CN115698501A - 与偏航系统的制动有关的用于控制风力涡轮机系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制风力涡轮机系统的方法，更特别地涉及一种通过控制偏航驱动致动器中的机械制动器和马达制动器来降低偏航系统上的负载的受控滑动策略。当偏航系统(300)处于非偏航运行状态，并且机械制动器(400)处于接合状态，并且偏航控制器(308)确定或接收到指示偏航力矩的信号时，如果指示偏航力矩的信号高于信号阈值，则偏航控制器(308)向偏航驱动致动器发送制动信号，以使马达进入制动状态来施加制动扭矩。

Description

与偏航系统的制动有关的用于控制风力涡轮机系统的方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制风力涡轮机系统的方法，特别地涉及用于通过控制偏航驱动致动器中的机械制动器和马达制动器来控制偏航系统的方法。
背景技术
偏航系统的任务是确定机舱相对于风的取向。大多数时候偏航系统是不活动的或停顿的。只有当机舱的取向需要改变时，通常是由于风向的改变，偏航系统才会活动以将机舱转向风中。
在正常运行模式下，机舱与风向的偏差(偏航角)应尽可能小，以避免电力生产损失和降低负载。然而，与此同时偏航系统的响应也不能过于灵敏，以避免连续的小偏航移动，这会降低机械部件的寿命。
在现代风力涡轮机系统中，在偏航系统中使用多个偏航驱动致动器来确定机舱相对于风的取向。
当偏航系统不活动或停顿时，机械制动器通常被接合。然而，由于现代风力涡轮机系统的尺寸，作用在风力涡轮机上的力(例如来自风向的改变)是相当大的，并且机械部件上的负载可能非常大，这可能需要包括齿轮和机械制动器的大型且稳健的构造。
因此，用于控制风力涡轮机中的制动器的改进方法将是有利的，并且用于控制机械制动器的更有效和/或可靠的方法将是有利的。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种控制风力涡轮机的偏航系统，使得偏航系统能够以如下方式处理机械部件上的负载的方法：其中，与仅通过机械部件处理负载的系统相比，机械部件的尺寸和成本能够减小。
本发明的另一个目的是改进风力涡轮机的控制方法，特别是提高偏航系统的部件的使用寿命的控制方法。
此外，本发明的又一个目的涉及能够运行带有部分故障偏航致动器的涡轮机的能力。
因此，在本发明的第一方面旨在通过提供一种用于控制风力涡轮机系统的方法来获得上述目的和若干其他目的，所述风力涡轮机系统包括机舱、塔架和偏航系统，所述偏航系统包括一个或多个偏航驱动致动器和偏航控制器，所述一个或多个偏航驱动致动器包括马达和机械制动器；
-所述偏航系统可在偏航运行状态下运行以使所述机舱相对于所述塔架旋转，并且所述偏航系统可在非偏航运行状态下运行，并且
-所述机械制动器可运行为处于接合状态或处于分离状态，并且
-所述马达可运行为处于制动状态，其中所述马达施加制动扭矩以抵抗所述机舱的移动；
其中，当
-所述偏航系统处于所述非偏航运行状态，并且
-所述机械制动器处于接合状态，并且
-所述偏航控制器确定或接收到指示偏航力矩的信号时，并且
-如果所述指示偏航力矩的信号高于信号阈值，则所述偏航控制器向所述偏航驱动致动器发送制动信号以使所述马达进入所述制动状态来施加制动扭矩。
偏航系统包括多个偏航驱动致动器，每个偏航驱动致动器包括马达和连接偏航驱动致动器的小齿轮。偏航系统还包括偏航环，多个致动器连接到该偏航环上。在实施例中，偏航驱动致动器包括变频驱动。变频驱动通常被认为是偏航驱动致动器的一部分，即使变频驱动可以与偏航驱动致动器的其他部分分开放置。在其他实施例中，偏航驱动致动器不配备变频驱动，取而代之，偏航驱动致动器将直接从偏航控制器接收开/关致动信号。在其他实施例中，软启动器可以应用于偏航驱动致动器。制动信号通常是在偏航力矩的相反方向上偏航的命令的形式。
偏航或旋转如本领域中常用的那样被理解为机舱相对于塔架的旋转。
当偏航系统处于偏航运行状态时，机舱相对于塔架在顺时针方向上或在逆时针方向上旋转。当偏航系统处于非偏航运行状态时，机舱不旋转，并且机械制动器或电动马达制动器通常保持机舱不旋转。但是，如果作用于系统的力太大而使制动器无法保持，则可能会发生滑动。
关于本发明中的制动，机械制动和电动马达制动是区分开的，机械制动是来自安装在马达处的摩擦制动器的制动扭矩，电动马达制动是马达生成的反扭矩。
机械制动器可以处于接合状态或处于分离状态。马达制动器可以处于制动状态以施加制动扭矩来抵抗机舱的移动或旋转。偏航系统包括偏航环，并且制动扭矩被施加到偏航环以抵抗偏航系统的移动或旋转，从而抵抗机舱的移动或旋转。这包括施加反向移动，即在滑动停止的时间之后施加反扭矩，例如以将机舱移动到其预滑动位置，或直到机舱再次逆风。
当偏航控制器接收或检测到指示偏航力矩的信号时，如果该偏航力矩高于信号阈值，则偏航控制器向偏航驱动致动器发送信号，以通过进入制动状态来激活马达制动器并向偏航环施加制动扭矩。偏航力矩是外力施加到偏航系统的力矩，通常由风向的变化引起。
此外，还存在轴承摩擦，轴承摩擦会创建摩擦扭矩，当被用于施加主动扭矩时，马达应当克服该摩擦扭矩。另一方面，轴承摩擦扭矩有助于降低在机舱应该停止的情况下由驱动承受的负载。
通常，马达在主动偏航期间和需要马达致动的高外部负载下是活动的；否则机械制动器被接合。在一个实施例中，马达在高外部负载下作为发电机制动器运行并且让机舱在受控负载水平下滑动。当检测到机械制动器中高于信号阈值的滑动时，所有机械制动器被释放并且马达在制动状态下被激活，使得马达创建对抗滑动的反扭矩。制动器的最大容量低于齿轮箱和小齿轮的容量，因此在超过齿轮箱和小齿轮的设计负载之前，制动器中将发生滑动。
目前，在现有技术的解决方案中，偏航驱动致动器被设计为应对可能发生的最高负载。使用本发明的方法的重要益处是避免将偏航驱动设计到最高负载，从而其允许减小偏航系统内的关键部件的尺寸。此外，滑动性能可以降低其他部件所承受的负载，并且还可能会降低振荡的风险。此外，滑动功能可以降低现有机械偏航马达制动器所承受的磨损量，从而提高偏航系统的部件的使用寿命。
马达优选地是电驱动马达，其通常是异步感应马达，但也可以是永磁马达。马达各自由单独的变频驱动或可控电源供电，从而实现马达控制。依据该实施例，马达可以单独控制或集中控制。替代地，马达可以是液压驱动马达。
在应用变频驱动的实施例中，驱动连接到偏航系统中的马达控制器并接收来自马达控制器的输出信号。
塔架可以是一个或多个机舱可以安装在其上且可相对于塔架旋转的任何支撑结构或构造。塔架可以包括支撑臂，机舱安装在每个支撑臂上；因此，“使机舱相对于塔架旋转”的措辞也涵盖放置在支撑臂上的机舱被旋转的情况。此外，如下实施例是可能的，其中支撑臂可相对于塔架旋转，因此，当支撑臂相对于塔架旋转时，机舱同时相对于塔架旋转；因此，“使机舱相对于塔架旋转”的措辞也涵盖这种情况。
根据一个实施例，该方法包括：偏航控制器通过检测机械制动器的滑动来确定指示偏航力矩的信号。
对滑动的检测例如可以通过检测马达位置变化来完成。
在一个实施例中，指示偏航力矩的信号由马达控制器例如通过检测电压电平或接收编码器信号来检测。
根据一个实施例，该方法包括：偏航控制器基于确定机械制动器的滑动可能性来确定指示偏航力矩的信号。
当检测到滑动或滑动可能性时，偏航控制器向偏航驱动致动器发送信号，然后在偏航驱动致动器中激活马达制动扭矩，从而抵消滑动。马达制动扭矩是马达生成的反扭矩。
可以通过分析作用在风力涡轮机系统上的外力来完成对滑动可能性的确定。由多个传感器检测到的外力生成偏航力矩，如果该偏航力矩变得如此大以致存在滑动或存在滑动风险，则偏航控制器可以向偏航驱动致动器发出信号，以使马达施加反扭矩来抵抗偏航力矩。
根据一个实施例，该方法包括：一个或多个偏航驱动致动器包括用于检测滑动或滑动可能性的编码器，并且其中指示偏航力矩的信号基于来自编码器的信号。
编码器是偏航驱动致动器中的装置，如果检测到位置角度的变化，则该装置检测马达速度和马达位置(其为相对于初始位置的马达角度)；这可以用作滑动发生的指示。
编码器可用于检测滑动，但编码器可能不存在于所有马达中。例如，编码器可以只在选定的马达上，例如只在两个马达上。此外，没有任何编码器的实施例也是可能的。
根据一个实施例，该方法包括：偏航控制器通过检测机舱的移动来确定指示偏航力矩的信号。也就是说，指示偏航力矩的信号基于从偏航位置检测器获得的偏航位置信号。
指示偏航力矩的信号可以例如基于绝对偏航滑移超过一定限度的测量结果，即自上次偏航马达停止并且制动器被激活以来，机舱已经转动多少，这可以通过从上次停止位置减去当前偏航位置来获得。指示偏航力矩的信号也可以基于例如通过对机舱位置信号进行微分获得的偏航速度，并且将指示偏航力矩的信号基于当偏航速度超过指定限度时的测量结果。
在一个实施例中，当机舱位置在非偏航运行状态期间已经移动了2度时，可以向偏航驱动致动器施加制动信号。
在实施例中，指示偏航力矩的信号或阈值还可以取决于风速、电力生产、转子/发电机速度和描述滑动严重程度的其他参数。此外，来自用于检测诸如推力、叶片负载、风向、陀螺仪信号、加速度计信号等这些值的各种传感器的传感器信号可用于估计偏航力矩以及与偏航力矩一起用于估计滑动可能性。
在实施例中，阈值可以在较高的风速、较高的电力生产、较高的转子/发电机速度和较高的滑动速度下被设置得较低，以便在这些情况下较早地做出反应。
在一个实施例中，如果涡轮机不生产电力或处于低电力生产，则阈值可以被设置得较高，以减小马达的激活次数。
根据一个实施例，该方法包括：当指示偏航力矩的信号高于信号阈值时，释放机械制动器。该释放可以是立即的。
如果检测到滑动，并且如果滑动高于阈值，则滑动可能会继续，并且这会对机械制动器造成显著磨损。在实施例中，当偏航力矩高于信号阈值时，释放机械制动器以避免机械制动器的损坏和磨损。
根据一个实施例，该方法包括：当指示偏航力矩的信号高于信号阈值并且马达施加的制动扭矩大于最小扭矩时，释放机械制动器。为了改变施加的扭矩，可能需要变频驱动。在没有变频驱动的实施例中，机械制动器可以基于替代输入被释放，或者简单地被立即释放。
在释放机械制动器之前，有利的是，马达已经通过施加抵抗偏航力矩的制动扭矩开始制动，使得马达制动器逐渐从机械制动器接管对偏航系统的制动，以避免机械制动器的突然释放。
根据一个实施例，该方法包括：当指示偏航力矩的信号高于信号阈值时，马达施加的制动扭矩斜坡上升，直到施加选定的制动扭矩。
通过使马达施加的制动扭矩斜坡上升，影响机械制动器的力矩将逐渐减小，从而避免可能损坏偏航系统中的其他部件的机械制动器的突然变化。
根据一个实施例，该方法包括：当检测到滑动并且滑动速度高于阈值速度时，释放机械制动器。
如果滑动速度高于阈值速度，则存在滑动将继续的风险，并且由于机械制动器无法保持系统，释放机械制动器以避免损坏，并能够确保系统的受控停止。机械制动器的释放可以是立即的，也可以等待马达制动器被接合。
根据一个实施例，该方法包括：当检测到滑动时，确定滑动速度，并且其中依据滑动速度设置施加的制动扭矩。
马达施加的制动扭矩可以被设置为与滑动速度成比例或与检测到的偏航力矩成比例。
根据一个实施例，该方法包括：偏航控制器从多个传感器接收测量值，并且偏航控制器使用测量值来确定滑动可能性。
在风力涡轮机系统上的许多位置，存在传感器用于检测像推力、叶片负载、风向、陀螺仪信号、加速度计信号等的许多不同的测量值。本发明的方法可以利用这些传感器，以使用来自这些传感器的测量结果来估计偏航力矩以及与偏航力矩一起估计滑动可能性。
根据一个实施例，该方法包括：由偏航系统从多个传感器接收的测量值包括测量的推力、估计的推力和/或叶片负载和/或风向和/或机舱中的陀螺仪信号和/或机舱中的加速度计信号和/或来自扭矩传感器或扭矩换能器的信号。
根据一个实施例，该方法包括：指示偏航力矩的信号基于来自多个偏航驱动致动器的信号，并且来自偏航驱动致动器的子组的信号被忽略。
来自多个偏航驱动致动器的信号通常是马达的速度，但也可以是马达的角度位置的变化。
仅使用来自偏航驱动致动器的选定子组的信号可能是有利的。一些偏航驱动致动器的行为可能具有非典型值，该值通常由编码器测量，例如与平均马达速度有很大差异的马达速度，因此忽略这些非典型测量结果可能是一个优势。偏航驱动致动器的行为可能由于例如齿轮损坏而变得非典型。此外，一些通过选择(例如由在系统的设置中设置忽略参数操作员做出的选择)来忽略的偏航驱动致动器(例如没有编码器的偏航驱动致动器)可以被忽略。
在一般实施例中，在指示偏航力矩的信号高于信号阈值时，施加制动扭矩。然而，在实施例中，可以在偏航力矩降低到信号阈值以下的时间之后，并且直到满足专用停止标准，才施加制动扭矩。
在一个实施例中，施加制动扭矩，直到到达初始停止位置，即首先施加制动扭矩以停止滑动，随后将机舱移回预滑动位置。在另一个实施例中，施加制动扭矩直到机舱逆风，即相对风向接近于零。有利的是关于相对于风向的偏航误差来施加制动扭矩，因为风向可能在偏航系统滑动时发生改变。
在另一个实施例中，停止标准也可以涉及机舱的移动速度，使得施加制动扭矩，直到机舱的移动速度低于预定速度。
根据一个实施例，该方法在包括多个机舱的风力涡轮机系统上运行，并且偏航系统被布置为旋转多个机舱中的一个或多个，即所谓的多转子涡轮机。
在多转子涡轮机中，机舱可以安装在支撑臂上或安装在允许在同一风力涡轮机系统上安装更多机舱的其他支撑结构上。本发明的方法可以单独地用于多个机舱，因此，放置在支撑臂上的单个机舱可以旋转，同时其他机舱不旋转。该方法也可用于通过旋转其上安装有多个机舱的整个结构来旋转所有的机舱，由此多个机舱同时旋转。然后多个机舱相对于塔架旋转，因此每个单独的机舱也相对于塔架旋转。
根据一个实施例，该方法包括：偏航系统接收对多个转子中的每一个的测量或估计置信(trust)，并且使用多个转子的置信差值来确定指示偏航力矩的信号以检测滑动可能性。
在多转子涡轮机中，作用在偏航系统上的偏航力矩可以通过分析为多个转子测量或估计的置信差值来估计。
本发明可以在用于控制风力涡轮机的偏航的控制系统上实施。
本发明的第二方面涉及一种风力涡轮机，其中该风力涡轮机还包括用于根据第一方面控制风力涡轮机系统的偏航的控制系统。
本发明的第三方面涉及一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括适于在数据处理系统上执行时控制风力涡轮机的软件代码，该计算机程序产品适于执行第一方面的方法。
马达控制器的不同部分可以在单独的计算机程序中实现，或者被实现为在相同或在不同微处理器上运行的同一计算机程序中的不同功能。同样地，马达控制器和偏航控制器可以在于不同的计算机或微处理器上运行的不同软件程序中实现，或者在于同一计算机或微处理器上运行的相同软件程序中实现，或者以它们的任意组合实现。
一般而言，本发明的各个方面和实施例可以在本发明的范围内以任何可能的方式组合和耦合。本发明的这些和其他方面、特征和/或优点将从下文描述的实施例中变得显而易见并且参照下文中描述的实施例得到阐明。
附图说明
将仅通过示例的方式参照附图描述本发明的实施例，其中：
图1图示了风力涡轮机，
图2图示了被配置为多转子风力涡轮机的风力涡轮机，
图3图示了偏航系统，
图4是偏航马达的示意图，
图5图示了确定何时分离机械制动器和接合马达制动的程序的实施例。
图6图示了确定何时接合机械制动器和分离马达制动的程序的实施例。
图7图示了指示偏航力矩的信号基于从偏航位置检测器获得的偏航位置信号的实施例。
附图显示了实现本发明的一种方式，并且不应被解释为限制落入所附权利要求的范围内的其他可能实施例。
具体实施方式
图1示出了风力涡轮机100(通常也称为风力涡轮发电机，WTG)，其包括塔架101和带有至少一个转子叶片103的转子102。通常使用三个叶片，但也可以使用不同数量的叶片。叶片103与轮毂105连接，轮毂105被布置成与叶片一起旋转。转子连接到机舱104，该机舱104安装在塔架101的顶部并且适于经由传动系统驱动位于机舱104内的发电机。转子102可在风的作用下旋转。转子叶片103的由风引起的旋转能量经由轴传递到发电机。因此，风力涡轮机100能够借助于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将其转换成电能。发电机与功率转换器连接，用于将生成的电力注入市电。
图2示出了被配置为多转子风力涡轮机的替代风力涡轮机100。多转子风力涡轮机包括多个机舱104。如上图所示，机舱104可以经由塔架101和从塔架101向外延伸的支撑臂106被支撑，使得机舱被放置得远离塔架并且位于塔架的相对两侧。这里示出了两个臂高度，但是具有单个臂高度以及三个或更多高度的实施例也是可能的。替代地，如下图所示，机舱104可以由从基底130(例如地面或浮动基底)延伸的倾斜塔架101支撑，使得两个或更多个机舱104在给定高度上彼此充分隔开。本发明的实施例可以与多转子风力涡轮机或单转子风力涡轮机一起使用。
图3示出了根据本发明的偏航系统300的实施例。在所示示例中，偏航系统300包括多个偏航驱动致动器301，其中的十个在图3中示出。在其他配置中，可以使用更多或更少的偏航驱动致动器301。每个偏航驱动致动器301包括马达302和小齿轮304，在该实施例中马达302为电驱动马达。小齿轮304连接偏航驱动致动器301和偏航环305。在所示实施例中，偏航驱动致动器301包括变频驱动(VFD)306。然而，VFD不需要存在并且可以用电源代替，可能地用软启动器替代。
马达302可以是异步感应马达类型，可能经由开/关控制或经由VFD控制实现单独的马达控制。在具有VFD控制的实施例中，马达302可以根据四象限控制方案来运行。变频驱动306在图3中被观察到集中在中心的机柜中并连接到马达控制器307，然而变频驱动306也可以放置在其他位置。
马达302包括检测马达的位置的编码器，该编码器为位置计，从位置的角度变化可以导出马达速度。编码器用于检测马达302的速度，并将速度返回给变频驱动306。
编码器可用于每个马达302，以检测马达302的位置和速度，并确保大的负载分担，同时避免使马达302中的任何一个过载。
马达控制器307可以被布置为向变频驱动306输出扭矩参考，马达控制器307通过与编码器、各个变频驱动306的通信或通过与偏航控制器308的通信接收关于马达速度的信息。此外，基于来自风向装置309的输入，马达控制器307从偏航控制器308接收关于何时偏航和向哪个方向偏航的信号。然而，用于输入电力和通信的偏航控制器308、风向装置309和电缆不是偏航系统300的一部分。
偏航控制器308可以控制偏航系统300，并且偏航控制器308在需要偏航时激活马达控制器307。
偏航控制器308可以是涡轮机控制器的一部分，例如是涡轮机控制器的控制模块的一部分，或者可以是连接到涡轮机控制器的专用控制器。
作为在马达处应用编码器的补充或替代，可以存在偏航位置传感器310。偏航位置传感器可以是例如从检测偏航环的位置中检测机舱的位置的光学传感器。另一个示例包括安装在机舱后部的GPS，它可以检测绝对机舱位置。
图4是包括机械制动器400的电偏航驱动致动器301的示意图。机械制动器400通过马达轴416连接到马达302和小齿轮304。机械制动器400可以用不同的方式设计，但是图4所示的方式包括摩擦表面414，该摩擦表面414形成马达的静止部分410和旋转部分(特别是制动圆盘412)之间的界面。此外，机械制动器400包括弹簧和线圈(未示出)。机械制动器400通常是常闭的，这意味着如果线圈未通电，则弹簧在摩擦表面414上创建力，该力通过接合制动圆盘412的摩擦表面414防止马达302的旋转。当线圈通电时，它们创建抵消弹簧压力的力，该力释放机械制动器400，从而阻碍马达302和小齿轮304的旋转。小齿轮304与偏航环305接合，并且当机械制动器400制动小齿轮303时，小齿轮304阻碍机舱104旋转。
在一个实施例中，偏航系统可以被实现为包括三个运行状态：
a)“由制动器停车”，其中机械制动器400被接合。在这种状态下，机械制动器400中的滑动的检测可以被设置为主动。在一个实施例中，如果检测到机械制动器400中的滑动高于信号阈值，则状态改变为状态“由马达停车”。
b)“由马达停车”，其中马达302被主动控制以施加制动扭矩来抵抗机舱104的移动，这意味着电动马达制动器被激活。在实施例中，机械制动器400在该状态下分离；然而，在某些情况下，也可以在分离机械制动器400之前选择“由马达停车”状态。
c)顺时针或逆时针“偏航”，其中存在主动偏航。机舱104的旋转方向以及速度和扭矩可以通过输入信号来设置。“偏航”状态由来自偏航控制器308的命令进行控制。
偏航系统300可以被布置为在滑动角度高于阈值时将状态从“由制动器停车”改变为“由马达停车”。
偏航系统300可以被布置为在从涡轮机控制器接收到偏航力矩已经低于给定阈值达一段时间，或者在马达302施加的力矩已经低于阈值达一段时间的信号时，将状态从“由马达停车”改变为“由制动器停车”。
图5图示了确定何时分离机械制动器400并利用马达制动，从“由制动器停车”变为“由马达停车”的程序的示例。最初，偏航系统300处于状态“由制动器停车”。θtrig是取决于马达轴角度的触发状态，其触发模式切换到“由马达停车”。如果θtrig高于信号阈值θunlock，状态改变为“由马达停车”。θtrig是马达轴416从初始位置移动的角度。θunlock是触发模式切换的信号阈值。如果|θtrig|>θunlock，则状态改变为“由马达停车”。
如果自上次检查以来的改变低于最小阈值θreset：|θtrig(Tc(k)-θtrig(Tc(k-1)|<θreset，则每Tc秒检查一次角度θtrig并重置θtrig。这确保了较长时间段内的轻微滑动不会启用将状态改变为“由马达停车”。
在“由制动器停车”期间，持续监测马达轴416的角度移动。触发状态θtrig根据测量的马达轴角度变化。每个Tc时间段，将状态θtrig与下阈值水平θreset进行比较，如果θtrig<θreset，则重置。角度移动应高于低角度阈值θreset，以便在短时间段Tc后不重置。
如果在机械制动器400中存在可忽略的滑动，或实际上的移动是在较长时间段内速度信号上的积分噪声，则这确保了马达控制不被激活。如果θtrig>θreset，触发状态将根据马达轴角度连续改变。如果θtrig>θunlock，机械制动器400被释放，并且“由马达停车”控制被启动。
图6图示了确定何时接合机械制动器400和分离马达制动，从“由马达停车”到“由制动器停车”的程序的示例。
τmotor为马达制动扭矩；当“由马达停车”时，马达302必须施加该马达制动扭矩来抵消偏航力矩。τbrake是在“由制动器停车”时机械制动器400必须施加以抵消偏航力矩的制动扭矩。
在Tunlock处，模式改变为“由马达停车”，机械制动器400被释放并且τbrake变为零，取而代之，马达302接管进入制动状态并施加马达制动扭矩τmotor，τmotor变为τcapacity。
当τmotor变得低于τlock，τlock是低于标称滑动水平τcapacity的某个水平时，定时器Ttrig启动。当定时器Ttrig已运行时间Tlock时，指示保持偏航系统300不滑动所需的马达扭矩已低于τlock达时间Tlock，模式改变为“由制动器停车”。现在，机械制动器400在时间TB接合并且它们从马达402接管制动。马达扭矩τmotor通过将τmotor降低到零而斜坡下降，并且τbrake增加。
图7图示了指示偏航力矩的信号基于从偏航位置检测器获得的偏航位置信号的实施例。偏航位置信号可以用不同的方式表示。例如，偏航位置可以是角度，即机舱角度。该角度可以例如相对于绝对零度或相对于上一次的停止位置来表示。偏航位置检测器的使用可以例如是在偏航马达未配备VFD的情况下。
在图7A中，角度位置形式的机舱位置被显示为时间的函数，而图7B显示了作为时间的函数的反作用马达扭矩。马达扭矩在所示实施例中以开/关方式施加。在第一时间段P1中，机舱定位在角度γ0处，并且由于角度恒定，马达处于制动状态。在时间t1处，机舱开始滑动(时间段P12)。一旦检测到机舱位置已经移动了预定量至γs，就向偏航驱动致动器提供制动信号，使得马达施加马达制动扭矩。机舱保持滑动，直到施加的马达制动扭矩足以克服使机舱滑动的负载，从而使机舱滑动停止。这发生在时间段P2中并在偏航角为γm的t3处停止。
在所示实施例中，在滑动期间风向已经改变，并且为了将机舱置于逆风方向，施加马达制动扭矩，直到满足停止标准(即包括P3)。在时间t4处，机舱位置匹配风向，并且马达停止。
尽管已结合特定实施例描述了本发明，但不应将其解释为以任何方式限于所呈现的示例。本发明的范围由所附权利要求规定。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”等引用不应被解释为排除多个。权利要求中关于附图中指示的元件的参考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各个特征可能可以有利地组合，并且在不同权利要求中提及这些特征不排除特征的组合是不可能的和有利的。

Claims (15)

1.一种用于控制风力涡轮机系统的方法，所述风力涡轮机系统包括机舱(104)、塔架(101)和偏航系统(300)，所述偏航系统(300)包括一个或多个偏航驱动致动器(301)和偏航控制器(308)，所述一个或多个偏航驱动致动器(301)包括马达(302)和机械制动器(400)；
-所述偏航系统(300)可在偏航运行状态下运行以使所述机舱(104)相对于所述塔架(101)旋转，并且所述偏航系统(300)可在非偏航运行状态下运行，并且
-所述机械制动器(400)可运行为处于接合状态或处于分离状态，并且
-所述马达(302)可运行为处于制动状态，其中所述马达(302)施加制动扭矩以抵抗所述机舱(104)的移动；
其中，当
-所述偏航系统(300)处于所述非偏航运行状态，并且
-所述机械制动器(400)处于接合状态，并且
-所述偏航控制器(308)确定或接收到指示偏航力矩的信号时，并且
-如果所述指示偏航力矩的信号高于信号阈值，则所述偏航控制器(308)向所述偏航驱动致动器发送制动信号以使所述马达(302)进入所述制动状态来施加制动扭矩。
2.根据权利要求1所述的用于控制风力涡轮机系统的方法，其中，所述偏航控制器(308)通过检测所述机械制动器(400)的滑动来确定所述指示偏航力矩的信号。
3.根据权利要求1所述的用于控制风力涡轮机系统的方法，其中，所述偏航控制器(308)基于对所述机械制动器(400)的滑动可能性的确定来确定所述指示偏航力矩的信号。
4.根据前述权利要求中任一项所述的用于控制风力涡轮机系统的方法，其中，所述一个或多个偏航驱动致动器(301)包括用于检测滑动或滑动可能性的编码器，并且其中所述指示偏航力矩的信号基于来自所述编码器的信号。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的用于控制风力涡轮机系统的方法，其中，所述指示偏航力矩的信号基于从偏航位置检测器获得的偏航位置信号。
6.根据前述权利要求中任一项所述的用于控制风力涡轮机系统的方法，其中，当所述指示偏航力矩的信号高于所述信号阈值时，释放所述机械制动器(400)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的用于控制风力涡轮机系统的方法，其中，当所述指示偏航力矩的信号高于所述信号阈值并且所述马达(302)施加的制动扭矩大于最小扭矩时；释放所述机械制动器(400)。
8.根据权利要求2-4中任一项所述的用于控制风力涡轮机系统的方法，其中，当检测到滑动并且滑动速度高于阈值速度时，释放所述机械制动器(400)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的用于控制风力涡轮机系统的方法，其中，当检测到滑动时，确定滑动速度，并且其中依据所述滑动速度设置施加的制动扭矩。
10.根据前述权利要求中任一项所述的用于控制风力涡轮机系统的方法，其中，所述偏航控制器(308)从多个传感器接收测量值，并且所述偏航控制器使用所述测量值来确定滑动可能性。
11.根据前述权利要求中任一项所述的用于控制风力涡轮机系统的方法，其中，所述指示偏航力矩的信号基于来自多个偏航驱动致动器(301)的信号，并且其中来自偏航驱动致动器(301)的子组的信号被忽略。
12.根据任一项前述权利要求所述的用于控制风力涡轮机系统的方法，其中，施加所述制动扭矩，直到满足停止标准。
13.根据前述权利要求中任一项所述的用于控制风力涡轮机系统的方法，其中，所述风力涡轮机系统包括多个机舱(104)，并且所述偏航系统(300)被布置为旋转所述多个机舱(104)中的一个或多个，其中所述偏航系统(300)接收对多个转子(102)中的每一个的测量或估计置信，并且多个转子(102)的置信差值被用来确定所述指示偏航力矩的信号以检测滑动可能性。
14.一种风力涡轮机系统，所述风力涡轮机系统包括用于控制风力涡轮机系统的制动器的控制系统，其中，所述控制系统被布置为执行根据权利要求1-13中任一项所述的方法的步骤。
15.一种计算机程序产品，其包括适于在数据处理系统上执行时控制风力涡轮机系统的软件代码，所述计算机程序产品适于执行权利要求1-13中任一项所述的方法。
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