CN116057271A - 用于多转子风力涡轮机的前束角控制 - Google Patents

用于多转子风力涡轮机的前束角控制 Download PDF

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A·Y·沃勒森
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Abstract

本发明涉及一种多转子风力涡轮机，包括通过相应的偏航系统被安装在支撑装置上的至少两个转子机舱组合体，以及用于控制转子机舱组合体相对于5支撑装置的前束角的前束角控制系统；其中前束角控制系统被配置为在第一模式下运行，在第一模式下，当风力涡轮机在主要生产模式下发电时，转子机舱组合体被保持处于正前束角；其中，前束角控制系统还被配置为监测风力涡轮机的运行模式，并且在已满足基于运行模式的触发条件的情况下切换到第二模式，在第二模式下，转子机舱组合体的偏航系统被运行以10减小转子机舱组合体的前束角。

Description

用于多转子风力涡轮机的前束角控制
技术领域
本发明涉及用于多转子风力涡轮机的控制系统，包括这种控制系统的多转子风力涡轮机，以及控制多转子风力涡轮机的方法。
背景技术
风力发电行业的总体趋势是使用具有更大转子的越来越大的风力涡轮机，以使来自每个风力涡轮机的功率输出最大化，从而降低电力生产的成本。
提供大型、经济高效的风力涡轮机的一种方法是多转子风力涡轮机(MR风力涡轮机)，图1示意性地示出了一个示例。MR风力涡轮机1包括多个转子机舱组合体(RNA)3，每个转子机舱组合体包括转子4和被容纳在机舱5内且被配置成用于发电的发电机。RNA3各自通过支撑装置6安装在共同的塔架2上，该支撑装置包括一个或多个RNA支撑元件，例如臂8，这些RNA支撑元件沿相反方向从塔架2向外延伸。图1示出了具有呈单层布置的4个RNA的涡轮机，但使用两个或更多个RNA的其他布置方式也是可行的。
支撑装置6可以通过中央偏航系统9安装到塔架上，该中央偏航系统被配置为改变支撑装置6相对于塔架2的偏航角，从而使安装在其上的RNA3与盛行(prevailing)风向一致。中央偏航系统9可以是被配置为相对于塔架2移动支撑装置6的主动系统，或者是被配置为利用风力来控制支撑装置6的角度的被动系统，如US2018023543和US2019048847中所述的。
EP3339631描述了一种多转子风力涡轮机，其中一对面向上风/下风的RNA通过单独的偏航系统被附加地安装在共同的横梁上，该单独的偏航系统被配置为使RNA相对于横梁偏航，以便单独地调整RNA与盛行风向的对准。
RNA3的前束角(toe angle)可被定义为转子4所在的平面4'与支撑装置6之间在水平面内的角A，如图2中所示的。应理解的是，转子4的平面4'是转子在其中旋转的平面，也就是垂直于转子的旋转轴的平面。在一些情况下，RNA 3的前束角可以相对于RNA 3被安装在其上的臂8的纵向方向进行测量。然而，当支撑臂8不在共同的竖直平面内延伸时，例如，当支撑臂8在迎风方向上成角度时，RNA 3的前束角优选是相对于整个支撑装置6的平面6'测量的，该平面是通过RNA3的安装点或偏航轴的竖直平面。
在一些情况下，转子4的叶片可被布置成圆锥角，使得叶片的纵轴不垂直于转子4的旋转轴。例如，转子4的叶片可以在迎风方向上远离支撑装置6成角度，以增加叶片的末端和支撑装置6之间的间隙。(应理解的是，在这种情况下，转子4的平面4'仍然垂直于转子的旋转轴，并且不受叶片的圆锥角的影响。)
为了确保叶片的末端和支撑装置6之间有足够的末端间隙，RNA 1也可被操作而处于正前束角，如图2所示的。(应理解的是，出于例示说明性的目的，图2中的正前束角的大小被夸大了。)选择正前束角进一步增加了末端间隙。然而，所产生的转子4的轴线与盛行风向之间的偏航误差的增加，也可能导致转子4、支撑装置6和塔架2在强风条件下的负载增加。
正是在这种背景下本发明已被设计出来。
发明内容
本发明的第一方面提供了一种多转子风力涡轮机，包括通过相应的偏航系统被安装在支撑装置上的至少两个转子机舱组合体，以及用于控制转子机舱组合体相对于支撑装置的前束角的前束角控制系统；其中前束角控制系统被配置为在第一模式下运行，在第一模式下，当风力涡轮机在主要生产模式下发电时，转子机舱组合体被保持处于正前束角；其中，前束角控制系统还被配置为监测风力涡轮机的运行模式，并且在已满足基于运行模式的触发条件的情况下切换到第二模式，在第二模式下，转子机舱组合体的偏航系统被运行以减小转子机舱组合体的前束角。
通过在第一模式下将转子机舱组合体保持处于正前束角，前束角控制系统能够确保在风力涡轮机正在其主要生产模式下运行而发电时转子机舱组合体的叶片末端与支撑装置之间有足够的末端间隙。然而，通过切换到其中转子机舱组合体的前束角被减小的第二模式，前束角控制系统也允许每个转子机舱组合体的偏航误差在一定的运行条件下被最小化，例如在高风速的情况下。通过这种方式，本发明能够减小风力涡轮机在极端天气条件下所承受的负载，从而使风力涡轮机的包括叶片在内的各种部件的重量和成本得以降低。
根据本发明的实施例，可以设置各种不同的基于运行模式的触发条件，以使前束角控制系统切换到第二模式，从而减小转子机舱组合体的前束角。例如，基于运行模式的触发条件可包括以下中的任何一项或多项：a)风力涡轮机已退出主要生产模式，b)风力涡轮机已进入降额生产模式或高风生产模式，c)风力涡轮机因高风速已进入切出模式或空转模式，d)风力涡轮机已进入关机模式或断开模式，其中风力涡轮机与电网断开。
在一些实施例中，只要已检测到上述运行或模式中的一个或多个，前束角控制系统可被配置为自动切换到第二模式。然而，在其他实施例中，基于运行模式的触发条件也可包括进一步的要求，其中至少一些要求可与风力涡轮机的运行模式或生产状态不直接相关。
例如，基于运行模式的触发条件可以附加地包括与风速有关的要求，这可导致前束角控制系统仅在一定的风况下被切换到第二模式。在这种情况下，前束角控制系统可被配置为计算或接收测量到的或估计的风速，将测量到的或估计的风速与风速阈值进行比较，并仅在已超过风速阈值情况下切换到第二模式。在一个具体的示例中，风速阈值可等于风力涡轮机的切出速度。然而，在其他实施例中，可设置更高的风速阈值。
替代性地或此外，基于运行模式的触发条件可包括与单个的转子机舱组合体的运行状态有关的一个或多个要求。例如，转子机舱组合体的运行状态的要求可包括以下中的任一项或多项：对于转子机舱组合体中的至少一个来说，电力输出已下降到阈值水平以下，转子速度已下降到阈值水平以下，转子已停止并且叶片已被顺桨而超过阈值位置。在这种情况下，前束角控制系统可被配置为仅在一个或多个转子机舱组合体已满足一定的预定运行标准的情况下才切换到第二模式，或者只对满足了一定的预定运行标准的转子机舱组合体应用第二模式。
前束角控制系统可被配置为当在第一模式下运行时保持转子机舱组合体的至少基本恒定的前束角。通过这种方式，前束角控制系统可具有尤其简单和可靠的设计。然而，控制系统也可被配置成当前束角控制系统在第一模式下运行时，通过转子机舱组合体的偏航系统进行偏航角调整，例如，响应于风向的快速变化。
前束角控制系统可被配置为当在第一模式下运行时保持转子机舱组合体的至少2度的正前束角，优选是处于2度至8度的范围内的前束角。在一个具体实施例中，前束角控制系统可被配置为当在第一模式下运行时保持约6度的正前束角，但其他数值也是可行的。
前束角控制系统可被配置为当在第二模式下运行时保持转子机舱组合体的约为0度的至少基本恒定的前束角。应理解的是，0度的前束角也对应于0度的偏航误差(前提是支撑装置已经与盛行风向对准)。一般来说，一旦前束角控制系统已被切换到第二模式，每个转子机舱组合体的前束角尽可能接近0度是有利的，以便为每个转子机舱组合体保持尽可能接近0度的偏航误差，从而使风力涡轮机组的负载最小化。然而，应理解的是，小的正前束角或负前束角仍然可以存在，例如，处于-1度至1度的范围内的前束角。
当在第二模式下运行时，前束角控制系统可被配置为保持每个转子机舱组合体的前束角小于前束角控制系统在第一模式下运行时所允许的最低前束角。
在一些实施例中，当前束角控制系统在第一前束角控制模式和/或第二前束角控制模式下运行时，转子机舱组合体的偏航系统可由锁定系统锁定，以确保转子机舱组合体不偏离预期的前束角。
前束角控制系统可包括定义多个前束角参考值的至少一个数据结构，如查找表，并可被配置为依据风力涡轮机的运行模式(以及可选地进一步依据附加的要求)为转子机舱组合体中的每一个选择前束角参考值。前束角参考值可以相对于支撑装置的平面来定义，或者替代性地相对于默认的偏航位置来定义，例如相对于风力涡轮机在主要生产模式下运行时所采用的偏航位置。控制系统可被配置为将选定的前束角参考值转发给相应的转子机舱组合体的偏航系统的偏航致动器，该偏航致动器可使用闭环控制将转子机舱组合体保持处于要求的前束角。
风力涡轮机还可包括中央偏航系统(除了转子机舱组合体的单独的偏航系统以外)，该中央偏航系统被配置为改变支撑装置相对于风力涡轮机的底座的偏航角。中央偏航系统可以是主动系统或被动系统。
中央偏航系统可以是被用于使转子机舱组合体与盛行风向对准的主要偏航系统。在这种情况下，当前束角控制系统进入第二模式时，转子机舱组合体的单独的偏航系统可主要用于减小转子机舱组合体相对于支撑装置的前束角。然而，如上所述，转子机舱组合体的单独的偏航系统也能够执行附加的偏航角调整，例如响应于风向的快速变化。
应理解的是，本发明可被应用于许多不同类型和配置的多转子风力涡轮机。例如，风力涡轮机可以是陆上风力涡轮机或海上风力涡轮机，并可包括任何适当数量的转子机舱组合体，例如2、4、6或更多个。在一个具体实施例中，转子机舱组合体可以通过一个或多个共同的支撑结构被安装到塔架上，每个共同的支撑结构包括从风力涡轮机的塔架沿相反的大致水平的方向向外延伸的一对臂，但其他配置也是可行的。
本发明的另一方面提供了一种运行多转子风力涡轮机的方法，该多转子风力涡轮机包括通过相应的偏航系统被安装在支撑装置上的至少两个转子机舱组合体，该方法包括：使风力涡轮机在主要生产模式下运行，在主要生产模式下转子机舱组合体被用于发电；当风力涡轮机在主要生产模式下运行时，将转子机舱组合体保持处于正前束角；监测风力涡轮机的运行模式；以及依据基于运行模式的触发条件被满足，运行转子机舱组合体的偏航系统以减小转子机舱组合体的前束角。
该方法总体上可包括与上述多转子风力涡轮机的正常运行有关的任何步骤。
附图说明
为了能更充分地理解，现在将仅以示例的方式参考以下附图对本发明进行描述，其中：
图1示意性地示出了根据一个可行的实施例的可应用本发明的多转子风力涡轮机；
图2示意性地示出了图1所示的风力涡轮机的平面视图；
图3示意性地示出了图1所示的风力涡轮机的系统级架构；
图4示意性地示出了形成图1所示的风力涡轮机的整体控制系统的一部分的前束角控制系统；
图5示出了根据本发明的一个可行的实施例的可被使用的查找表的简化示例；
图6a和图6b示意性地示出了在不同的前束角控制模式下运行的图1的风力涡轮机的平面视图；以及
图7a和7b示意性地示出了在不同的前束角控制模式下可应用本发明的另一多转子风力涡轮机的平面视图。
具体实施方式
图1至图3示意性地示出了适合与本发明的实施例一起使用的多转子风力涡轮机的示例。然而，应理解的是，本发明也可应用于具有与图1至图3所示且在下文中描述的配置不同的配置的许多其他类型的多转子风力涡轮机。
图1所示的多转子风力涡轮机1包括塔架2，该塔架从底座沿大致竖直的方向向上延伸。风力涡轮机1可以是陆上风力涡轮机或海上风力涡轮机，因此塔架2的底座可被连接到地面或海上平台。
风力涡轮机1包括转子机舱组合体(RNA)3的阵列，其包括4个单独的RNA。每个RNA3包括迎风的HAWT型转子4，该转子被可旋转地安装在外壳或机舱5上，并被配置为以常规方式驱动位于机舱内的发电机，如下文将详细描述的。
RNA 3通过包括一对共同的支撑结构6的支撑装置被安装在风力涡轮机1的塔架2上。支撑结构6中的第一个与塔架2的上端相邻地被安装在塔架2上，且支撑结构6中的第二个在沿塔架2的高度的中间位置处被安装在塔架2上。支撑结构6中的每一个包括：安装部分7，支撑结构6通过该安装部分被安装到塔架2上；以及沿相反的方向从安装部分7向外延伸的一对支撑元件或臂8。臂8中的每一个支撑位于其远端处或邻近其远端的RNA 3中的相应一个，从而将RNA 3安装到风力涡轮机1的塔架2上。
在图1中，每个臂8被示为沿大致水平的方向从塔架2向外延伸。此外，如图2所示，每个支撑结构6的臂8被示为在共同的竖直平面内延伸。然而，应理解的是，许多其他配置也是可行的，如下文更详细地描述的。例如，在其他实施例中，臂8可以沿向上和/或向前(迎风)的方向成角度。
支撑结构6的安装部分7各自通过相应的中央偏航系统9被安装到塔架2上，该中央偏航系统被配置为能够相对于塔架2改变支撑结构6的偏航角。中央偏航系统9提供了使RNA3与盛行风向对准的主要机构。
此外，每个RNA 3通过单独的RNA偏航系统10被安装在其相应的臂8上。每个RNA偏航系统10包括支撑其RNA 3的重量同时允许围绕垂直延伸的偏航轴的枢转运动的安装装置，以及可运行以改变RNA 3的偏航角的至少一个偏航致动器。因此，RNA 3的偏航系统10能够改变RNA 3相对于支撑结构6的前束角，如下面更详细地描述的。在一些实施例中，偏航系统10可附加地包括锁定系统，该锁定系统被配置为物理锁定偏航系统10，以便防止RNA 3的前束角发生不必要的变化。
图3示意性地示出了风力涡轮机1的系统级构架。为清楚起见，仅示出了用于RNA 3中的单一个的主要部件和系统。然而，应理解的是，每个RNA 3包括类似的部件，并被配置为以类似的方式运作。
如图3所示，每个RNA 3包括发电系统11，该发电系统包括被容纳于机舱5内的发电机13。发电机13与转子4联接(可选择地通过齿轮箱12)，并被配置为当扭矩被施加在转子4上时产生电力。发电机13的输出端被连接到转换器系统14，该转换器系统将发电机13产生的电力转换为合适的频率和电压，以便继续传输。风力涡轮机1的配电单元15被配置为接收由每个RNA 3产生的电力，并将所产生的电力传输到外部负载16，例如风力涡轮机1所在的发电厂的本地电网。
发电系统11的精确配置及其与外部负载16的连接对本发明来说并不关键，因此将不再进一步讨论。然而，应理解的是，在本发明的范围内，同样可以使用其他合适的配置。
亦如图3所示，风力涡轮机1包括中央控制器30，该中央控制器被配置为控制风力涡轮机1的整体运行。此外，每个RNA 3也设有自己的局部控制器40，该局部控制器被配置为控制其相应的RNA 3的运行。中央控制器30和局部控制器一起形成风力涡轮机1的整体控制系统20。
中央控制器30和局部控制器40各自包括多个处理单元和存储模块，这些处理单元和存储模块可以一起集中在离散位置处，或者替代性地分布在风力涡轮机内的多个位置。在本实施例中，中央控制器30被设置在风力涡轮机1的塔架2中，且局部控制器40被设置在相应的RNA 3的机舱5中。然而，在其他实施例中，中央控制器30和局部控制器40可被设置在其他合适的位置处。此外，在其他实施例中，局部控制器40的功能的一部分或全部可由中央控制器30执行，在这种情况下，局部控制器40的至少多个部分可与中央控制器30集成。
中央控制器30被连接并被配置为接收来自风电场控制器50以及与风力涡轮机1相关的多个传感器的输入信号。这些传感器包括至少一个风速传感器21和至少一个风向传感器22。风速传感器21和风向传感器22可被设置在风力涡轮机1上，例如在一个或多个RNA 3上或接近塔架2的上端，或者替代性地在风力涡轮机1附近的另一合适位置处。当然，中央控制器30也与大量的其他传感器连接，包括速度传感器和负载传感器等。然而，为了清楚起见，这些附加的传感器在图3中已被省略。
中央控制器30被配置成依据接收到的输入信号来控制风力涡轮机1的运行。例如，中央控制器30被配置为从风电场控制器50接收电力需求信号，并通过RNA 3的局部控制器40来控制风力涡轮机1的电力输出，以便满足接收到的电力需求。此外，中央控制器30也被配置为从风向传感器22接收代表盛行风向的信号，并控制中央偏航系统9的运行，以使支撑结构6相对于塔架2偏航，以便使RNA3与盛行风向对准。
根据本发明的一个可行的实施例，风力涡轮机1的控制系统20包括前束角控制系统或偏航控制系统100，其被配置为控制RNA3相对于支撑结构6的前束角或偏航角。在图4中示意性地示出了前束角控制系统100。
为清楚起见，图4中只示出了整体控制系统20的直接参与控制RNA 3的前束角的多个部分，且其余的传感器和控制器已被省略。然而，应理解的是，整体控制系统20还包括其他控制器和传感器，其中的一些可以与图4中示出的前束角控制系统100的一个或多个元件进行通信。
如图4所示，风力涡轮机1的中央控制器30包括生产状态控制器31。生产状态控制器31被配置为设置风力涡轮机1的运行模式或生产模式。可选择的模式可包括，例如，启动模式、主要生产模式、降额生产模式、高风生产模式、高风空转模式、切出模式、电网关闭/断开模式以及关机/断电模式。例如，生产状态控制器31被配置为：在风力涡轮机1已被指示发电并且当前风速高于风力涡轮机1的切入风速但低于切出风速的情况下选择主要生产模式；以及在风力涡轮机1被开启且当前风速高于切出风速的情况下选择切出模式。生产状态控制器31还被配置为向控制系统20的其他部分传送所选择的运行模式，从而确保风力涡轮机1在预期的模式下运行。
亦如图4所示，每个RNA 3的局部控制器40包括前束角参考选择器41。每个前束角参考选择器41被配置为从生产状态控制器31接收关于当前运行模式或生产模式的指示，并依据所传送的运行模式为其相应的RNA3设置前束角参考值。每个前束角参考选择器41还被配置为将选定的前束角参考值传送给其相应的RNA偏航系统10，该RNA偏航系统应用闭环控制以将RNA 3保持处于由前束角参考选择器41规定的前束角值。
根据本发明的一个可行的实施例，每个前束角参考选择器41包括查找表42，该查找表被配置为设置其相应的RNA3的前束角。图5示出了这种查找表42的简化示例。
如图5所示，每个前束角参考选择器41被配置为在两种可选择的模式中的一种下运行：第一模式或正常前束角控制模式，其中前束角参考值被固定成6度；第二模式或减小的前束角模式，其中前束角参考值被固定成0度。亦如图5所示，依据风力涡轮机1的当前运行模式，每个前束角参考选择器41被配置为在其第一模式和第二模式之间切换。
例如，如果风力涡轮机1目前在主要生产模式下运行，那么该信息被传送给前束角参考选择器41。由于主要生产模式对应于第一前束角控制模式，因此前束角参考选择器41将6度的前束角参考值传送给RNA 3的偏航系统10。这导致偏航系统10将RNA3保持处于6度的前束角，如图6a示意性地所示的。如果偏航系统10设置有锁定系统，那么锁定系统可被接合，以防止RNA3的前束角发生不必要的变化。通过这种方式，当风力涡轮机1在主要生产模式下运行时，前束角控制系统能够确保RNA 3的叶片末端和支撑结构6之间保持足够的末端间隙。
然而，如果生产状态控制器31由于风速已超过风力涡轮机1的切出风速而将风力涡轮机1切换到切出模式，那么该信息被传送给前束角参考选择器41。由于风力涡轮机1已退出主要生产模式并进入切出模式，满足了用于将前束角控制系统100切换到第二前束角控制模式的基于运行模式的触发条件，因此前束角参考选择器41将按照第二前束角控制模式运行，并将0度的前束角参考值传送给RNA 3的偏航系统10。这导致偏航系统10将RNA 3移动到减小的前束角的状态，如图6b示意性地所示的。通过这种方式，只要超过风力涡轮机1的切出风速，前束角控制系统100就能减小RNA 3的前束角，从而也减小RNA的偏航误差。
如果偏航系统10设置有锁定系统，那么当前束角控制系统100从第一前束角控制模式切换到第二前束角控制模式时，锁定系统可以脱离，并且一旦RNA 3已达到预期的前束角，则重新接合，从而防止在前束角控制系统100保持在第二前束角控制模式下时RNA3的前束角发生不必要的变化。
如图5所示，当风力涡轮机1与本地或外部电网断开时，以及当风力涡轮机1被关闭时，前束角参考选择器41也被配置为切换到第二前束角控制模式，从而减小每个RNA 3的前束角。在这种情况下，前束角控制系统100和RNA偏航系统10的运行可由紧急电源供电。通过这种方式，可以确保当风力涡轮机关闭时，RNA 3处于减小的前束角的状态。
当风力涡轮机1返回到启动模式或其生产模式之一时，前束角控制系统100然后切换回第一前束角控制模式，其中RNA的前束角被设置回6度，以确保RNA 3的叶片末端和支撑结构6之间有足够的末端间隙。
在一些情况下，风力涡轮机1的控制系统20可被配置为在一些模式下抑制风力涡轮机1的运行，直到RNA 3已达到其预定的偏航角位置。例如，当风力涡轮机1进入启动模式时，转子4可被阻止以免重新启动，直到RNA3已达到针对启动模式规定的6度的偏航角。
为了便于理解本发明，已包括了上述的示例。然而，应理解的是，在所附权利要求的范围内，可以做出许多修改和变化。
例如，在上述实施例中，每个RNA 3包括局部控制器40，该局部控制器包括其自身的被配置成为该RNA3设置前束角参考值的前束角参考选择器41。然而，在其他实施例中，前束角控制系统100可不包括用于每一单个的RNA 3的单独的前束角参考选择器41。例如，中央控制器30可包括共同的前束角参考选择器，其可被配置成为每个RNA 3设置前束角参考值，并将选定的前束角参考值传送给每个RNA 3的偏航系统10。
在上述实施例中，前束角控制系统100仅被配置为当风力涡轮机1在空转、已切出、断开或已关闭时切换到第二前束角控制模式。然而，在另一实施例中，当风力涡轮机在降额生产模式和/或在高风生产模式下运行时，也可以应用第二前束角控制模式，在这种情况下，图5中示出的查找表42也可以为这些运行模式指定0度的前束角参考值。
此外，在上述实施例中，前束角控制系统100被配置为仅基于风力涡轮1的运行模式或生产模式在第一前束角控制模式和第二前束角控制模式之间切换。然而，在其他实施例中，进入第二前束角控制模式并由此减小RNA 3的前束角的触发条件也可包括与单个的RNA3的运行状态相关的进一步的要求。例如，前束角控制系统100可被配置为仅在每个RNA3已满足一定标准的情况下才进入第二模式，或者只对已满足一定标准的RNA 3应用第二模式。这种标准的示例可包括，例如，电力输出已下降到阈值水平以下，转子速度已下降到阈值水平以下，转子已停止和/或叶片已被顺桨而超过阈值位置。
在一些实施例中，进入第二前束角控制模式的触发条件可附加地包括与风速有关的要求，以便防止RNA3被偏航到它们的减小的偏航角状态，除非风力涡轮机1正经历高风速。例如，前束角控制系统100可被配置为计算或接收测量到的或估计的风速，例如来自风速传感器21，将测量到的或估计的风速与风速阈值进行比较，并且仅在风速阈值已被超过的情况下才切换到第二模式。
在上述实施例中，前束角控制系统被配置为当在第一前束角控制模式下运行时将RNA3保持处于6度的固定前束角，且当在第二前束角控制模式下运行时将转子机舱组合体3保持处于0度的固定前束角。然而，在其他实施例中，当前束角控制系统100在第一前束角控制模式和/或第二前束角控制模式下运行时，RNA 3的前束角也可以被改变，例如，响应于风力涡轮机1的运行模式的改变或响应于诸如风速或风向之类的运行条件的改变。在这种情况下，前束角参考选择器41可以存储处于第一前束角控制模式和/或第二前束角控制模式内的多个不同的前束角参考值，这些前束角参考值可以依据当前的运行模式或风况来选择。
此外，前束角控制系统100也可被配置为响应于除上述情况外的其他情况而减小RNA的前束角，例如在维护期间或当RNA中的一个或多个不能工作时。
在上述实施例中，本发明被应用于包括由四个RNA3形成的阵列的风力涡轮机1，这些RNA3通过一对支撑结构6被安装在竖直塔架2上，每个支撑结构包括在共同的竖直平面内沿大致水平的方向从塔架2向外延伸的一对臂8。然而，应理解的是，本发明也可被应用于具有不同数量的RNA3和/或不同的支撑装置配置的风力涡轮机。例如，在其他实施例中，臂8可以在延伸远离塔架2时各自向上或向下成角度，或者可以在迎风或背风的方向上成角度。
图7a和图7b示意性地示出了根据本发明的另一个可行的实施例的可应用本发明的另一多转子风力涡轮机的平面视图。图7a和图7b中示出的风力涡轮机与上面结合图1和图2描述的风力涡轮机1大致相似，因此使用相同的附图标记来标识风力涡轮机1的相同特征。然而，如图7a和图7b所示，该替代性的风力涡轮机1的臂8不在共同的竖直平面内延伸，而是在迎风方向上成角度。此外，臂8通过支撑线进行加强，这有助于减小施加在支撑结构6的安装部分7和臂8上的压力。(这些支撑线在图1和图2中没有示出，但如果有必要，也可包括在图1和图2的风力涡轮机中)
尽管图7a和图7b中示出的风力涡轮机1的配置与图1和图2中示出的风力涡轮机的配置不同，但RNA 3仍可被配置为以等同的方式在如图7a所示的正前束角状态和如图7b所示的减小的前束角状态之间选择性地切换。然而，由于该替代性的风力涡轮机1的臂8不在共同的竖直平面内延伸，RNA3的前束角优选是相对于支撑结构6的平面6'(即RNA 3的偏航轴所在的竖直平面)测量的而不是相对于单个臂8的纵向方向测量的。
其他修改和变化，包括多转子风力涡轮机的其他物理配置，对技术人员来说也是明显的。

Claims (17)

1.一种多转子风力涡轮机，包括通过相应的偏航系统被安装在支撑装置上的至少两个转子机舱组合体，以及用于控制所述转子机舱组合体相对于所述支撑装置的前束角的前束角控制系统；
其中，所述前束角控制系统被配置为在第一模式下运行，在所述第一模式下，当所述风力涡轮机在主要生产模式下发电时，所述转子机舱组合体被保持处于正前束角；
其中，所述前束角控制系统还被配置为监测所述风力涡轮机的运行模式，并且在已经满足基于运行模式的触发条件的情况下切换到第二模式，在所述第二模式下，所述转子机舱组合体的所述偏航系统被运行以减小所述转子机舱组合体的所述前束角。
2.根据权利要求1所述的风力涡轮机，其中，所述基于运行模式的触发条件包括所述风力涡轮机已退出所述主要生产模式。
3.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机，其中，所述基于运行模式的触发条件包括所述风力涡轮机已进入降额生产模式或高风生产模式。
4.根据任一前述权利要求所述的风力涡轮机，其中，所述基于运行模式的触发条件包括所述风力涡轮机已进入切出模式或空转模式。
5.根据任一前述权利要求所述的风力涡轮机，其中，所述基于运行模式的触发条件包括所述风力涡轮机已进入关机模式或断开模式。
6.根据任一前述权利要求所述的风力涡轮机，其中，所述基于运行模式的触发条件包括与风速有关的要求。
7.根据权利要求6所述的风力涡轮机，其中，所述与风速有关的要求包括测量到的或估计的风速已超过风速阈值。
8.根据任一前述权利要求所述的风力涡轮机，其中，所述基于运行模式的触发条件包括与单个的转子机舱组合体的运行状态相关的一个或多个要求。
9.根据权利要求8所述的风力涡轮机，其中，所述转子机舱组合体的运行状态要求包括以下中的一项或多项：对于所述转子机舱组合体中的至少一个来说，电力输出已下降到阈值水平以下，转子速度已下降到阈值水平以下，转子已停止以及叶片已被顺桨。
10.根据任一前述权利要求所述的风力涡轮机，其中，所述前束角控制系统被配置为当在所述第一模式下运行时保持所述转子机舱组合体的至少基本恒定的前束角。
11.根据任一前述权利要求所述的风力涡轮机，其中，所述前束角控制系统被配置为当在所述第一模式下运行时保持所述转子机舱组合体的处于2度至8度的范围内的正前束角。
12.根据任一前述权利要求所述的风力涡轮机，其中，所述前束角控制系统被配置为当在所述第二模式下运行时保持所述转子机舱组合体的约为0度的至少基本恒定的前束角。
13.根据任一前述权利要求所述的风力涡轮机，其中，所述前束角控制系统被配置为当在所述第二模式下运行时保持每个转子机舱组合体的前束角小于所述前束角控制系统在所述第一模式下运行时所允许的最低前束角。
14.根据任一前述权利要求所述的风力涡轮机，其中，所述前束角控制系统包括定义多个前束角参考值的至少一个数据结构，并且被配置为依据所述风力涡轮机的运行模式为所述转子机舱组合体中的每一个选择前束角参考值。
15.根据任一前述权利要求所述的风力涡轮机，其中，所述风力涡轮机还包括中央偏航系统，所述中央偏航系统被配置为改变所述支撑装置相对于所述风力涡轮机的底座的偏航角。
16.一种运行多转子风力涡轮机的方法，所述多转子风力涡轮机包括通过相应的偏航系统被安装在支撑装置上的至少两个转子机舱组合体，所述方法包括：
使所述风力涡轮机在主要生产模式下运行，在所述主要生产模式下所述转子机舱组合体被用来发电；
当所述风力涡轮机在所述主要生产模式下运行时，将所述转子机舱组合体保持处于正前束角；
监测所述风力涡轮机的运行模式；以及
依据基于运行模式的触发条件被满足，运行所述转子机舱组合体的所述偏航系统，以减小所述转子机舱组合体的所述前束角。
17.一种非暂时性计算机可读存储介质，包括用于计算机处理器执行根据权利要求16所述的方法的计算机可读指令。
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