CN116964318A - 使用叶片负载信号减少边缘振动 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及控制风力涡轮机以减少由于叶片沿着边缘方向的振动而造成的结构负载。公开了一种用于致动风力涡轮机的桨距可调整的转子叶片的变桨的转子控制系统。基于转子叶片中的每一个的边缘负载信号确定桨距修正信号。边缘负载信号经坐标变换并且被输入初级回转控制器单元，以提供可用于确定桨距修正信号的回转信号分量。

Description

使用叶片负载信号减少边缘振动
技术领域
本发明涉及控制风力涡轮机，以减少由于叶片沿着边缘方向的振动而造成的结构负载。
背景技术
如本领域已知的那样，风力涡轮机包括支撑机舱和转子的塔架，该转子带有多个桨距可调整的转子叶片。
由于风力涡轮机包括放置在细长塔架端部的大质量块，因此其容易产生振动。这些振动的示例包括机舱移动和叶片移动。如本领域已知的那样，某些类型的振动可以通过主动使叶片变桨和/或调整发电机扭矩来抑制。边缘振动(edgewise vibration，沿着边缘方向的振动)通常是不期望的，因为叶片在该方向上的阻尼通常很弱，而且沿着边缘方向的振动比沿着挥舞方向(flapwise direction)的振动造成叶片损坏的风险更高。特别是对于较长的叶片来说，与挥舞方向相比，转子速度对叶片在边缘方向上的累积损坏的敏感性可能会增加。
众所周知，如果检测到叶片的潜在的损坏性边缘振动，可以通过关闭风力涡轮机一段时间来消除边缘振动。但是，如果经常检测到这些振动，这种方法会降低风力涡轮机的整体输出。作为替代，可以采用主动变桨来抑制边缘振动。
WO 2018/019345公开了通过使用变桨来减轻边缘振动的解决方案的一个示例。这里公开了基于边缘转子叶片振动的运动参数生成叶片桨距角控制信号，使得在转子叶片上产生的力与边缘转子叶片振动速度相反且成正比。
尽管如此，本领域仍需要更多减轻边缘叶片振动的方法。
发明内容
实现减少风力涡轮机中的振动的改进方式是有利的。在这方面，期望能够提供一种控制系统，该控制系统能以有助于减少风力涡轮机的转子叶片的边缘振动的方式指导变桨致动器。
因此，在第一方面，提供了一种用于致动风力涡轮机的桨距可调整的转子叶片的变桨的转子控制系统，所述转子控制系统包括变桨致动单元，所述变桨致动单元用于确定要应用于变桨致动器的桨距修正信号，所述变桨致动器用于致动所述桨距可调整的转子叶片的变桨；
所述变桨致动单元被布置用于：
接收所述可调整的转子叶片中的每一个的边缘负载信号；
对所述边缘负载信号应用m-叶片坐标变换，以将所述信号变换到沿着第一参考方向和第二参考方向的参考系，从而提供第一信号分量和第二信号分量；
将所述第一信号分量和所述第二信号分量输入初级回转(whirling)控制器单元，以分别提供第一初级回转信号分量和第二初级回转信号分量，其中，所述初级回转控制器单元包括：
处于第一回转频率的初级陷波滤波器；
初级信号增益；
提供所产生的第一信号分量作为所述第一初级信号分量，并提供所产生的第二信号分量作为所述第二初级信号分量；
对所产生的第一信号分量和所产生的第二信号分量应用反向m-叶片坐标变换，以获得所述桨距修正信号；以及
将所述桨距修正信号应用于所述变桨致动器。
本发明提供了一种转子控制系统，该转子控制系统使用用于致动桨距可调整的转子叶片的变桨的桨距修正信号获得涡轮机的叶片的边缘振动的减少。桨距修正信号基于依据输入信号的m-叶片坐标变换。m-叶片坐标变换在坐标参考系之间变换信号。虽然在变桨致动中应用m-叶片坐标变换是众所周知的，但本发明的发明人已经意识到，通过适当应用m-叶片坐标变换，再加上所公开的信号滤波，有可能响应于边缘负载信号(可能是测量的边缘叶片根部弯矩的形式)使用变桨系统来创建力矩(或平面内力)，从而对叶片的边缘振动产生衰减效应。这里应该注意的是，由于输入信号是基于负载信号，而不是速度信号，因此产生的衰减效应不能被理解为阻尼效应；相反，系统创建的扰动会减少叶片的振动。m-叶片坐标变换在叶片旋转系和机舱固定系之间变换信号。
本发明的发明人已经意识到，通过对边缘负载信号进行适当的信号处理，可以确定减少叶片的边缘振动的变桨信号。随着风力涡轮机叶片的加长，存在边缘振动问题增加的风险，因为较长叶片的边缘叶片频率通常比较短叶片更接近转子的操作频率。对于较高的塔架，由于塔架的扭转移动与边缘振动模式之间的潜在耦合，问题可能会进一步增加。本发明提供了一种解决方案，该解决方案基于叶片传感器和控制器，能够确定将应用于变桨致动器的桨距修正信号。这是比加固风力涡轮机叶片或风力涡轮机塔架更具成本效益的解决方案。对于给定风力涡轮机的转子叶片来说，边缘频率是已知的，并且通常会被预先编入一般的涡轮机控制器中。
m-叶片变换在本领域也被称为多叶片变换(multi-blade transformation)。在一个实施例中，m-叶片坐标变换是科尔曼(Coleman)变换。然而，其他变换也可以落入m-叶片坐标变换的范畴，即下文所谓的d-q变换和派克(Park)变换或类似变换。技术人员有能力确定严格来说可能不是科尔曼变换，但其操作方式与科尔曼变换相同的替代变换。
如本文所用，m-叶片变换既可以原样(即不带前缀)应用，也可以反向形式应用。一般来说，m-叶片变换是第一坐标系和第二坐标系之间的变换，m-叶片变换将信号从第一坐标系转换到第二坐标系，而反向m-叶片变换将信号从第二坐标系转换到第一坐标系。在这方面，可以在相同或不同的坐标系中测量、修正和致动信号。在一个实施例中，m-叶片坐标变换采用在旋转参考系或坐标系中测量的信号，即针对每个旋转叶片获得一个信号，并将信号变换到由两个分量组成的固定参考系中。反向m-叶片变换采用两个信号分量，并将它们变换回旋转系，以提供可施加到三个变桨致动器上的信号分量(桨距修正信号)。本实施例可适用于三叶片风力涡轮机。对于带有不同数量叶片的涡轮机，m-叶片变换需要进行相应调整。
第一信号分量和第二信号分量在初级回转控制器单元中进行滤波，以分别提供第一初级回转信号分量和第二初级回转信号分量。初级回转控制器单元通过应用处于第一回转频率的初级陷波滤波器和初级信号增益的信号处理，来修正信号。在一个实施例中，第一回转频率为后向回转频率(backward whirling frequency)或前向回转频率(forwardwhirling frequency)。
转子的转子模式包括对称模式和每个叶片模式的两个回转模式。因此，对于每个边缘振动模式，都存在后向回转模式和前向回转模式，其中术语后向和前向通常是相对于转子旋转而定义的。一般来说，后向回转频率(也称为后向回转边缘频率)应理解为给定阶次的边缘频率f与转子频率相减。通常，边缘频率为一阶边缘频率，转子频率为1P。然而，在某些情况下，其他阶次也可以是相关的。前向回转频率(也称为前向回转边缘频率)是一种对应的频率，但其中给定阶次的边缘频率f与转子频率1P相加。
在一般的实施例中，转子控制系统是以针对后向回转模式或前向回转模式或这两种回转模式的目的来实现的。在针对后向回转模式的情况下，初级陷波滤波器围绕对应的前向回转频率设置。也就是说，第一回转频率被设置为前向回转频率。以类似的方式，在针对前向回转模式的情况下，初级陷波滤波器围绕对应的后向回转频率设置。也就是说，第一回转频率被设置为后向回转频率。以此方式，与未被针对的回转模式相关的信号成分就会被陷波滤波器去除。
在一个实施例中，后向回转模式和前向回转模式被并行针对(targeted)。在该实施例中，转子控制系统还包括在次级回转控制器单元中对第一信号分量和第二信号分量进行滤波，以提供第一次级回转信号分量和第二次级回转信号分量。次级回转控制器单元通过应用处于第二回转频率的次级陷波滤波器和次级信号增益的信号处理，来修正信号。
第一回转控制器单元和第二回转控制器单元针对不同的回转模式，因此，如果第一回转控制器单元针对后向回转，则第二回转控制器单元针对前向回转，反之亦然。因此，如果第一回转频率被设置为前向回转频率，则第二回转频率被设置为后向回转频率，反之亦然。
在后向回转模式和前向回转模式两者被并行针对的情况下，所产生的信号分量也会被修正，以便还包括进一步的回转分量。这样，第一次级回转分量与第一初级信号分量相结合，以提供所产生的第一信号分量，第二次级回转分量与第二初级信号分量相结合，以提供所产生的第二信号分量。
在系统中，只针对单个回转模式可能就足够了。然而，并行地针对后向和前向回转模式两者可能是有利的，从而降低针对一种模式的变桨活动激发另一种模式的风险。一般来说，后向回转分量可以通过应用相应的控制器增益独立于前向回转分量进行处理是有利的，这允许控制器有效地针对特定的回转模式。
在一个实施例中，对两个信号分量进行高通滤波以去除低频成分。通过去除低频成分，可以消除或至少显著降低负载信号中重力的影响。这样做的好处是可以消除因重力对叶片负载的影响而产生的变桨活动，否则该变桨活动在疲劳方面对叶片轴承而言是昂贵的。此外，随后的滤波可以更好地针对边缘振动进行定制，从而使控制动作独立于更广泛的控制器中存在的其他控制特征被处理。
高通滤波器可以被设置为去除显著低于转子频率1P的信号频率成分，该信号频率成分表现为固定系中处于0Hz的直流成分。截止频率可以设置在后向回转频率和0Hz之间，例如为第一后向回转频率的10分之一。以此方式，可以去除直流成分，同时确保维持第一后向回转频率和其他相关回转频率附近的频率成分。
物理系统或计算单元可以在信号路径中引入延迟，因此可能需要调整变桨致动的定时或变桨活动所产生的力矢量的方向。这可以通过对第一和/或第二信号分量进行信号处理来实现，例如通过应用相移来调整各信号分量的相位。在一个实施例中，通过应用动态滤波器(诸如前导/滞后滤波器)来调整各信号分量的相位。在另一个实施例中，可以应用旋转运算器来调整固定系中信号分量之间的相位差。这种信号处理可以导致更有效的边缘振动减少。
在实施例中，激活元件被应用。例如，该激活可以取决于操作点和/或边缘负载信号或其他信号。以此方式，可以确保只有在减少边缘振动足够重要的情况下，才会增加变桨轴承的疲劳。
在另一个方面，本发明涉及一种风力涡轮机，其包括根据第一方面所述的转子控制系统。在更多方面，本发明涉及一种致动风力涡轮机的桨距可调整的转子叶片的变桨的方法和一种计算机程序产品。该计算机程序产品可以提供在计算机可读存储介质上，或可从通信网络下载。计算机程序产品包括指令，当被加载到数据处理系统上时，该指令使得数据处理系统(例如以控制器的形式)执行指令。
一般来说，转子控制系统可以在一个单元或功能单元集合上实现，所述单元或功能单元集合包括一个或多个处理器、输入/输出接口以及能够存储可由处理器执行的指令的存储器。
一般来说，本发明的各个方面可以在本发明的范围内以任何可能的方式进行组合和耦合。本发明的这些方面和其它方面、特征和/或优点将从下文所述的实施例中显而易见，并可参照实施例得到阐明。
附图说明
仅以举例的方式，参照附图描述本发明的实施例，其中：
图1以示意图图示了风力涡轮机的示例；
图2是示意性地图示反馈速度控制器的实施例的图表；
图3示意性地图示了带有科尔曼变换计算块的变桨致动单元的一个实施例；
图4示意性地图示了激活元件的实施方式的实施例；
图5图示了通过应用图3所示的实施例的模拟负载信号；以及
图6图示了通过应用图3所示的实施例的模拟变桨信号。
具体实施方式
图1以示意图图示了风力涡轮机1的示例。风力涡轮机1包括塔架2、设置在塔架的顶端的机舱3和转子4，转子4操作性地耦合到容纳在机舱3内的发电机。除发电机外，机舱还容纳有将风能转化为电能所需的各种各样的部件，以及操作、控制和优化风力涡轮机1的性能所需的各种部件。风力涡轮机的转子4包括中心轮毂5和多个从中心轮毂5向外伸出的叶片6。在图示的实施例中，转子4包括三个叶片6，但该数量可以变化。此外，风力涡轮机还包括控制系统。控制系统可以放置在机舱内、塔架中，也可以分布在涡轮机内部(或外部)的多个位置并通信连接。转子叶片是桨距可调整的。转子叶片可以根据集体变桨设置进行调整，其中叶片中的每一个都被设置为相同的变桨值。此外，转子叶片还可根据单独的变桨设置进行调整，其中每个叶片可以被提供单独的变桨设定点。
涡轮机的每个转子叶片可以在边缘方向8上振动，即沿着叶片的后缘和前缘之间的弦线振动或振荡。一般来说，当提及“边缘转子叶片振动”时，指的是第一边缘弯曲模式；然而，本文所公开的内容也与经过适当调整的更高阶边缘弯曲模式相关。可以通过不同的方式测量和/或检测边缘振动。在一个实施例中，在叶片根部9借助于叶片负载传感器来测量边缘振动，叶片负载传感器放置在每个叶片根部，以这种方式，使得传感器检测边缘方向上的负载。这种传感器在实施例中可以是应变计传感器或光学布拉格传感器。当传感器被放置在旋转叶片上时，可调整的转子叶片中的每一个的这种边缘负载信号就会在转子的旋转参照系中被测量出来。
图2是示意性地图示根据本发明的实施例的反馈速度控制器的一个实施例的图表，该反馈速度控制器被实施用于确定能够减少边缘振动的单独的变桨致动信号。在图示的实施方式中，速度控制器使实际转子速度ω与参考转子速度ωref之间的速度误差(ω-ωref)最小化，以便输出所请求的功率P(以功率设定点的形式)和集体变桨参考θcol。速度控制器鉴于转子速度确定的集体变桨参考还可以将更多的传感器值考虑在内，这在图2中称为输入到速度控制器的测量集ms。反馈速度控制器可以通过PI、PID或类似的控制方案来实现。在一个实施例中，速度控制器可以替代地是模型预测控制器，该模型预测控制器基于最小化成本函数而被布置用于确定集体变桨参考和/或功率参考。
图2还图示了被称为变桨致动单元(PAU)的减振控制块。在变桨致动单元中，基于输入信号确定桨距修正信号(Δθ1,Δθ2,Δθ3)，输入信号包括边缘负载信号。图3图示了变桨致动单元(PAU)的实施方式的一个实施例。
PAU控制单元确定每个转子叶片的桨距修正信号(Δθ1,Δθ2,Δθ3)，这些信号被叠加到集体变桨参考上，以提供所产生的桨距修正信号(θA,θB,θC)，所述桨距修正信号可单独应用于转子叶片的变桨致动器，从而减少边缘叶片振动。
在图2所示的实施例中，基于转子速度确定桨距可调整的转子叶片的集体变桨参考，并将所产生的桨距修正信号应用于桨距可调整的转子叶片。所产生的桨距修正信号被单独应用于桨距可调整的转子叶片，而每个单独的叶片则基于集体变桨参考和单独桨距修正信号的组合信号。在一个实施例中，单独的桨距修正信号以循环方式应用。
因此，基于每个转子叶片的桨距修正信号来确定每个桨距可调整的转子叶片的变桨致动信号。
图3示意性地图示了变桨致动单元(PAU)的一个实施例，其基于科尔曼变换形式的m-叶片坐标变换(T)确定桨距修正信号，当由变桨致动器应用该桨距修正信号时，生成将减少边缘叶片振动的变桨致动信号。
变桨致动单元PAU被布置用于接收可调整的转子叶片(L1至L3)中的每一个的边缘负载信号。边缘负载信号在旋转参考系中测量。边缘负载信号通过科尔曼变换T形式的m-叶片坐标变换进行坐标变换。科尔曼变换将三个旋转信号转换到沿着第一参考方向和第二参考方向的固定参考系，从而提供第一信号分量a和第二信号分量b。
在一个实施例中，通过应用科尔曼变换T形式的m-叶片坐标变换，使用下式将三个边缘负载信号(L1、L2、L3)从转子的旋转系变换到机舱的固定系：
其中为转子频率。
在图示实施例中，高通滤波器HP应用于信号分量a、b中的每一个，以去除低于转子叶片的转子频率的信号频率成分。高通滤波器被设置为去除信号直流频率成分，这可以通过去除显著低于转子频率1P的频率成分来实现。
第一和第二信号分量(a和b)被输入到初级回转控制器C-pri，以及可选地被输入到次级回转控制器C-sec。
在图3所示的实施例中，每个信号分量被输入到初级回转控制器单元以及次级回转控制器单元中。在图示实施例中，初级控制器单元C-pri被实现为针对第一后向回转模式，并且也被称为后向回转控制器(BWC)。次级控制器单元C-sec被实现为针对第一前向回转模式，并且也被称为前向回转控制器(FWC)。
初级回转控制器单元分别确定第一初级回转信号分量apri-1和第二初级回转信号分量bpri-2。次级回转控制器单元分别确定第一次级回转信号分量asec-1和第二次级回转信号分量bseci-2。
初级回转控制器(后向回转控制器(BWC))对a和b信号分量两者应用相同的动作。类似地，次级回转控制器(前向回转控制器(FWC))对a和b分量应用相同的动作。
在图示实施例中，第一信号分量a被输入后向回转控制器BWC，以通过对第一信号分量应用处于前向回转频率(第一回转频率)的陷波滤波器和后向回转信号增益kpri(初级信号增益)来确定第一后向回转分量apri-1。附加地，第一信号分量a被输入前向回转控制器FWC，以通过对第一信号分量应用处于后向回转频率(第二回转频率)的陷波滤波器和前向回转信号增益ksec(次级信号增益)来确定第一前向回转分量asec-1。
以对应的方式，第二信号分量b被输入后向回转控制器BWC，以通过对第二信号分量应用处于前向回转频率的陷波滤波器和后向回转信号增益kpri来确定第二后向回转分量bpri-2。此外，第二信号分量b被输入前向回转控制器FWC，以通过对第一信号分量应用处于后向回转频率的陷波滤波器和前向回转信号增益ksec来确定第二前向回转分量bsec-2。
在一般的实施例中，如果只使用初级回转控制器(C-pri)，则所产生的第一信号分量A被确定为第一初级信号分量，所产生的第二信号分量B被确定为第二初级信号分量。然而，在图示实施例中，还使用了次级回转控制器，第一次级回转分量与第一初级信号分量相结合，以提供所产生的第一信号分量A。类似地，第二次级回转分量与第二初级信号分量相结合，以提供所产生的第二信号分量B。
所产生的信号分量被用作反向m-叶片坐标变换T-1的输入，以获得桨距修正信号Δθ1、Δθ2、Δθ3。桨距修正信号被应用于变桨致动器。
反向m-叶片坐标变换可以是一般形式的反向科尔曼变换：
在所提及的实施例中，滤波包括应用处于后向回转频率和前向回转频率的陷波滤波器。其是在被转子频率向后或向前偏移的边缘振动频率f周围放置的陷波滤波器，即放置在(f-1P)或(f+1P)处的陷波滤波器。
回转控制器单元包括应用增益(其被称为初级信号增益kpri和次级信号增益ksec)，以根据增益确定的预定程度实施控制动作。在一个实施例中，增益的应用是将一个值乘以相应的信号。
可能需要调整信号分量的相位。在一个实施例中，初级回转控制器单元包括和/或次级回转控制器单元还包括移相滤波器。可以在信号路径中使用前导-滞后滤波器对信号进行相移，例如，在应用增益(kpri、ksec)后放置前导-滞后滤波器，从而施加相移以调整相应信号分量的相位。
在图3所示的实施例中，相位是通过使用旋转运算器R旋转两个分量a、b来操纵的，该旋转运算器R将后向信号分量旋转一个角度(第一旋转运算器)，将前向信号分量旋转一个角度/>(第二旋转运算器)。通过信号分量的旋转，可以沿着期望方向调整产生的变桨所应用的力矢量。在一个实施例中，第一旋转运算器和/或第二旋转运算器的旋转角度基于转子叶片的集体变桨角。
如图3的实施例中进一步所示，前向回转控制器单元和后向回转控制器单元包括增益调度项gpri、gsec。后向回转控制器BWC中应用的增益调度项(gpri)和前向回转控制器FWC中应用的增益调度项(gsec)可以以相同或不同的方式设置。取决于具体情况，可能需要对前向或后向回转分量进行不同处理。
在一个实施例中，增益调度项取决于风力涡轮机的操作点。桨距角和/或转子速度可以用于调度增益。例如，在转子速度较低或转子速度远离边缘叶片振动频率时，增益可以设置得较低。此外，还可能存在桨距角范围，在该范围内，已知变桨对减少边缘振动的影响不大，因此可以减少变桨活动以减少疲劳影响。同样，增益调度项也可以基于与桨距角的函数关系来设置。
附加地，还可以应用进一步的信号处理来进一步改进信号。例如，进一步的信号处理可以应用30于边缘负载信号和/或应用31于桨距修正信号。这种进一步的信号处理可以是进一步的陷波滤波器和带通滤波器，用于去除与回转控制器单元或变桨致动器不相关的信号成分。
转子控制系统可以进一步包括激活元件。激活元件可以是专用的激活元件，也可以在控制系统停用时作为零增益在增益调度中实现。激活元件的其他实现方式也是可能的。激活元件可以取决于风力涡轮机的操作点。通过这种方式，可以确保控制器在诸如湍流的操作条件或边缘振动累积的风险提高的其他条件下处于激活状态。
在一个实施例中，激活元件可以取决于至少一个可调整的转子叶片的边缘负载信号形成。例如，可以将处于边缘频率的负载信号的信号成分插入均方根RMS滤波器组件中，并为RMS信号设置一个阈值，超过该阈值则启用变桨激活。
图4图示了一个实施例，其中初级回转控制器单元包括RMS类型的激活元件，该激活元件取决于至少一个可调整的转子叶片的边缘负载信号。也可以针对次级回转控制器单元实现类似的激活元件。
在图示实施例中，第一和第二信号分量在通过陷波滤波器后，被插入增益调度单元40。每个信号分量都会通过以后向回转频率为中心的带通滤波器(BP)。一般来说，带通滤波器以目标频率(target frequency)为中心，因此如果回转控制器单元是后向回转控制器单元，那么带通滤波器以后向回转频率为中心，反之对于前向回转控制器单元也是这样的。带通信号被平方(u1 2；u2 2)、求和，并且信号U的平方根根据下阈值(l)和上阈值(h)进行评估，下阈值(l)以下输出零，上阈值(h)以上输出统一系数，两者之间输出介于0和1之间的系数。该输出为调度系数gm，与相关信号增益(初级信号增益或次级信号增益)相乘。
激活元件可以包括滞后，以确保控制器不会在某些条件下开启或关闭(flippingon and off)。激活元件还可以包括计时器，以确保控制器在一定时间内处于激活状态，从而增加振动被破坏的可能性。
图5和图6图示了通过应用图3所示的实施例的模拟信号。
图5A图示了其中一个转子叶片在530秒到600秒之间的范围内的边缘负载信号的时间轨迹。虽然这两个信号有些重叠，但一个轨迹50A是图3的PAU未被启用的情况，而另一个轨迹51A则是图3的PAU被启用的情况。图5B显示了图5A的信号的FFT曲线图，可以更好地看出两个信号的差异。在此，信号50B用于PAU未被启用的情况，而信号51B用于PAU被启用的情况。信号成分可见于两个频率处，即转子叶片的1P频率52和边缘频率53处。从图中可以看出，由于转子频率没有改变，1P峰值处的信号成分并无差异，但由于增加的变桨致动减少了负载，可以看到边缘频率处的信号成分明显减少。因此，本发明的实施例提供了一种具有减少涡轮机的叶片的边缘振动效果的转子控制系统。
图6A图示了同一时间段内的添加的变桨信号Δθ1的时间轨迹。由于PAU未被启用，时间轨迹60A是一条平直线，而时间轨迹61A则显示了添加的变桨信号。图6B显示了图6A的信号的FFT曲线图。从图中可以看出，由于添加的变桨活动，在边缘频率53处出现了明显的峰值。图6显示，负载的减少是有代价的，即变桨活动的增加。因此，技术人员在实现本发明的实施例时，应对系统进行调谐，以在减少负载和增加变桨活动之间找到平衡。
本发明的示例实施例仅用于说明目的被描述，并不限制所附权利要求书中定义的本发明的范围。

Claims (14)

1.用于致动风力涡轮机的桨距可调整的转子叶片的变桨的转子控制系统，所述转子控制系统包括变桨致动单元，所述变桨致动单元用于确定要应用于变桨致动器的桨距修正信号，所述变桨致动器用于致动所述桨距可调整的转子叶片的变桨；
所述变桨致动单元被布置用于：
接收所述可调整的转子叶片中的每一个的边缘负载信号；
对所述边缘负载信号应用m-叶片坐标变换，以将所述信号变换到沿着第一参考方向和第二参考方向的参考系，从而提供第一信号分量和第二信号分量；
将所述第一信号分量和所述第二信号分量输入初级回转控制器单元，以分别提供第一初级回转信号分量和第二初级回转信号分量，其中，所述初级回转控制器单元包括：
处于第一回转频率的初级陷波滤波器；
初级信号增益；
提供所产生的第一信号分量作为所述第一初级信号分量，并提供所产生的第二信号分量作为所述第二初级信号分量；
对所产生的第一信号分量和所产生的第二信号分量应用反向m-叶片坐标变换，以获得所述桨距修正信号；以及
将所述桨距修正信号应用于所述变桨致动器。
2.根据权利要求1所述的转子控制系统，还包括：
将所述第一信号分量和所述第二信号分量输入次级回转控制器单元中，以提供第一次级回转信号分量和第二次级回转信号分量，其中，所述次级回转控制器单元包括：
处于第二回转频率的次级陷波滤波器；
次级信号增益；
将所述第一次级回转分量与所述第一初级信号分量相结合，以提供所产生的第一信号分量；以及
将所述第二次级回转分量与所述第二初级信号分量相结合，以提供所产生的第二信号分量。
3.根据前述权利要求中任一项所述的转子控制系统，还包括：为所述第一信号分量和所述第二信号分量中的每一个应用高通滤波器，以去除低于所述转子叶片的转子频率1P的信号频率成分。
4.根据前述权利要求中任一项所述的转子控制系统，其中，所述初级回转控制器单元包括和/或所述次级回转控制器单元还包括移相滤波器。
5.根据前述权利要求中任一项所述的转子控制系统，其中，所述第一初级回转信号分量和所述第二初级回转信号分量通过第一旋转运算器旋转，和/或其中，所述第一次级回转信号分量和所述第二次级回转信号分量通过第二旋转运算器旋转。
6.根据权利要求5所述的转子控制系统，其中，所述第一旋转运算器和/或所述第二旋转运算器的旋转角度基于所述转子叶片的集体变桨角。
7.根据任一项前述权利要求所述的转子控制系统，其中，所述m-叶片坐标变换基于科尔曼变换。
8.根据任一项前述权利要求所述的转子控制系统，还包括：
确定所述桨距可调整的转子叶片的集体变桨参考，所述集体变桨参考基于转子速度确定，
对所述桨距可调整的转子叶片应用所产生的桨距修正信号，所产生的桨距修正信号被单独应用于所述桨距可调整的转子叶片，并基于所述集体变桨参考和单独的桨距修正信号的组合信号应用于每个单独的叶片。
9.根据任一项前述权利要求所述的转子控制系统，其中，所述初级信号增益和/或所述次级信号增益包括增益调度项，所述增益调度项取决于所述风力涡轮机的操作点。
10.根据任一项前述权利要求所述的转子控制系统，其中，所述初级回转控制器单元和/或所述次级回转控制器单元还包括激活元件，所述激活元件取决于所述风力涡轮机的操作点。
11.根据任一项前述权利要求所述的转子控制系统，其中，所述初级回转控制器单元和/或所述次级回转控制器单元还包括激活元件，所述激活元件取决于至少一个可调整的转子叶片的边缘负载信号。
12.一种风力涡轮机，所述风力涡轮机包括根据权利要求1至11中任一项所述的控制系统。
13.一种致动风力涡轮机的桨距可调整的转子叶片的变桨的方法，所述风力涡轮机包括用于致动所述桨距可调整的转子叶片的变桨的变桨致动器，所述方法包括：
接收所述可调整的转子叶片中的每一个的边缘负载信号；
对所述边缘负载信号应用m-叶片坐标变换，以将所述信号变换到沿着第一参考方向和第二参考方向的参考系，从而提供第一信号分量和第二信号分量；
对所述第一信号分量和所述第二信号分量应用：
处于第一回转频率的初级陷波滤波器；
初级信号增益；
从而分别提供第一初级回转信号分量和第二初级回转信号分量；
提供所产生的第一信号分量作为所述第一初级信号分量，并提供所产生的第二信号分量作为所述第二初级信号分量；
对所产生的第一信号分量和所产生的第二信号分量应用反向m-叶片坐标变换，以获得所述桨距修正信号；以及
将所述桨距修正信号应用于所述变桨致动器。
14.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括在数据处理系统上被执行时适于控制风力涡轮机的软件代码，所述计算机程序产品适于执行权利要求13所述的方法。
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