CN115836158A - 基于控制信号进行偏航控制的偏航系统 - Google Patents

Abstract

一种风力涡轮机(10)包括安装成在塔架(12)上移动以向电网(104)提供电力的机舱(14)和包括可操作为向风力涡轮机(10)提供偏航功能并使机舱(14)关于塔架(12)移动的一个或多个偏航马达(46)的偏航系统。用于偏航功能的控制器(70、80)与偏航系统联接，用于在偏航功能中控制偏航马达(46)的操作。反映电网(104)的电网条件、诸如电网电压的控制信号(108)被提供给控制器(70、80)。评估控制信号(108)，控制器(70、80)基于控制信号(108)选择性地延迟偏航功能。在另一个实施例中，偏航系统包括用于与独立电源(110)联接的偏航马达(46)的制动器(52)。如果制动器电源(110)没有进行操作，则控制器(70、80)选择性地延迟偏航功能。

Description

基于控制信号进行偏航控制的偏航系统

技术领域

本发明大体上涉及风力涡轮机和这种风力涡轮机的偏航控制。

背景技术

现代公用事业规模的风力涡轮机通常配备有主动偏航控制系统。偏航控制系统用于移动风力涡轮机的机舱，并确保在电力生成期间机舱和转子面向风。这确保了基于风力条件有效地使用风力涡轮机。

常见类型的主动偏航控制系统涉及使用电动或液压驱动系统，它们具有与风力涡轮机的机舱联接以相对于塔架在方位角上成角度地移动机舱的多个主动驱动器。通常，机舱通过滚子偏航轴承或滑动偏航轴承安装在塔架上，以允许机舱平稳地偏航。还可以提供偏航制动系统以将机舱保持在特定方位角位置。偏航驱动器可以各自包括偏航马达并且马达共同驱动齿轮元件以用于机舱的移动。通常安装到机舱的带有相应马达和输出齿轮元件的多个偏航驱动器定位成与通常安装到塔架的大齿轮或带齿轮啮合。驱动器可以围绕机舱的底部布置以在偏航控制器的指导下一起操作来提供期望的偏航控制。通常，偏航驱动器的马达可以配备有机电制动器。

主动偏航控制系统由合适的控制器控制，该控制器例如可以是较大的风力涡轮机控制系统的一部分。控制器的任务是操作各种偏航驱动器并将机舱移动到命令的偏航位置，或移动机舱以相对于相对风向维持零航向。由控制器实现的偏航控制通常基于风的可变性质进行操作，以应对不断变化的风力条件，同时也将偏航驱动器的激活保持在可接受的水平，使磨损最小化。此外，除了风力变化之外的外部条件也被考虑用于风力涡轮机的控制。

例如，为了确保稳定的电网，风力涡轮机要遵守国家电网合规性要求。那些要求中的一项规定：风力涡轮机必须在电网出现特定电压和频率变化时停止电力生产。该电压变化可以大至标称电压的-20％至+36％。通常，更极端的变化持续时间更短，诸如几秒钟或有时几分钟。

对于响应电网变化的连续操作，实际电压变化可能高达+/-13％。例如，表1是用于控制来自经历变化的电网条件的风力涡轮机的电力生成的电网变化合规性参数的示例性表格。

超过+36％最长0.15秒

+25％至+36％最长2秒

+16％至+25％最长60秒

+13％至+16％最长1800秒

+13％至-13％持续性地

-13％至-15％最长180秒

-15％至-20％最长12秒

表1

除了风力涡轮机的操作合规性之外，电网电压和频率的变化也会不利地影响偏航控制系统的操作，尤其是偏航驱动器的操作。在具有偏航驱动器或使用电动偏航驱动器(诸如异步感应马达)的驱动系统的风力涡轮机中，马达通常被直接供给受到上述电网电压和频率变化的影响的电力。偏航马达通常还配备有机电制动器。这种偏航制动器需要电源来脱离它们的制动功能。用于制动器的此类电源通常直接从马达接线盒馈送，作为经由整流器馈送的交流或直流电。因此，马达制动器也会受到电网变化的影响。

通常，电动马达及其制动器被设计为在+/-10％的电压变化范围内起作用。在该范围之外，它们可能无法正常操作。例如，电动马达可能能够承受较短的过电压突发，但对于过电压情况，由于偏航马达的扭矩较高，因此在阵风期间存在偏航系统过载的风险。在涉及偏航系统的欠压供电的相反情况下，由于偏航马达输出的扭矩较低，因此存在偏航能力过小的风险。

更进一步地，功率变化场景中出现的另一问题是许多偏航马达制动器在低于-10％的电压变化的情况下将无法正确脱离。结果，在最坏的情况下，生成的偏航马达扭矩中的大部分将被用于克服来自未正确脱离的制动器的制动扭矩。这导致系统的偏航能力显著降低。当被偏航马达拖动时，未脱离的制动器会提前磨损。更进一步地，偏航马达和偏航系统的其余部分在这种情况下可能会过载。

因此，需要能够检测与风力涡轮机相关联的电网的变化，并基于检测到的变化来操作和控制偏航系统的改进的系统和方法。

发明内容

在本发明的一个实施例中，风力涡轮机包括安装成在塔架上移动以向电网提供电力的机舱。风力涡轮机具有偏航系统，偏航系统带有一个或多个偏航马达，所述一个或多个偏航马达可操作为向风力涡轮机提供偏航功能并使机舱关于塔架移动。控制器与偏航系统联接，用于在偏航功能中控制偏航马达的操作。向控制器提供反映电网的电网条件的控制信号，并且控制器被配置为评估控制信号并基于控制信号选择性地将偏航功能延迟一段时间，并在延迟期满后继续进行偏航功能。例如，控制器可以使用用于执行偏航功能的合适的电网变化范围(诸如电压或频率)。控制器将控制信号与电网变化范围进行比较，并基于该比较选择性地延迟偏航功能。如果控制信号在电网变化范围之外，偏航功能可能被延迟。该延迟可以是时间延迟。

在一个实施例中，控制器在确定控制信号在电网变化范围之外时还被配置为随时间周期性地将控制信号与电网变化范围进行比较。如果控制信号指示电网条件在可接受的范围内，这允许偏航功能继续进行。

在另一个实施例中，即使控制信号指示电网条件不在可接受的范围内，如果已经过去足够的时间，也可以使用延迟的时间限制以执行偏航功能。为此，控制器可以使用时间限制并且控制器被配置为确定偏航功能的延迟是否超过时间限制，并且如果延迟超过时间限制则将继续进行偏航功能。

在另一个实施例中，偏航系统包括用于与偏航马达相互作用的一个或多个制动器和用于制动器的单独电源。控制器使用反映用于制动器的电源的制动器控制信号。控制器被配置为评估制动器控制信号并且基于制动器控制信号选择性地延迟偏航功能。例如，制动器控制信号可以反映制动器电源是否进行操作。如果制动器电源不进行操作，则偏航功能被选择性地延迟。

附图说明

被结合到本说明书中并构成本说明书的一部分的附图图示了本发明的各种实施例，并且与上面给出的本发明的一般性描述以及下面给出的实施例的详细描述一起用于解释本发明的实施例。

图1是根据本发明的实施例的示例性风力涡轮机的透视图，该风力涡轮机包括机舱和转子。

图2是图1的转子的一部分的局部前视图，其示出了附接到转子的轮毂的叶片。

图3是用于图1的风力涡轮机的偏航系统的一部分的截面图。

图3A是用于图1的风力涡轮机的偏航系统的各种偏航驱动部件的透视图。

图3B是如图3A所示的示例性偏航驱动器的偏航马达和制动元件的透视图。

图4是用于控制偏航马达以在风力涡轮机中提供偏航功能的偏航控制系统的示意图。

图5是实现偏航控制系统的示例性风力涡轮机控制系统的示意图。

图6是实现根据本发明的实施例的偏航控制系统的示例性风力涡轮机控制系统的示意图。

图7是根据本发明的实施例的偏航控制系统的流程图。

具体实施方式

图1图示了根据本发明的实施例的可以实现偏航控制的示例性风力涡轮机10。风力涡轮机10包括塔架12、设置在塔架12的顶点处的机舱14和操作性地联接到机舱14中的发电机的转子16。除了发电机之外，机舱14通常还容纳将风能转换成电能所需的以及操作和优化风力涡轮机10的性能所需的各种部件。塔架12支撑由机舱14、转子16和容纳在机舱14内的其他风力涡轮机部件呈现的负载。机舱14在如本文所讨论的偏航系统的控制下关于塔架12顺时针和逆时针旋转。风力涡轮机10的塔架12将机舱14和转子16提升到高于地平面的高度，该高度允许转子16自由旋转并且在该高度处气流具有较低的湍流和较高的速度。

转子16包括轮毂18以及一个或多个(例如，三个)叶片20，叶片20在围绕轮毂18的圆周分布的位置处附接到轮毂18。叶片20从轮毂18径向向外突出，并且被配置为与通过的气流相互作用以产生旋转力，该旋转力使轮毂18围绕其纵向轴线旋转。该旋转能被传送到容纳在机舱14内的发电机并且被转换成电能。为了优化风力涡轮机10的性能，叶片20的桨距由变桨系统响应于风速和其他操作条件来调节。

图2呈现了机舱14被部分剖开或拆开以暴露容纳在内部的结构的透视图。从转子16延伸到机舱14中的主轴可以通过主轴承支撑件32保持就位，主轴承支撑件32支撑转子16的重量并将转子16上的负载传递到塔架12。主轴可以操作性地联接到将其旋转传递给发电机36的齿轮箱34。发电机36产生的电能可以被供应到电网(未示出)或能量存储系统(未示出)以用于稍后释放到电网，如本领域普通技术人员所理解的那样。如本文所讨论的本发明的偏航系统移动机舱，使得基于风力条件有效地生成电力。以这种方式，风力涡轮机10可以利用风的动能来进行电力生成。机舱14还可以容纳用于操作风力涡轮机10的其他设备(未示出)，诸如液压泵、液压蓄能器、冷却系统、控制器、传感器、电池、通信设备等。

包括容纳在其中的部件的机舱14的重量可由负载支承结构38承载。负载支承结构38可以包括机舱14的外壳体和一个或多个附加结构部件(诸如框架或格架)，以及齿轮罩，该齿轮罩通过偏航轴承42将机舱14的负载操作性地联接到塔架12。(参见图3)偏航轴承42被配置为允许机舱14通过偏航系统旋转入风和出风。轮毂18可以容纳变桨系统的至少一部分，变桨系统包括一个或多个变桨驱动器，变桨驱动器包括被配置为提供变桨力并根据需要围绕转子16的变桨轴承22旋转相应叶片20的位置或桨距的致动器(例如，液压缸、电动致动器、机械致动器等)。

图3图示了用于调节机舱偏航的偏航系统40的截面图。参照图3，机舱14可旋转地支撑在偏航齿轮41上，偏航齿轮41本身支撑在塔架12的最上端。为了便于图示，机舱14在图3中被示为单个代表性块，而实际上机舱是一个大得多的结构，如本领域普通技术人员所理解的那样。偏航齿轮41包括偏航轴承42，机舱14安装在该偏航轴承42上，因此它能够关于塔架12和齿轮41旋转。偏航轴承42可以是适用于这种高负载应用的任何类型的轴承，例如可以使用滑动偏航轴承或滚子偏航轴承，这两者对于本领域技术人员来说都是众所周知的。

机舱的旋转移动由一个或多个偏航驱动器或驱动致动器44驱动。为简单起见，图3中仅示出了单个驱动器44，但通常提供若干个驱动器以提供旋转机舱质量所需的高水平扭矩。例如，图3A图示了围绕偏航齿轮41以圆形方式布置的多个偏航驱动器44的示例。每个偏航驱动器44可以包括可以安装到机舱的偏航马达部件46。例如，偏航驱动器44可以安装在诸如机舱底板或底架的主要结构部件上。偏航驱动器还包括偏航齿轮或小齿轮48，偏航齿轮或小齿轮48与偏航齿轮41的齿轮齿50啮合以用于偏航控制。偏航驱动致动器的偏航齿轮48中的传动装置的一部分将包括合适的减速传动装置，以用于将偏航马达部件46的高速旋转转换为偏航齿轮41的低速旋转。通常，偏航马达46将是交流马达，并且减速传动装置将使得机舱需要花费几分钟才能在塔架上转动一整圈。

偏航驱动器44还包括制动器52，该制动器52是用于为偏航驱动器44提供制动功能的机电制动器。制动器52进行操作以为偏航马达46提供制动或在操作时提供惯性负载的维持。在一个实施例中，制动器52是断电制动器，其在未被施加电力时向马达施加制动以创建惯性负载。当被施加电力时，制动力或功能被移除，并且偏航马达46和联接的偏航齿轮48自由转动。制动器52还可以通过提供与机舱被迫使旋转(例如由于风力作用施加的旋转力矩)的方向相反的扭矩来防止机舱旋转。

为了机舱的制动，如果需要也可以实现附加的制动系统。例如，风力涡轮机可以利用包括机械偏航制动器60的偏航系统，如图3所示。偏航制动器60包括由与塔架12相关联的制动环或盘62提供的制动表面和与机舱14相关联的一个或多个制动钳64。制动钳64可以以通常的方式作用以向制动环62施加制动力，以便将机舱14固定在从偏航驱动器44移除扭矩的位置。这种机械偏航制动器60可以是液压驱动的或电力驱动的。在其他实施例中，偏航系统没有结合偏航制动器60并且依赖于制动器52。

在本发明的一个示例性实施例中，偏航系统40结合有偏航控制系统66，以基于电网条件提供对偏航驱动器44的活动的监测和控制。参考图3，偏航控制系统46可以包括偏航控制器70和风向传感器72。应注意，偏航控制器70可以被实现为如图4所示的主风力涡轮机控制器的一部分，图4是示例性偏航控制系统66的示意图，其图示了风力涡轮机控制器80和可选的单独的偏航控制器70。具体地，偏航控制器70可以被实现为专用的或单独的控制器，其包括用于实现本发明的所需的处理能力、内存以及输入/输出功能。替代地，根据本发明的偏航控制/控制器及其功能可以被实现为主风力涡轮机控制器或控制单元80的一部分。因此，本发明不限于风力涡轮机中的必要的偏航控制器的物理位置，因此控制器70、80被指代用于解决各种情况。

风传感器72向偏航控制器70、80提供相对风向的测量值，并且偏航控制器70、80又向偏航驱动器44中的每一个提供控制信号73。偏航系统40还可以结合用于确定偏航齿轮位置的监测系统(诸如位置传感器74)。参考图4，风力涡轮机控制器80或单独的偏航控制器70联接到电网104以获得反映电网的电网条件的一个或多个控制信号105。例如，控制信号105可以包括关于电网电压或频率条件和变化的信息或数据。驱动器控制信号由控制器70、80提供给联动驱动器44。通常，偏航马达46将可操作以用单一速度运行，因此控制信号73将因此以打开(ON)信号激活偏航驱动器和马达，以使它们用单一速度运行并顺时针(CW)或逆时针(CCW)运行，或以关闭(OFF)或停止(STOP)控制信号激活偏航驱动器和马达，以使偏航驱动器去激活。应注意，虽然单速偏航很常见，但也可以有一个系统使用多于一个偏航速度，并且还可以有一个系统使用依据操作条件的可变偏航速度。

图5图示了可用于控制风力涡轮机10的较大的示例性控制系统90的示意图。控制系统90可以被配置为实现本发明的实施例以实现期望的偏航控制。控制系统90包括与风传感器72通信的风力涡轮机控制器80、变桨系统94、与机舱14接合的偏航系统40(如图3所示)以及监督控制器92。监督控制器92可以被配置为对一组风力涡轮机10(例如，风电场)实现系统范围的控制策略，该控制策略优化风力涡轮机10的集体性能，例如最大化该组风力涡轮机的电力生产，并最小化整体维护。偏航系统40可由风力涡轮机控制器80或由单独的偏航控制器70控制，以控制机舱14所指向的方向。如针对风力涡轮机控制已知的那样，变桨系统94可以被配置为响应于从风力涡轮机控制器80接收的变桨命令信号集体地或独立地调整叶片20的桨距。控制器70、80使用来自电网104的数据以进行根据本发明的偏航控制。

根据本发明的一个方面，偏航系统监测电网条件(诸如电网电压条件或频率条件)，并且基于确定的电网电压和/或频率条件提供偏航功能的控制。更具体地说，偏航系统在极端电压和频率情况下选择性地延迟或防止偏航，以确保更适当和准确的偏航功能，并确保各种部件(特别是偏航系统的驱动马达)的适当操作。具体的，参考图6，图示了用于实现本发明的实施例的偏航控制系统40a。用于控制风力涡轮机10的偏航功能的控制系统40a的元件在适用的情况下与本文所述的偏航系统使用相似的参考数字(诸如控制器70、80)。偏航控制系统40a结合有适用于为各种部件供电的电源(被表示为系统电源100)。风力涡轮机还可以具有备用电源102，该备用电源102可以用于在没有系统电源100的情况下运行风力涡轮机和偏航系统40a。

根据本发明的一个特征，系统电源100或备用电源102可与风力涡轮机控制器80或偏航控制器70联接，这取决于实现本发明的功能的位置。如上所述，本发明可以通过风力涡轮机控制器的操作或通过单独的偏航控制器70来实现。图6图示了通过单独的偏航控制器70对各种偏航马达46的控制，但是本领域普通技术人员将理解，如果偏航控制器功能在风力涡轮机控制器中实现，那么这样的偏航马达46也可以直接与风力涡轮机控制器80联接以由此进行控制。

根据本发明的一个特征，如图5所示，偏航系统40a与电网104联接，以从电网接收控制信号和各种数据。具体地，一个或多个电网传感器106可以如图6所示地实现，用于提供反映诸如电网电压或电网频率条件的电网条件的一个或多个控制信号108，以便基于变化的电网条件控制偏航功能。电网传感器106和相应的控制信号108可以被提供给风力涡轮机控制器。在各种系统中，风力涡轮机控制器通常与电网联接以基于电网条件接收这种数据和/或控制信号。

在本发明的一个实施例中，如果感测到电网电压，并且传感器106指示电网条件正在发生变化并且因此电网条件和变化可能在可接受的范围之外，则可以选择性地延迟偏航功能。传感器信号或其他信号反映电网条件，诸如反映电网的电网电压，并且一个或多个信号被提供给控制器，该控制器然后可以评估该信号。也就是说，控制器70、80可以评估电网条件信号或其他信号，并且将选择性地延迟偏航马达46，并且在该电网条件存在时不会发生偏航。可以将电网条件信号或其他控制信号与电网操作的电网变化范围进行比较，如果信号在电网变化范围之外，则偏航功能可以被延迟。特别是如果电网电压在根据本发明的偏航的可接受的范围之外，则偏航可以基于控制信号108(诸如感测的电压)被选择性地延迟几秒钟或者它可以延迟至多几分钟。在本发明的一个实施例中，偏航可以被选择性地延迟预设的延迟时间。根据本发明的用于电网电压的一个可接受的操作范围可以在-13％到+16％之间。然而，本领域普通技术人员将理解，这样的可接受的范围可以基于风力涡轮机以及偏航系统的具体部件在合理范围内变化。

根据本发明的一个方面，可以使用用于偏航功能的延迟的最大时间限制(诸如最大180秒)。例如，在确定控制信号在电网变化范围之外时，控制器可以进一步被配置为随时间周期性地将控制信号与电网变化范围进行比较，并确定偏航功能的延迟是否超过该时间限制。如果延迟超过该时间限制或者在这样的最大时间限制已经过去之后，偏航功能可以恢复，即使感测到的控制信号108仍然在可接受的范围之外。为了延迟偏航功能，各种偏航马达46将不通过风力涡轮机控制器80或偏航控制器70被供电，或者更确切地说将接收停止(STOP)控制信号。

根据本发明的另一特征，偏航系统的制动元件52与用于为偏航系统供电的电网或其他电力系统100、102分开。具体地，偏航控制40a(如图6所示)提供与偏航马达46中的每一个的制动器52联接的单独的制动器电源110。具体地，制动器52独立于可用于为各种偏航马达46供电的系统电源或电网电源被供电。在本发明的一个实施例中，制动器52由公共稳压电源110(诸如，例如24伏直流电源)单独供电。这种稳定的电源110将能够将到制动器52的电压电力信号保持在大约+/-10％的稳定范围内，以用于在电网上发生极端电压变化期间控制制动器。以那种方式，本发明确保制动器将在极端电网电压变化期间正确地脱离。因此，用于提供偏航功能的马达扭矩将不必像在当前系统(其中制动功能受到电网变化的不利影响)中那样克服制动扭矩。这导致改进的偏航能力和关于制动器52以及偏航马达46的更长的磨损寿命。此外，偏航马达和偏航系统的各种其他部件不会过载。

本领域普通技术人员将理解，可以实现其他稳定电源。此外，+/-10％的范围也可以依据制动器52的操作特性进行调整。例如，可以使用更大或更小的电压稳定性范围。

根据本发明的另一特征，包括偏航控制器70、80的偏航控制系统被配置为基于提供充分制动的能力来控制偏航功能。反映电源110的制动器控制信号112被提供给控制器70、80。例如，信号112可以反映制动器电源是否进行操作。为此，制动器电源110通过适当的连接联接到偏航控制器70、80以提供制动器控制信号112。适当的控制器70、80监测或评估制动器电源110和/或控制信号112或关于与偏航功能相关的制动元件52的操作的其他数据。基于该评估，诸如确定制动器电源110没有进行操作，偏航控制器70、80将选择性地延迟偏航功能并防止偏航马达46进行操作。

因此，本发明的偏航控制系统，无论是通过风力涡轮机控制器80还是单独的偏航控制器70，将监测电网条件(诸如通过控制信号108)，并且还将监测偏航部件(诸如通过制动器电源110和控制信号112)，以便做出关于偏航功能何时是合适的或是否应该被延迟的决定。本发明在可能出现极端电压和频率场景的情况下选择性地延迟偏航。此外，如果制动器52不能正确地进行操作，诸如在制动器电源110出现故障时，偏航功能可以被选择性地延迟或以其他方式被阻止。

而图6图示了系统40a，该系统40a结合有感测用于偏航功能的致动的电网电压的控制器以及用于偏航马达制动器的单独的制动器电源，这些特征中的每一个都可以单独实现。例如，如果制动器52不通过单独的制动器电源110进行操作，则仍然可以通过偏航控制器70、80实现对偏航功能的控制，以便利用处理制动器的可接受的电网变化范围。例如，如果制动器在低于-10％的电压下无法正确脱离并且制动器基于电网被供电，则偏航控制器70、80在其中进行操作的可接受的范围将被考虑在内。例如，电网电压变化的可接受的限制然后可以被设置在-10％和+10％之间或某个其他上限，只要电网电压变化不继续低于制动器52在其处会受到损害的操作电压即可。

此外，本发明的实施例可以独立于电网变化而仅实现对影响或延迟偏航功能的制动器电源110的监测。

在某些情况下，如图6所示，备用电力单元102可以与各种元件联接，包括如图所示的风力涡轮机控制器80或单独的偏航控制器70。备用电力系统102可以是外部备用发电机。

如本领域普通技术人员所理解的那样，本文所述的风力涡轮机控制器80或控制器70将包括用于运行控制程序以实现本发明的必要元件(诸如处理器和内存)。这样的内存例如可以存储合适的电网变化范围，来自电网的控制信号105、108可以与该电网变化范围进行比较以查看偏航功能是否应该如本文所述的那样被延迟。例如，反映与标称电网参数(诸如电网电压)的变化的某些可接受的操作范围可以被存储以供在控制方案中用来与一个或多个控制信号进行比较。如本文所讨论的那样，一个示例性范围可以是关于标称电网电压的-13％到+16％，用于评估应该执行还是延迟偏航功能。也可以使用其他范围。

图7图示了根据本发明的实施例的偏航控制器70、80的程序流程的一个实施例。当偏航控制系统给出偏航命令时，可以评估电网条件，并且协议可以开始于块120。在图7所示的实施例中，评估电压。但是电网频率也可以基于控制信号108被评估并且与合适的范围或其他度量进行比较。

参考图7，在块122处进行关于电网电压是否在可接受的范围内的确定。可以评估由控制器70、80接收的控制信号108。例如，基于感测到的电网电压，它可以通过与范围(如上所述，诸如关于标称电网电压的-13％至+16％)进行比较来被评估或测试。如果电网电压不在该范围内或在该范围之外，则可以在126处延迟偏航功能并且控制器将不会操作偏航马达来移动机舱。可以周期性地进行控制信号与合适的条件范围的比较。例如，基于循环路径127，系统可以周期性或循环地相对于可接受的范围检查电网电压。一旦电网电压在可接受的范围内，则偏航功能可以例如遵循路径129，并且可以在130处继续进行，如本文所讨论的那样。

在本发明的一个实施例中，可以实现对偏航功能的延迟的时间限制。如果实现了时间限制功能，则在122处确定电网电压在可接受的范围之外之后，可以在124处进一步确定时间限制是否已经过去。如果没有达到时间限制，则将在126处进行偏航功能延迟。随着偏航功能延迟的控制循环在循环127中继续进行，如果电网电压保持在可接受的范围之外，则可以连续地检查时间限制。如果已达到时间限制或已过去设定的时间量，则在126处偏航功能可以继续进行，尽管电网电压在可接受的范围之外，如图7所示。

如果电网电压在可接受的范围内，即在122处为“是”，则偏航功能可以在130处继续进行，诸如通过所指出的路径129。在本发明的替代实施例中，制动器可以由如图6所示的独立制动器电源110供电，并且电源可以被监测。在这种情况下，控制器70、80可以被配置为确定独立制动器电源的操作状态，即使电网电压是可接受的或在可接受的范围内。参考图7，在块128处，控制器70、80可以检查制动器电源。如果制动器电源在进行操作，则偏航功能可以在130处继续进行。然而，如果制动器电源没有进行操作，则偏航功能可以在126处被延迟。

在结合有用于制动器52的独立制动器电源的本发明的替代实施例中，控制器70、80的功能和在块128处的制动器电源的评估可以在与电网变化的评估分开的控制流程中独立地发生。在那种情况下，在偏航命令或功能将被执行之前，制动器通过它们的电源供应的功能可以在128处被评估，诸如评估反映电源110的控制信号112。如果电源没有进行操作，如由控制信号112反映的那样，则制动器将不具有电力。在这种情况下，偏航功能可以在126处被延迟。本领域普通技术人员将理解，图7的功能如有必要可以在控制器70、80中实现，以达到所提到的偏航功能的控制。

因此，本发明在其更广泛的方面由此不限于具体细节、代表性装置和方法以及所示出和描述的说明性示例。因此，在不脱离申请人的大体发明构思的精神或范围的情况下，可以偏离这些细节。

Claims (16)

1.一种风力涡轮机(10)，所述风力涡轮机(10)包括安装成在塔架(12)上移动以向电网(104)提供电力的机舱(14)，所述风力涡轮机(10)包括：

包括至少一个偏航马达(46)的偏航系统，所述至少一个偏航马达(46)可操作为向所述风力涡轮机(10)提供偏航功能并使所述机舱(14)关于所述塔架(12)移动；

控制器(70、80)，所述控制器(70、80)与所述偏航系统联接以在所述偏航功能中控制所述至少一个偏航马达(46)的操作；

提供给所述控制器(70、80)的反映电网(10)的电网条件的控制信号(108)；

所述控制器(70、80)被配置为评估所述控制信号(108)并基于所述控制信号(108)选择性地延迟所述偏航功能，并且在所述延迟期满之后继续进行所述偏航功能。

2.根据权利要求1所述的风力涡轮机(10)，其中，所述控制器(70、80)包括与所述电网(104)相关联的操作的电网变化范围，所述控制器(70、80)将所述控制信号(108)与所述电网变化范围进行比较，并基于所述比较选择性地延迟所述偏航功能。

3.根据权利要求2所述的风力涡轮机(10)，其中，如果所述控制信号(108)在所述电网变化范围之外，则所述偏航功能被延迟。

4.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机(10)，其中，提供给所述控制器(70、80)的控制信号(108)反映所述电网(104)的电网电压。

5.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机(10)，其中，所述控制器(70、80)在确定所述控制信号(108)在所述电网变化范围之外时还被配置为随时间周期性地将所述控制信号(108)与所述电网变化范围进行比较。

6.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机(10)，其中，所述偏航功能被选择性地延迟预设的延迟时间。

7.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机(10)，所述控制器(70、80)包括时间限制，并且所述控制器(70、80)被配置为确定所述偏航功能的延迟是否超过所述时间限制，如果所述延迟超过所述时间限制，则继续进行所述偏航功能。

8.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机(10)，其中，所述偏航系统还包括用于对所述至少一个偏航马达(46)进行制动的至少一个制动器(52)和用于所述制动器的单独电源(110)，反映用于所述制动器的电源的制动器控制信号(112)被提供给所述控制器(70、80)，并且所述控制器(70、80)还被配置为评估所述制动器控制信号(112)并基于所述制动器控制信号(112)选择性地延迟所述偏航功能。

9.根据权利要求8所述的风力涡轮机(10)，其中，所述制动器控制信号(112)反映所述制动器电源(110)是否进行操作，所述控制器(70、80)还被配置为评估所述制动器控制信号(112)，如果所述制动器电源(110)没有进行操作，则选择性地延迟所述偏航功能。

10.一种控制风力涡轮机(10)的方法，所述风力涡轮机(10)具有安装成在塔架(12)上移动以向电网(104)提供电力的机舱(14)，所述方法包括：

操作包括至少一个偏航马达(46)的偏航系统，所述至少一个偏航马达(46)可操作为向所述风力涡轮机(10)提供偏航功能并使所述机舱(14)关于所述塔架(12)移动；

提供反映电网(104)的电网条件的控制信号(108)；

评估所述控制信号(108)并基于所述控制信号选择性地延迟所述偏航功能，并在所述延迟期满后继续进行所述偏航功能。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括：将所述控制信号(108)与电网变化范围进行比较，并且如果所述控制信号(108)在所述电网变化范围之外，则选择性地延迟所述偏航功能。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括：在确定所述控制信号(108)在所述电网变化范围之外时，随时间周期性地将所述控制信号(108)与所述电网变化范围进行比较。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：所述控制器(70、80)包括时间限制，并且所述控制器(70、80)被配置为确定所述偏航功能的延迟是否超过所述时间限制，如果所述延迟超过所述时间限制，则继续进行所述偏航功能。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述偏航系统还包括用于与所述至少一个偏航马达(46)相互作用的至少一个制动器(52)和用于所述制动器的单独电源(110)，所述方法还包括：

提供反映用于所述制动器的电源(110)的制动器控制信号(112)，并评估所述制动器控制信号(112)，以及基于所述制动器控制信号(112)选择性地延迟所述偏航功能。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述制动器控制信号(112)反映所述制动器电源(110)是否进行操作，所述方法还包括：评估所述制动器控制信号(112)，如果所述制动器电源(110)没有进行操作，则选择性地延迟所述偏航功能。

16.一种用于控制风力涡轮机(10)的偏航功能的控制器(70、80)，所述风力涡轮机(10)包括安装成在塔架(12)上移动以向电网(104)提供电力的机舱(14)，以及包括至少一个偏航马达(46)的偏航系统，所述至少一个偏航马达(46)可操作为使所述机舱(14)关于所述塔架(12)移动，所述控制器(70、80)被配置为：

在所述偏航功能中控制所述至少一个偏航马达(46)的操作以用于移动所述机舱(14)；

接收反映电网(104)的电网条件的控制信号(108)；以及

评估所述控制信号(108)并基于所述控制信号(108)选择性地延迟所述偏航功能，以及在所述延迟期满后继续进行所述偏航功能。

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