对于不同风速区间或风速仓(wind speed bin)的统计表示的数量可以例如在不同时间段单独地或平行地确定。取决于风力条件，对于一个风速区间的一个统计表示可能比其他风速区间较早准备好并适用。

在实施方式中，分别基于2、3、4、5、6、7或8个风速区间内的估计的风速来进行2、3、4、5、6、7或8个不同的统计表示。

根据本发明的实施方式，相对风向的调节包括减去风向偏移乘以小于一的增益因子，其中，增益因子是0.1-0.95的区间，诸如在0.4-0.6的区间中，诸如等于0.5。因此避免了横摆的突然变化，并且可以获得改善的收敛。

在本发明的又一实施方式中，相对风向作为较早的风向偏移参数的函数被进一步调节，由此可避免相对风向的突然改变，并且由此同样可避免在可能相似的值之间来回切换。例如，可以通过减去风向偏移来调节相对风向，并且进一步减去从上次到当前调节的风向偏移的变化并且乘以增益因子。

在本发明的一个实施方式中，该方法还包括根据预定的一组风校正参数来校正由风向传感器测量的相对风向。由此可以首先基于固定的预定一组校正参数(例如考虑风向传感器的任何一般物理非对准、正如例如由传感器制造者等所提供的任何校正参数)来校正相对风向测量。额外的步骤仅仅意味着在估计统计表示之前相对风向最可能至少稍微正确一些，并且风向偏移最可能相应地较小。

用于优选地在满负荷操作期间建立风向偏移的根据前述任一项的控制方法可以在某些时间或者总是与调节风向测量的其他方法组合。例如，与用于基于在风力涡轮机的部分负荷操作期间优选地检测和收集的参数来确定风向偏移的方法来组合，即，在低于额定功率的家底的风速处，其中，风力涡轮机一般操作目的在于最大化功率输出。在一个实施方式中，然后可以基于在部分负荷操作期间的一个(或多个)风向偏移和基于在满负荷操作期间不同地确定的另一个(或多个)风向偏移来调节相对风向。

在另一方面，本发明涉及一种用于风力涡轮机的控制系统，其被配置为执行以下步骤：

-调节相对风向作为风向偏移的函数；

-根据控制参数，控制风力涡轮机。

-检测至少一个风力涡轮机的风速或功率；

-如果所述风速高于第一风速阈值和/或所述功率高于第一功率阈值，则调节相对风向作为风向偏移的函数；

-根据控制参数，控制风力涡轮机。

在另一方面，本发明涉及一种包括根据上述的控制系统的风力涡轮机。

控制系统和包括这种控制系统的风力涡轮机的优点如关于先前的控制方法所描述的那样。

附图说明

下面将参照附图描述本发明的以下不同实施方式，其中：

图1示出了部分和满负荷操作期间的常规功率曲线的示例，

图2是示出本发明的实施方式的流程图，

图3示出根据本发明的实施方式的平均桨距角的统计表示，其作为相对风向的函数，从中可根据本发明的实施方式来确定风向偏移，

图4A-D显示了四个不同风速处平均功率与测量的相对风向的四个统计表示，

图5和图6A-D示出了四个不同桨距角区间处的平均桨距角相对于所测量的相对风向的四个直方图和统计表示，

图7示出了不同风向偏移参数的插值，以及

图8示出了根据本发明实施方式的应用于更多风向传感器测量的方法。

具体实施方式

图1示出了具有作为风速V，102的函数示出的功率P，101的常规或正常功率曲线的示例。在低于额定风速V_nom，103和额定功率P_nom，104的较低风速下(在该示例中，额定风速为15m/s，额定功率为3000kW)，风力涡轮机处于部分负荷操作，其中，风力涡轮机被控制目的在于以增加电力生产。从图1中可以看出，在部分负荷操作期间，功率随着风速的增加而增加，直到达到风力涡轮机的额定功率。在高于额定风速的风速处和/或当功率达到额定功率时的满负荷操作期间，通过调节叶片的桨距角来控制涡轮机，目的在于以便在保持额定功率的同时减小或控制涡轮机上的负荷。

一般，因此风力涡轮机根据部分负荷操作被控制，直到达到某个参考功率并且控制被切换到满负荷操作。多数情况下，参考功率与对于风力涡轮机的额定功率相同，但是在某些条件下并且在某些情况中(诸如例如在不稳定的天气条件下)，可以由一个因子降低以增加风力涡轮机的安全性。同样地，参考功率在某些条件下(诸如例如在有利的天气条件下)可以被由一个因子升高。

图2示出了说明根据本发明的风力涡轮机的控制系统中执行的方法步骤的流程图，200。该控制方法包括借助于风向传感器来测量风相对于风力涡轮机的方向和叶片桨距角参数，201。叶片桨距角参数可以例如被确定为全部风力涡轮机叶片的桨距角的平均值。优选地，根据预定的一组风向校正参数来首先调节相对风向。形成一组的该数据用于随时间确定叶片桨距角参数的统计表示，其作为相对风向的函数，202。统计表示可以包括关于平均桨距角相对于相对风向的直方图，随着更多数据的获得而更新。然后从这个统计表示来估计风向偏移α_offset，其对应于相对风向产生峰值桨距角参数，203。这种确定的示例在图3-6中给出。然后，调节由风向传感器测量的相对风向，使得桨距角参数的峰值移向更接近0度的相对风向，204。经调节的风向然后可以用于确定控制参数和控制风力涡轮机，例如在确定用于风力涡轮机的期望横摆参数，205。基于随时间检测桨距角参数作为测量的相对风向的函数，本方法优选地基于在较高风速和在额定功率处或高于额定功率的情况下在风力涡轮机的满负荷操作期间检测到的参数而产生风向测量的有效调节。

风向偏移参数的确定可基于新的和重新收集的数据集以时间区间重复，206。

通过对统计表示中使用的数据集进行整理并忽略无效数据或较低质量的数据可以改善风向偏移参数的确定并因此风向的调节，207。例如，如果风速和或功率在一定范围之外则可忽略数据集。控制系统可以进一步包括对每个相对风向处的样品或数据集的数量进行计数，208，从而确保统计表示基于不同风向区间中的特定最小量的数据。另外，通过在估计风向偏移参数之前进行检查平均桨距角参数的直方图的总体形状作为所测量的风向的函数如预期，可以进一步提高统计表示的质量，209。

图3示出了在不同测量的相对风向α301处的平均叶片桨距角γ300的统计表示的示例。由此得出，平均桨距角在-6度的相对风向处达到最大值，如箭头303所示。然后将其估计为风向偏移302。在这种情况下，所测量的相对风向将相应地以6度或至少朝向6度的量进行调节。

图4显示了一个示例，其中，4个不同的统计表示已经在A、B、C和D中所示的4个不同的风速仓中确定。基于这些测量，对于在14-15m/s之间的风速，风向偏移被确定为大约+3度(图4A)，对于在15-16m/s区间中的风速为+4度(图4B)，对于在16-17m/s区间内的风速为+2度(图4C)，在图4D中在17-18m/s的最后一个风速区间内为+2度。这些风向偏移然后用于根据风速调节相对风向。

优选地并且产生更准确地风向校正，风向偏移参数可以是独立于风速确定的。这在图5和图6A-D中示出。

图5和图6示出示例，其中，4个不同的统计表示已经被确定，不是在如同图4中的情况的不同风速仓处，而是在4个不同的桨距角区间处。在图5A-D中，显示了随着数据集被收集而建立的直方图，并且图6A-D然后显示来自图5的直方图的结果的统计表示。这里，数据集被整理成4个不同的桨距角仓或区间。从每个桨距角仓确定风向偏移参数，其方式与先前所述的如图6所示相同。风向偏移参数被确定为大约-2度，对于0-5度之间的桨距角(图6A)，对于在5-10度的区间中为+1度的桨距角(图6B)，对于在10-15度的区间中的桨距角为+4度(图6C)，以及图6D中在15-20度的最后桨距角区间为+2度。这些风向偏移随后用于根据桨距角调节相对风向。

这种方法甚至可以通过以下方式进一步改善：从不同桨距区间确定的风向偏移之间进行插值，从而获得对于风向偏移参数的插值。这在图7中示出。这里，十字形700将确定的风向偏移参数302标记为分配给每个桨距区间702中的平均桨距值701。沿着图中的轴x方向指示桨距区间702。各点700之间的插值703产生风向偏移，用作实际桨距角300的函数。

经常地，风力涡轮机上使用多个风向传感器800。在那种情况下，来自每个传感器800的风向测量可以通过不同组的风向偏移参数单独地校正，并且来自每个传感器的经调节的相对风向然后被融合以产生共同的最终校正的相对风向，应用于风力涡轮机的控制系统。这在图8中示出。这里，基于预定的风校正参数，来自两个不同传感器800的风向测量首先各自被校正或校准，801。然后，基于对于相关的风速仓和/或桨距角区间的并且如由实际桨距角300和风速所确定的风向偏移参数302，调节对于每个传感器的相对风向，802。然后将由此经调节的相对风向804融合805以产生最终校正的相对风向806。传感器融合805可以简单地是两个输入值的平均值。只要传感器I和II(800)都没有显示出故障或异常行为的迹象，则情况尤其如此。

可以对每个传感器执行故障检测和故障诊断，并且传感器显示的故障或异常行为越多，其在传感器融合805中的权重越低。如果两个传感器都显示异常行为，融合可能开始考虑先前的传感器结果。

以上描述的示例和实施方式仅用于示例目的，并且应该理解，不同实施方式的特征可以以任何组合相互组合。

虽然已经描述了本发明的优选实施方式，但应该理解的是，本发明不限于此，并且可以在不脱离本发明的情况下进行修改。本发明的范围由所附权利要求限定，并且在字面意义上或通过等同物落入权利要求意义范围内的所有装置都旨在被包含在其中。

Claims

1.一种控制风力涡轮机的方法，所述风力涡轮机包括：风向传感器、横摆系统、附接到转子轮毂的风力涡轮机叶片以及用于相对于所述转子轮毂变桨叶片和用于相对于所述风转动所述风力涡轮机转子的控制系统，所述方法包括：

-基于所获得的数据集，随时间的推移确定桨距角参数的统计表示，其作为相对风向的函数；

-从统计表示来估计风向偏移，其对应于桨距角参数最大处的相对风向；

-调节相对风向，其作为风向偏移的函数；

-确定风力涡轮机的控制参数，其作为经调节的相对风向的函数；和

-根据控制参数控制风力涡轮机。

2.根据前述权利要求中任一项所述的控制方法，还包括：预设多个桨距角参数的区间，并且基于对于该区间获得的数据集，对于每个区间确定统计表示。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其中，相对风向被调节作为风向偏移的函数，从区间的统计表示、包括在调节时的桨距角参数，来估计所述偏移。

4.根据权利要求2所述的控制方法，还包括：对于桨距角参数的每个区间估计风向偏移，并且其中，通过使用不同区间的风向偏移之间的插值来调节所述相对风向。

5.根据前述权利要求中任一项所述的控制方法，其中，如果检测的风速低于第一风速阈值，则忽略数据集。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的控制方法，其中，如果所述功率低于第一功率阈值，则忽略数据集。

7.根据前述权利要求中任一项所述的控制方法，其中，如果所述桨距角低于第一桨距角阈值，则忽略数据集。

8.根据权利要求5或6或7所述的控制方法，其中，所述第一风速阈值或第一功率阈值或第一桨距角阈值对应于所述风力涡轮机的满负荷操作。

9.根据权利要求6所述的控制方法，其中，所述第一功率阈值对应于因子乘以所述风力涡轮机的额定功率，所述因子在0.8-1.2的区间中，诸如在0.9-1.0的范围内。

10.根据权利要求7所述的控制方法，其中，所述第一桨距角阈值对应于因子乘以所述风力涡轮机的额定桨距角，所述因子在0.8-1.5的区间中，诸如在0.95-1.3的范围内。

11.根据前述权利要求中任一项所述的控制方法，其中，统计表示在预定时间段内被确定。

12.根据前述权利要求中任一项所述的控制方法，其中，所述统计表示是基于预定数量的数据集来确定的。

13.根据前述权利要求中任一项所述的控制方法，其中，基于相对风向的至少一个预定区间内的至少预定数量的数据集，诸如在[(-6°)—(-4°)]、[(-1°)—1°]和/或[4°—6°]的区间，确定统计表示。

14.根据前述权利要求中任一项所述的控制方法，其中，以各时间区间重复获得数据集和确定统计表示的步骤。

15.根据前述权利要求中任一项所述的控制方法，其中，每个数据集还包括估计的风速，并且其中，确定统计表示的步骤还包括对于多个风速区间确定统计表示，诸如对于14-15m/s、15-16m/s、16-17m/s和/或17-18m/s的风速区间，并且其中，从每个统计表示估计风向偏移，所述方法还包括调节相对风向作为与调节时的风速相对应的风向偏移的函数。

16.根据前述权利要求中任一项所述的控制方法，其中，相对风向的调节包括将所述风向偏移乘以小于1的增益因子减去，其中，所述增益因子在0.1-0.95的区间内，诸如在0.4-0.6的区间内，例如等于0.5。

17.根据前述权利要求中任一项所述的控制方法，其中，相对风向进一步作为较早的风向偏移的函数被调节。

18.根据前述权利要求中任一项所述的控制方法，包括：根据预定的一组风校正参数，校正由所述风向传感器测量的所述相对风向。

19.根据前述权利要求中任一项所述的控制方法，其中，所述控制参数包括对于所述风力涡轮机的横摆角，并且所述风力涡轮机的控制包括根据所述横摆参数来横摆所述风力涡轮机。

20.一种用于风力涡轮机的控制系统，其被配置为执行以下步骤：

-调节相对风向，其作为风向偏移的函数；

-根据控制参数控制风力涡轮机。

21.一种风力涡轮机，包括：根据权利要求20所述的控制系统。