CN109958577B - 用于在阵风期间保护风力涡轮的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于保护风力涡轮免于极端阵风影响的系统和方法包括监测在风力涡轮处的风速和风向。方法还包括确定阵风阈值，其中分别超过阵风阈值的风速和风向指示在风力涡轮处出现的极端阵风。此外，方法包括经由控制器分别比较监测的风速或其函数和风向或其函数与阵风阈值。因此，方法包括，当监测的风速和监测的风向分别超过阵风阈值时，经由控制器实施校正动作。

Description

用于在阵风期间保护风力涡轮的系统和方法
技术领域
本发明大体上涉及风力涡轮，且更具体地，涉及用于在极端阵风期间保护风力涡轮的系统和方法。
背景技术
风力被考虑为当前可用的最清洁、最环境友好的能源之一，且在该方面风力涡轮已得到更多的关注。现代的风力涡轮典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱、和转子。转子典型地包括可旋转的毂，其具有附接至其的一个或多个转子叶片。俯仰轴承典型地可操作地配置在毂和转子叶片之间以允许围绕俯仰轴线旋转。转子叶片使用已知的翼型原理捕获风的动能。转子叶片以旋转能形式传递动能以便旋转耦合转子叶片至齿轮箱(或如果未使用齿轮箱，直接耦合至发电机)的轴。发电机然后将机械能转换成可被部署至公用电网的电能。
发电机的功率输出随着风速增加，直到风速达到针对涡轮的额定风速。在额定风速时或高于额定风速时，发电机以额定的功率操作。额定的功率为如下的输出功率：发电机在其下可以预定为可接受的涡轮构件的疲劳水平或极端负荷操作。在高于特定速度的风速(典型地被称为“跳闸(trip)极限”或“监测设定点极限”)下，风力涡轮可实施控制动作，诸如关闭风力涡轮或对风力涡轮降额以便保护风力涡轮构件免于损坏。
有时，由于风的随机性，风力涡轮可经历风速或风向中的突发改变或风速和风向的同时突发改变。风速或风向中的突发改变引起在风力涡轮上的极端负荷。当风向中的改变超过预定的阈值极限时，为了最小化风力涡轮上的极端负荷的影响，常规的保护控制方案关闭风力涡轮。
常规的保护控制方案可导致场中发生大量跳闸，这影响风力涡轮产生功率的可用性。这样的控制方案还可在各种风力涡轮构件上引起高于正常操作的极端负荷。
因此，用于在极端阵风期间保护风力涡轮或用于提早探测极端阵风以便降低关闭时间和/或降低与常规控制方案相关联的跳闸次数的系统和方法在本领域中将是期望的。
发明内容
本发明的方面和优点将部分地在以下描述中得到阐释，或可根据描述为显而易见的，或可通过实践本发明而习知。
在一方面，本公开内容涉及一种用于保护风力涡轮免于阵风影响的方法。方法包括监测在风力涡轮处的风速。方法还包括监测在风力涡轮处的风向。此外，方法包括确定阵风阈值，其中超过阵风阈值的风速和风向指示在风力涡轮处出现极端阵风(即，风速阵风和/或风向阵风)。此外，方法包括分别比较监测的风速或其函数和风向或其函数与阵风阈值。因而，方法包括，当监测的风速和监测的风向二者都超过阵风阈值时，经由控制器实施校正动作。
在一个实施例中，方法可包括同时监测风速和风向。
在另一实施例中，方法可包括过滤风速或风向中的至少一者。更具体地，在一个实施例中，方法可包括经由通带滤波器和/或低通滤波器过滤风速。类似地，方法可包括经由通带滤波器和/或低通滤波器过滤风向。
在某些实施例中，作为示例，分别比较风速和风向与阵风阈值的步骤可包括经由通带滤波器过滤风速和风向，将过滤的风向除以二以获得被除的值，确定被除的值的正弦以获得正弦值，确定正弦值的绝对值，将正弦值乘以过滤的风速以获得阈值，且比较阈值与阵风阈值。
在其它实施例中，方法可包括经由一个或多个传感器监测风速和风向。
在另外的实施例中，方法可包括基于风力涡轮设计计算确定阵风阈值。
在若干实施例中，当风速和风向分别超过阵风阈值时实施校正动作的步骤可包括例如通过关闭或断开风力涡轮以及对风力涡轮降额来修改风力涡轮的操作状态。
在另一方面，本公开内容涉及一种用于保护风力涡轮免于阵风影响的系统。系统包括配置成监测在风力涡轮处的风速和风向的多个传感器，和通信地耦合至多个传感器的处理器。处理器配置成执行一个或多个操作，包括但不限于确定阵风阈值，其中分别高于阵风阈值的风速和风向指示在风力涡轮处出现极端阵风，分别比较监测的风速或其函数和风向或其函数与阵风阈值，且当监测的风速和监测的风向分别超过阵风阈值时实施校正动作。系统还可包括如本文描述的附加的特征中的任一个。
在又一方面，本公开内容涉及一种用于保护风力涡轮免于阵风影响的方法。方法包括同时监测在风力涡轮处的风速和风向。方法还包括确定阵风阈值。阵风阈值指示在风力涡轮处出现极端阵风。此外，方法包括仅当监测的风速超过阵风阈值且监测的风向超过阵风阈值二者时修改风力涡轮的操作状态。方法还可包括如本文中描述的另外特征和/或步骤中的任一个。
参照以下描述和所附权利要求，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。并入且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例且与描述一起用于阐释本发明的原理。
技术方案1. 一种用于保护风力涡轮免于阵风影响的方法，所述方法包括：
监测在所述风力涡轮处的风速；
监测在所述风力涡轮处的风向；
确定阵风阈值，其中超过阵风阈值的风速和风向指示在所述风力涡轮处出现极端阵风；
经由控制器分别比较所述监测的风速或其函数和所述风向或其函数与所述阵风阈值；以及，
当所述监测的风速和所述监测的风向分别超过所述阵风阈值时，经由控制器实施校正动作。
技术方案2. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括同时监测所述风速和所述风向。
技术方案3. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括过滤所述风速或所述风向中的至少一者且分别比较所述过滤的风速和所述过滤的风向与所述阵风阈值。
技术方案4. 根据技术方案3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括经由通带滤波器或低通滤波器中的至少一者过滤所述风速。
技术方案5. 根据技术方案3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括经由通带滤波器或低通滤波器中的至少一者过滤所述风向。
技术方案6. 根据技术方案4所述的方法，其特征在于，分别比较所述风速和所述风向与所述阵风阈值还包括：
过滤所述风速和所述风向；
将所述过滤的风向除以二以获得被除的值；
确定所述被除的值的正弦以获得正弦值；
确定所述正弦值的绝对值；
将所述正弦值乘以所述过滤的风速以获得阈值；以及，
比较所述阈值与所述阵风阈值。
技术方案7. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括经由一个或多个传感器监测所述风速和所述风向。
技术方案8. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括基于风力涡轮设计计算确定所述阵风阈值。
技术方案9. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，当所述风速和所述风向分别超过所述阵风阈值时实施所述校正动作还包括关闭所述风力涡轮或对所述风力涡轮降额中的至少一者。
技术方案10. 一种用于保护风力涡轮免于阵风影响的系统，所述系统包括：
多个传感器，其配置成监测在所述风力涡轮处的风速和风向；
处理器，其通信地耦合至所述多个传感器，所述处理器配置成执行一个或多个操作，所述一个或多个操作包括：
确定阵风阈值，其中分别高于所述阵风阈值的风速和风向指示在所述风力涡轮处出现极端阵风；
分别比较所述监测的风速或其函数和所述风向或其函数与所述阵风阈值；以及，
当所述监测的风速和所述监测的风向分别超过所述阵风阈值时，实施校正动作。
技术方案11. 根据技术方案10所述的系统，其特征在于，所述一个或多个操作还包括同时监测所述风速和所述风向。
技术方案12. 根据技术方案10所述的系统，其特征在于，所述一个或多个操作还包括经由通带滤波器或低通滤波器中的至少一者过滤所述风速或所述风向中的至少一者且分别比较所述过滤的风速或所述过滤的风向中的至少一者与所述阵风阈值。
技术方案13. 根据技术方案12所述的系统，其特征在于，分别比较所述风速和所述风向与所述阵风阈值还包括：
过滤所述风速和所述风向；
将所述过滤的风向除以二以获得被除的值；
确定所述被除的值的正弦以获得正弦值；
确定所述正弦值的绝对值；
将所述正弦值乘以所述过滤的风速以获得阈值；以及，
比较所述阈值与所述阵风阈值。
技术方案14. 根据技术方案10所述的系统，其特征在于，所述一个或多个操作还包括经由一个或多个传感器监测所述风速和所述风向。
技术方案15. 根据技术方案10所述的系统，其特征在于，所述一个或多个操作还包括基于风力涡轮设计计算确定所述阵风阈值。
技术方案16. 根据技术方案10所述的系统，其特征在于，当所述风速和所述风向分别超过所述阵风阈值时实施所述校正动作还包括关闭所述风力涡轮或对所述风力涡轮降额中的至少一者。
技术方案17. 一种用于保护风力涡轮免于极端阵风影响的方法，所述方法包括：
同时监测在所述风力涡轮处的风速和风向；
确定阵风阈值，所述阵风阈值指示在所述风力涡轮处出现极端阵风；且
仅当所述监测的风速超过所述阵风阈值且所述监测的风向超过所述阵风阈值二者时，修改所述风力涡轮的操作状态。
技术方案18. 根据技术方案17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括过滤所述风速或所述风向中的至少一者。
技术方案19. 根据技术方案17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括经由通带滤波器或低通滤波器中的至少一者过滤所述风速和所述风向。
技术方案20. 根据技术方案17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
过滤所述风速和所述风向；
将所述过滤的风向除以二以获得被除的值；
确定所述被除的值的正弦以获得正弦值；
确定所述正弦值的绝对值；
将所述正弦值乘以所述过滤的风速以获得阈值；以及
比较所述阈值与所述阵风阈值。
附图说明
针对本领域的普通技术人员的包括其最佳模式的本发明的完整的且开放的公开内容在参照附图的说明书中被阐述，在该附图中：
图1示出了根据本公开内容的风力涡轮的一个实施例的透视图；
图2示出了风力涡轮的机舱的一个实施例的简化的内部视图；
图3示出了根据本公开内容的控制器的一个实施例的示意图；
图4示出了根据本公开内容的用于保护风力涡轮免于阵风影响的方法的一个实施例的流程图；
图5示出了根据本公开内容的用于保护风力涡轮免于阵风影响的系统的一个实施例的示意图；
图6示出了根据本公开内容的用于保护风力涡轮免于阵风影响的系统的另一实施例的示意图；
图7示出了根据本公开内容的用于保护风力涡轮免于阵风影响的方法的另一实施例的流程图。
部件列表
10 风力涡轮
12 塔架
14 地基
16 机舱
18 转子
20 可旋转的毂
22 转子叶片
24 发电机
26 控制器
28 俯仰轴线
30 风向
32 俯仰调节机构
34 转子轴
36 发电机轴
38 齿轮箱
40 俯仰驱动马达
42 俯仰驱动齿轮箱
44 俯仰驱动小齿轮
46 俯仰轴承
48 毂传感器
50 叶片传感器
52 风力传感器
54 塔架传感器
56 (一个或多个)处理器
58 (一个或多个)存储器装置
60 通信模块
62 传感器接口
64 传感器系统
66 偏航驱动机构
67 偏航轴线
68 偏航轴承
100 方法
102 方法步骤
104方法步骤
106 方法步骤
108 方法步骤
110 方法步骤
112 方法步骤
150 系统
152 风速
154 风向
156 通带滤波器
158 低通滤波器
162 过滤的风速
164 过滤的风向
166 控制模块
168 控制模块
200 方法
202 方法步骤
204 方法步骤
206 方法步骤。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中示出。每个示例通过阐释本发明而提供，并非为本发明的限制。实际上，对于本领域技术人员将显而易见的是，在本发明中可作出各种修改和改型，而不背离本发明的范围或精神。例如，示出或描述为一个实施例的部分的特征可与另一实施例一起使用，以产生再一实施例。因此，旨在本发明涵盖如落在所附权利要求和其等同物的范围中的这样的修改和改型。
现在参照附图，图1示出根据本公开内容的风力涡轮10的一个实施例的透视图。如示出的，风力涡轮10大体上包括从支撑表面14延伸的塔架12、安装在塔架12上的机舱16、以及耦合至机舱16的转子18。转子18包括可旋转毂20和耦合至毂20且从该毂20向外延伸的至少一个转子叶片22。例如，在示出的实施例中，转子18包括三个转子叶片22。然而，在备选的实施例中，转子18可包括多于或少于三个的转子叶片22。每个转子叶片22可围绕毂20隔开以便于旋转转子18以实现将来自风的动能转化成可使用的机械能、且随后转化成电能。例如，毂20可被可旋转地耦合至定位在机舱16内的发电机24(图2)以允许产生电能。
风力涡轮10还可包括在机舱16内居中定位的风力涡轮控制器26。在其它实施例中，控制器26可定位在风力涡轮10的任何其它构件内或定位在风力涡轮10外部的位置处。此外，控制器20可通信地耦合至风力涡轮10的任何数量的构件以便控制这样的构件的操作和/或实施校正动作。照此，控制器26可包括计算机或其它合适的处理单元。因此，在若干实施例中，控制器26可包括合适的计算机可读指令，其在被执行时使控制器26配置成执行各种不同功能，诸如接收、传输和/或执行风力涡轮控制信号。因此，控制器26可大体上配置成控制各种操作模式(例如，起动或关闭顺序)、对风力涡轮降额或升额、和/或风力涡轮10的单独构件。
现在参照图2，示出了在图1中示出的风力涡轮10的机舱16的一个实施例的简化的内部视图。如示出的，发电机24可设置在机舱16内。大体上，发电机24可耦合至转子18以用于由通过转子18产生的旋转能产生电功率。例如，如在所示出的实施例中所示的，转子18可包括耦合至毂20的转子轴34以用于随其旋转。转子轴34可继而又可旋转地耦合至发电机24的穿过齿轮箱38的发电机轴36。如大体上理解的，转子轴34可响应于转子叶片22和毂20的旋转对齿轮箱38提供低速、高扭矩输入。齿轮箱38然后可配置成将低速、高扭矩输入转换成高速、低扭矩输出，以驱动发电机轴36且因而驱动发电机24。
仍参照图2，每个转子叶片22还可包括俯仰调节机构32，其配置成使每个转子叶片22围绕其俯仰轴线28旋转。此外，每个俯仰调节机构32可包括俯仰驱动马达40(例如，任何合适的电、液压、或气压马达)、俯仰驱动齿轮箱42、和俯仰驱动小齿轮42。在这样的实施例中，俯仰驱动马达40可耦合至俯仰驱动齿轮箱42以便俯仰驱动马达40将机械力施加至俯仰驱动齿轮箱42。类似地，俯仰驱动齿轮箱42可耦合至俯仰驱动小齿轮44用于随其旋转。俯仰驱动小齿轮44可继而又处于与耦合在毂20和对应的转子叶片22之间的俯仰轴承46的旋转接合中，使得俯仰驱动小齿轮44的旋转引起俯仰轴承46的旋转。因而，在这样的实施例中，俯仰驱动马达40的旋转驱动俯仰驱动齿轮箱42和俯仰驱动小齿轮44，因此使俯仰轴承46和转子叶片22围绕俯仰轴线28旋转。类似地，风力涡轮10可包括通信地耦合至控制器26的一个或多个偏航驱动机构66，其中每个俯仰驱动机构66配置成改变机舱16相对于风向30的角度(例如，通过接合风力涡轮10的偏航轴承68以便使机舱围绕偏航轴线67旋转(图1))。
风力涡轮10还可包括用于测量风力涡轮10的或在风力涡轮10处的各种操作和/或风力参数的一个或多个传感器48,50,52,54的传感器系统64。例如，如在图2中示出的，(一个或多个)传感器48可位于毂20上，以便测量风力涡轮10的毂负荷。此外，(一个或多个)传感器50可位于转子叶片22中的一个或多个上，以便测量其负荷。此外，(一个或多个)传感器54可位于风力涡轮10的塔架12上以测量其负荷。此外，风力涡轮10还包括一个或多个风力传感器52用于测量风力涡轮10的各种风力和/或环境参数。例如，(一个或多个)这样的参数可包括阵风、风速、风向、风加速度、风湍流、风切变、风变向、尾流、或类似的，以及空气密度、空气水分、湿度、压力、温度、或任何其它的环境条件。
在备选的实施例中，传感器48,50,52,54可为能够测量风力涡轮10的操作和/或风力参数的任何其它合适的传感器。例如，传感器可为加速度计、压力传感器、攻角传感器、振动传感器、MIMU传感器、摄像头系统、光纤系统、风速计、风向标、声探测与定位(SODAR)传感器、红外激光、辐射计、空速管、无线电高空测风仪、其它的光学传感器、和/或任何其它的合适的传感器。应认识到的是，如本文中使用的，术语“监测器”和其变型指示风力涡轮的各种传感器可配置成提供被监测的参数的直接测量或这样的参数的间接测量。因而，传感器48,50,52,54可例如用于产生涉及被监测的参数的信号，其然后可由控制器26使用以确定实际情况。
具体参照图3，示出了根据本公开内容的控制器26的一个实施例的框图。如示出的，控制器26可包括一个或多个处理器56和相关联的存储器装置58，其配置成执行各种计算机执行的功能(例如，执行方法、步骤、计算等且存储如本文中公开的相关的数据)。此外，控制器26还可包括通信模块60以便于在控制器26和风力涡轮10的各种构件之间的通信。此外，通信模块60可包括传感器接口62(例如，一个或多个模数转换器)以允许从传感器48,50,52,54传输的信号转换成可由处理器56理解和处理的信号。应认识到的是，传感器48,50,52,54可使用任何合适的手段通信地耦合至通信模块60。例如，如在图3中示出的，传感器48,50,52,54经由有线连接耦合至传感器接口62。然而，在其它实施例中，传感器48,50,52,54可经由无线连接(诸如通过使用本领域中已知的任何合适的无线通信协议)耦合至传感器接口62，。照此，处理器56可配置成接收来自传感器48,50,52,54的一个或多个信号。
如本文中使用的，术语“处理器”不仅指在本领域中被认为包括在计算机中的集成电路，而且指控制器、微控制器、微计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路、和其它可编程电路。此外，(一个或多个)存储器装置58可大体上包括(一个或多个)存储器元件，其包括但不限于计算机可读介质(例如，随机存取存储器(RAM))、计算机可读的非易失性介质(例如，闪存)、软盘、紧凑型光盘只读存储器(CD-ROM)、光磁盘(MOD)、数字多功能盘(DVD)、和/或其它合适的存储器元件。(一个或多个)这样的存储器装置58可大体上配置成存储合适的计算机可读指令，其在由(一个或多个)处理器58执行时使控制器26配置成执行各种功能，包括但不限于基于多个操作数据估计风力涡轮10的一个或多个参数、响应于瞬时风力条件的探测传输合适的控制信号以实施控制动作、和各种其它合适的计算机实施的功能。
现在参照图4-6，示出了用于保护风力涡轮(诸如图1的风力涡轮10)免于阵风影响的系统150和方法100。更具体而言，图4示出了用于保护风力涡轮10免于阵风影响的方法100的流程图；图5示出了用于保护风力涡轮10免于阵风影响的系统150的一个实施例的示意图；且图6示出了用于保护风力涡轮10免于阵风影响的系统150的另一实施例的示意图。
特别地参照图4，如在102处示出的，方法100包括监测在风力涡轮10处的风速。如在104处示出的，方法100还包括监测在风力涡轮10处的风向。例如，在一个实施例中，方法100可包括同时监测风速和风向。在其它实施例中，方法100可包括经由传感器48,50,52,54中的一个或多个监测风速和风向。
如在106处示出的，方法100还包括确定阵风阈值。例如，在一个实施例中，方法100可包括基于风力涡轮设计计算确定阵风阈值。因而，分别超过阵风阈值的风速和风向指示在风力涡轮10处出现极端阵风(例如，风速阵风和/风向阵风)。例如，用于阈值和/或过滤常数的计算可基于用于侧向风速/风向的负荷模拟且与风力涡轮构件的应力包络线进行比较。此外，提早探测阵风的能力允许控制器26动作且阻止极端负荷。还可计算将在风速和/或风向测量中的不确定性考虑在内的保守阈值，其最小化了误报率和总跳闸数。
在另一实施例中，方法100可包括过滤风速和/或风向。更具体地，如在图5和图6中示出的，方法100可包括经由通带滤波器154和/或低通滤波器158过滤风速152。类似地，方法100还可包括经由通带滤波器156和/或低通滤波器158过滤风向154。
返回参照图4，如在108处示出的，方法100还包括例如经由控制器26分别比较过滤的风速162或其函数和过滤的风向164或其函数与阵风阈值。过滤的值然后可由控制器26使用以确定阵风是否在风力涡轮10处出现。在一个实施例中，风速和风向可由控制器26等量加权。备选地，在一种优选的实施例中，风速和风向可不同地加权。在这样的实施例中，控制器26可使用函数(诸如正弦)以改变在两个参数之间的相对加权值。
更具体地，如在图5中示出的，控制器26可经由通带滤波器156过滤风速152和风向154。例如，作为示例，如在控制模块166中示出的，控制器26然后可将过滤的风向164除以二以获得被除的值，确定被除的值的正弦以获得正弦值，确定正弦值的绝对值，将正弦值乘以过滤的风速162以获得阈值，且比较阈值与阵风阈值。在这样的实施例中，函数sin(WD_BP/2)将对低风向(例如，60度)给予更多加权且对高风向(例如，诸如180度)，其中sin(WD_BP/2)从0至1，而风向从0至180度。还可使用许多其它的函数。
此外，函数诸如正弦和除法可在过滤前被应用，即，原始风速和风向的函数可被过滤，而不是原始风速和风向被过滤且然后应用函数。备选地，如在图6中示出的，控制器26可经由低通滤波器156过滤风速152和风向154。因而，作为另一示例，如在控制模块168中示出的，控制器26然后可将过滤的风向164除以二以获得被除的值，确定被除的值的正弦以获得正弦值，确定正弦值的绝对值，将正弦值乘以过滤的风速162以获得阈值，且比较阈值与阵风阈值。
因此，如在图4的110处示出的，方法100可包括当风速152和风向154分别阵风阈值时实施校正动作。例如，在若干实施例中，当风速152和风向154分别超过阵风阈值时实施校正动作的步骤可包括例如关闭或断开风力涡轮10，以及对风力涡轮10降额。
如本文使用的，对风力涡轮10降额可包括速度降额、扭矩降额或二者的组合。此外，风力涡轮10可通过降低速度和增加扭矩来降额，这对维持功率可为有益的。在另一实施例中，风力涡轮10可通过修改在发电机24上的扭矩需求暂时降额。大体上，扭矩需求可使用本领域中已知的任何合适的方法、过程、结构和/或手段来控制。例如，在一个实施例中，在发电机24上的扭矩需求可使用控制器26通过传输合适的控制信号/命令至发电机24来控制，以调制在发电机24内产生的磁通量。
风力涡轮10还可暂时通过偏航机舱16以改变机舱16相对于风的方向30的角度来降额。在其它实施例中，控制器26可配置成促动一个或多个机械制动或激活在转子叶片上的空气流修改元件以便降低转子叶片14的旋转速度和/或负荷，因此降低了构件负荷。在又一些另外的实施例中，控制器26可配置成执行本领域中已知的任何合适的控制动作。此外，控制器26可实施两个或多个控制动作的组合。
现在参照图7，示出了用于保护风力涡轮10免于阵风影响的方法200的另一实施例的流程图。如在202处示出的，方法200包括同时监测在风力涡轮10处的风速和风向。如在204处示出的，方法200包括确定阵风阈值。阵风阈值指示在风力涡轮10处出现极端阵风。如在206处示出的，方法200包括仅当监测的风速超过阵风阈值且监测的风向超过阵风阈值二者时修改风力涡轮10的操作状态。例如，风力涡轮10可跳闸、关闭或降额。
还应认识到的是，本发明的一个优点是系统和方法可使用风力涡轮10的现存的构件来实施。照此，用户不需要购买、安装和维护新的设备。此外，控制器26可与更宽泛的控制系统结合，例如但不限于风力涡轮控制系统、电厂控制系统、远程监测系统、或其组合。
本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，且还使本领域任何技术人员能够实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统且执行任何并入的方法。本发明的可取得专利的范围由权利要求限定，且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例包括不异于权利要求的字面语言的结构要素，或如果它们包括具有与权利要求的字面语言无实质差异的等同结构要素，则这样的其它示例旨在处于权利要求的范围内。

Claims (14)

1.一种用于保护风力涡轮免于阵风影响的方法，所述方法包括：
监测在所述风力涡轮处的风速；
监测在所述风力涡轮处的风向；
经由一个或多个滤波器过滤所述风速和所述风向；
确定阵风阈值，其中超过阵风阈值的值指示在所述风力涡轮处出现极端阵风；
经由控制器分别比较所述过滤的风速或其函数和所述过滤的风向或其函数与所述阵风阈值，其中比较所述过滤的风速或其函数和所述过滤的风向或其函数与所述阵风阈值包括：
将所述过滤的风向除以二以获得被除的值；
确定所述被除的值的正弦以获得正弦值；
将所述正弦值乘以所述过滤的风速以获得阈值；以及，
比较所述阈值与所述阵风阈值；以及
当所述阈值超过所述阵风阈值时，经由控制器实施校正动作。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括同时监测所述风速和所述风向。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一个或多个滤波器包括通带滤波器或低通滤波器中的至少一者。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括经由一个或多个传感器监测所述风速和所述风向。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括基于风力涡轮设计计算确定所述阵风阈值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，实施所述校正动作还包括关闭所述风力涡轮或对所述风力涡轮降额中的至少一者。
7.一种用于保护风力涡轮免于阵风影响的系统，所述系统包括：
多个传感器，其配置成监测在所述风力涡轮处的风速和风向；
用于过滤所述风速和所述风向的一个或多个滤波器；
处理器，其通信地耦合至所述多个传感器，所述处理器配置成执行一个或多个操作，所述一个或多个操作包括：
确定阵风阈值，其中高于所述阵风阈值的值指示在所述风力涡轮处出现极端阵风；
分别比较所述过滤的风速或其函数和所述过滤的风向或其函数与所述阵风阈值，其中比较所述过滤的风速或其函数和所述过滤的风向或其函数与所述阵风阈值包括：
将所述过滤的风向除以二以获得被除的值；
确定所述被除的值的正弦以获得正弦值；
将所述正弦值乘以所述过滤的风速以获得阈值；以及，
比较所述阈值与所述阵风阈值；以及
当所述阈值超过所述阵风阈值时，实施校正动作。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述一个或多个操作还包括同时监测所述风速和所述风向。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述一个或多个滤波器包括通带滤波器或低通滤波器中的至少一者。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述一个或多个操作还包括经由一个或多个传感器监测所述风速和所述风向。
11.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述一个或多个操作还包括基于风力涡轮设计计算确定所述阵风阈值。
12.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，实施所述校正动作还包括关闭所述风力涡轮或对所述风力涡轮降额中的至少一者。
13.一种用于保护风力涡轮免于极端阵风影响的方法，所述方法包括：
同时监测在所述风力涡轮处的风速和风向；
经由一个或多个滤波器过滤所述风速和所述风向；
将所述过滤的风向除以二以获得被除的值；
确定所述被除的值的正弦以获得正弦值；
将所述正弦值乘以所述过滤的风速以获得阈值；
确定阵风阈值，所述阵风阈值指示在所述风力涡轮处出现极端阵风；
比较所述阈值与所述阵风阈值；以及
仅当所述阈值超过所述阵风阈值时，修改所述风力涡轮的操作状态。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述一个或多个滤波器包括通带滤波器或低通滤波器中的至少一者。
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