CN116964319A - 在恶劣天气状况下操纵风力涡轮机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在恶劣天气状况下操纵风力涡轮机。描述了一种操纵风力涡轮机(1)的方法，该风力涡轮机包括机舱(3)，机舱经由偏摆系统(4)联接至塔架(2)，该方法用于提供保护以防御高风荷载，该方法包括：当机舱(3)处于第一取向时向偏摆系统(4)的偏摆致动器提供控制信号(10)；由偏摆致动器(4)相对于塔架(2)向机舱(3)施加扭矩(11)，从而使机舱(3)转动到第二取向，该第二取向是顺风取向。

Description

在恶劣天气状况下操纵风力涡轮机

技术领域

本发明涉及一种相对于高风荷载、特别是在强烈或恶劣天气状况期间操纵风力涡轮机的方法和装置。此外，本发明涉及一种被配置成执行该方法的风力涡轮机。

背景技术

风力涡轮机可能经受高风力状况，并且可能需要进行准备以处理此类情况。特别是，经受非常极端风力状况(如同例如飓风、台风或热带气旋)的风力涡轮机可能需要能够承受在这些天气状况期间可能发生的恶劣风速以及风向改变。

EP 1429025 B1公开了一种逆风型风车和操作方法。

EP 1339985 B1公开了在风暴期间风能涡轮机的取向控制。

传统方法可能无法以可靠地保护风力涡轮机的部件免受损坏的方式或以令人满意的方式处理极端天气状况，例如极端风力状况。现有技术的其它问题可能涉及高能耗或其它缺点。

因此，可能需要一种用于在高风荷载情况期间，特别是在风暴、飓风、台风或热带气旋期间操纵风力涡轮机的方法和相应的装置，其中至少一些上述问题被减少或甚至被克服。

发明内容

根据本发明的实施例，提供了一种操纵风力涡轮机的方法，该风力涡轮机包括机舱，该机舱经由偏摆系统(yawing system)联接至塔架，该方法尤其用于提供保护以防御高风荷载，该方法包括：当机舱处于第一取向时向偏摆系统的偏摆致动器提供控制信号；由偏摆致动器相对于塔架向机舱施加扭矩，从而使机舱转动到第二取向，该第二取向是顺风取向。

该方法可在软件和/或硬件中实施，并且可由风力涡轮机控制器的模块执行。

作为基本原理，该方法可以被执行“用于提供保护以防御高风荷载”。然而，提供保护以防御高风荷载可能是但不必定是用于该方法的条件。该方法可以被触发以顺风偏摆，例如当超过(过滤的)风速阈值和/或延迟已经过去和/或已经接收到用户命令等时。

该方法可使用偏摆致动器来执行，该偏摆致动器将风力涡轮机塔架与机舱可旋转地联接，使得机舱的取向是能够通过致动偏摆致动器来调节的。偏摆致动器可以包括例如一个或多个电动马达和/或液压系统。

在机舱内，转子可被可旋转地支撑，其中转子可驱动发电机以在转子旋转时产生电能。在转子处，多个转子叶片被连接。

偏摆系统可被配置成使机舱围绕与风力涡轮机塔架的纵向轴线基本重合的旋转轴线相对于塔架旋转或转动或偏摆。

高风荷载可以是由于例如在风暴、飓风、台风或气旋期间的高风速。如果例如风速高于例如50m/s或100m/s，则可能发展出高风荷载。特别是，当风速(例如由一个或多个风速传感器监测)超过风速阈值时可触发该方法，该风速阈值可根据应用、根据风力涡轮机的结构特性、且特别是转子叶片的结构特性来设定。该方法可以手动或自动触发或起始。

第一取向可涉及例如在风力涡轮机产生电能的正常运行期间采用的机舱(相对于塔架)的取向。例如，在风速低于风速阈值期间可以采用第一取向，超过该风速阈值，风荷载对于风力涡轮机在正常运行进行运行来说将会过高。例如，在第一取向中，机舱可取向成使得冲击在转子叶片上的风引起转子旋转。

相比之下，在第二取向中，风力涡轮机可以不被取向用于产生能量。在第二取向中，转子可以旋转，但是具有比在第一位置中低得多的旋转速度(例如，在第一取向中的速度的0％和50％之间)。第二取向可以在风力涡轮机的停机状态下采用，旨在保护风力涡轮机的部件免受损坏。

从机舱的第一取向到机舱的第二取向的转换(至少部分地)受偏摆致动器的作用影响，因为偏摆致动器相对于塔架向机舱施加扭矩，这导致使机舱(基本上围绕塔架的纵向轴线)转动以实现第二取向。第一取向和第二取向之间的角度可以在160°和220°之间，特别是约为180°。

在从第一取向到第二取向的转换期间，偏摆速度或转动速度(例如以每秒度数测量)可以是恒定的，或者可以采取不同的值。例如，对于预期到特别高荷载的某些偏摆范围，转动速度可能小于或不同于预期到较小荷载的其它偏摆范围的速度。在机舱从第一取向偏摆到第二取向期间，不排除一些转动扭矩也由冲击风施加。然而，偏摆致动器也施加主动偏摆，即施加用于主动转动机舱的扭矩。

由致动器施加的“扭矩”可以被设定为使得在期望的方向上控制偏摆，但是由致动器施加的“扭矩”不必定作用在那个方向上。

根据本发明的实施例，在足够强的风中，风的冲击可引起偏摆马达产生电力(而不是消耗它)。为了保持受控的偏摆(例如，关于偏摆速度和/或偏摆位置)，(多个)偏摆马达(致动器的示例)和/或(多个)偏摆制动器可被主动或被动地用于对抗风力，特别是为了减慢或以其它方式控制偏摆速度，以使通过如上所述的某些部分的荷载最小化。

旋转方向可以是顺时针或逆时针。然而，可以考虑从机舱延伸到塔架中的线缆的扭曲度，并且可以通过适当选择转动方向使该扭曲度最小化。

用于使机舱从第一取向转动到第二取向的时间可以在5至20分钟的范围内。

当偏摆致动器被用于主动转动或偏摆机舱时，从第一取向到第二取向的转换可以以受控且可预测的方式和时间执行。因此，可以保护风力涡轮机的部件免受损坏。

此外，当第二取向是顺风取向时，与其中风力涡轮机或机舱处于逆风取向的情况相比，风冲击到风力涡轮机上的劣化或破坏性影响可能较小。

机舱的顺风取向可以是与机舱的如下取向基本相反的取向：该取向在用于产生电能的正常运行行为期间被采用。在顺风取向中，安装有多个转子叶片的毂可以不面向风，而是以相反的方式取向。顺风取向也可称为机舱的背风取向(Lee orientation)，包括毂以及转子叶片相对于塔架处于背风面(in Lee)或顺风取向。

相比之下，在可能是逆风取向的第一取向中，包括转子叶片的毂可相对于塔架取向为向风面(in Luv)或逆风。

已经发现的是，由于高风速情况导致的风力涡轮机上的荷载主要取决于风速和相对于风的涡轮机位置。偏摆致动器可能需要具有足够的能力和电力可用于在极端风力状况期间追踪风向，以便确保结构完整性。

本发明的实施例在极端风力状况期间将涡轮机置于顺风位置/取向。因此，与传统系统相比，对偏摆能力的要求可以降低，因为在风向改变的情况下涡轮机需要随着风而不是对抗风偏摆。此外，偏摆系统执行从第一取向到第二取向的转动操作的电力消耗可以小于在高风荷载的情况下不采用机舱顺风取向的其它传统方法。因此，当风力涡轮机从公用电网断开时，本发明的实施例也可以执行该方法。在这种情况下，所需的电能可以取自电力备用系统，这将在下面详细解释。

当机舱处于第一取向时，风力涡轮机可能仍然产生电能或者可能已经空转。因此，例如转子叶片的叶片桨距角可能已经处于顺桨位置，即处于升力最小的位置。在该方法期间，转子可能基本上不旋转或者可能仅非常缓慢地旋转。

根据本发明的实施例，在顺风取向中，安装有多个转子叶片的转子叶片毂与面向风相反(opposite to facing the wind)，并且转子轴线和风向之间的角度在容差角度范围(tolerance angle range)内，特别是在0°和20°之间，其中在180°的机舱取向，风向平行于转子轴线，并且转子叶片毂与面向风相反。

在顺风取向中，转子叶片和毂可相对于塔架布置在下游或顺风。在顺风取向中大风的劣化或破坏性影响可能比例如在上游取向中更小。

根据本发明的实施例，第一取向是逆风取向；和/或当处于第一取向和第二取向时执行主动偏摆控制。

在逆风取向中，转子叶片可相对于塔架位于上游或逆风。主动偏摆控制可包括向偏摆致动器提供控制信号，以便偏摆致动器相对于塔架向机舱施加扭矩。主动偏摆控制不同于被动地允许机舱由于例如(仅仅)如同风冲击那样的外部影响而转动。

根据本发明的实施例，在该方法期间也可以操作或控制一个或多个制动器。例如，从第一取向到第二取向的转动可以逐步进行，而在一个或多个步骤中，制动器可以被启用以使转动停止。例如当风速特别高以至于甚至应该避免机舱的转动时，转动可以被停止。

根据本发明的实施例，在逆风取向中，安装有多个转子叶片的转子叶片毂面向风，并且转子轴线和风向之间的角度在容差角度范围内，在0°和20°之间，特别是在0°和10°之间，其中在0°的机舱取向，风向平行于转子轴线，并且转子叶片毂面向风。

在逆风取向中，转子叶片在上游或相对于塔架在上游。对于用于产生电能的正常运行，可以采用逆风取向。当处于逆风取向时，由于作用在转子叶片上的升力，冲击风可引起转子旋转。因此，该方法允许在高风荷载情况或者例如从风力涡轮机的正常运行状态开始的状况期间采用安全运行模式。

根据本发明的实施例，该方法还包括命令偏摆致动器使机舱从第一取向开始转动180°以到达第二取向，特别是不考虑风向信息。

在该实施例中，风速方向传感器可能至少初始地不被需要。偏摆致动器可以仅被命令使机舱相对于起始取向(例如第一取向)转动180°。因此，不必定需要追踪风向。如果由于通信问题无法获得可靠且准确的风向信息，或者例如在一个或多个风向传感器由于例如风向传感器的逆风结构的荫蔽效应而被暂时阻挡的情况下，则该实施例可能是有利的。然而，在使机舱从第一取向开始转动期间，被暂时阻挡的风向传感器可能被解除阻挡并且可靠的风向信号可能甚至在180°转动已经完成之前变得可用。当风向信息再次可用时，该方法可以包括考虑可用的风向信息并且使机舱转动使得例如机舱取向为180°或者在第二取向中在容差角度范围内约为180°。

因此，实施例允许相对于实际风向限定第二取向，或者相对于第一取向限定第二取向。此外，可以应用一组合，其中第二取向的限定可以在转动期间根据例如风向信息的可用性来切换。

根据本发明的实施例，该方法还包括以下方式中的至少一者：在使机舱转动时和/或在第二取向中时和/或在第一取向中时监测风向；对监测的风向进行过滤，其中过滤时间常数取决于风速。

此外，有利地，风速也可以被监测并且也可以在本发明的实施例中被考虑以便控制该方法。风向可以由一个或多个风向传感器(其也可以被配置成测量风速和/或湍流)来监测或测量。监测风向可使得能够更准确地使机舱转换到可靠地保护风力涡轮机部件免受损坏的位置。当使机舱转动到第二取向时，该方法可以考虑风向信息。特别地，第二取向可以相对于监测的风向来限定。在这个意义上，第二取向可以被认为是针对高风荷载情况的目标取向，并且第二取向可以根据潜在改变的风向而被动态限定。

可以根据监测的风向来使机舱转动。因此，未过滤的或经过滤的风向可以考虑。对风向进行过滤可以提供平滑化，且因此可以改进该方法。

根据本发明的实施例，使用安装在风力涡轮机的不同位置处的至少第一风向传感器和第二风向传感器，它们的测量信号和/或状态信息被组合地和/或以加权的方式考虑以便提供风向信息。

第一风向传感器和第二风向传感器也可以被配置成测量风速和/或湍流。传感器可以例如安装在机舱上方或至少顶部部分处。然而，另外的结构或者特别是冷却部分也可以安装在机舱上方。因此，对于特定的偏摆取向和风向，风向传感器之一或两者均可被阻挡，即可以布置在传感器逆风阻挡结构的荫蔽处中。该方法可以检测风向传感器被阻挡。在该情况下，来自另一风向传感器(如果存在并且没有亦被阻挡)的测量数据可以主要被利用或者以更高的幅度加权，以便提供风向信息。由风向传感器提供的信息可以类似于文献WO2021/004788 A1中描述的那样进行处理。因此，可以提高该方法的可靠性。

根据本发明的实施例，涡轮机可以仅具有单个风传感器和/或涡轮机依赖于安装在别处的风传感器(例如桅杆(metmast)或相邻的涡轮机)。

根据本发明的实施例，该方法还包括当到达第二取向时和/或在使机舱转动时(并且风向被监测/可用)：向偏摆致动器提供控制信号以在监测的风向改变时将机舱取向保持在容差角度范围内约为180°。

根据该实施例，考虑到实际测量或监测的风向，继续对偏摆进行主动控制。例如，误差信号可以被提供给控制器，该控制器可以基于误差信号导出致动器信号，使得在致动致动器时误差信号减小。误差信号例如可以是目标机舱取向(例如处于180°)和机舱的实际取向(相对于风向)之间的差。当机舱的实际取向偏离目标取向超过指定容差时，可以命令致动器施加扭矩以减小目标取向和实际取向之间的偏差。因此，可以应用常规可用的一套控制方法。

根据本发明的实施例，该方法还包括，如果机舱取向在容差角度范围之外：控制偏摆致动器以在机舱上施加扭矩以使机舱转动，使得机舱取向被重新调整到处于容差角度范围内；当达到在容差角度范围内的预定停止取向时，停止施加扭矩。

取决于应用，容差角度范围可以例如具有5°、10°或20°的幅度。

根据本发明的实施例，使机舱从第一取向开始转动是沿一转动方向进行的，以便当到达第二取向时引起最少的线缆扭曲。

例如，机舱内连接到转换器或发电机的电力线缆可以从机舱向下延伸到风力涡轮机塔架中。由于该电力线缆具有相当大的刚度，因此对线缆进行扭曲只可在特定的扭曲范围内是可能的。该方法还可以包括监测该扭曲或者根据调整后的偏摆角来确定该扭曲。该方法还可以包括监测扭曲的方向，即线缆的顺时针或逆时针方向。扭曲状态可以被监测或存储在适当的存储器中。然后，根据第二取向中所考虑的目标取向，可以确定或预测是顺时针转动还是逆时针转动会导致较小的扭曲。导致第二取向中最小扭曲的转动方向可选择为用于使机舱从第一取向转换到第二取向的实际转动方向。

根据本发明的实施例，该方法还包括由偏摆致动器相对于塔架向机舱施加扭矩，从而使机舱从第二取向转动到的第三取向，该第三取向是逆风取向，其中当机舱从第二取向开始转动180°时和/或当机舱取向在容差角度范围内约为0°时，达到第三取向。

当风速已经降低(例如，降低到可以产生电力的水平)时，可以延迟向第三取向的偏摆，以避免在风暴眼期间或在风暴中的暂时平息期间逆风偏摆。

可以通过各种方法实施延迟(例如，使用具有递减时间常数的多速率过滤器，或者在指定时间段内风速低于阈值)。

根据本发明的实施例，顺风配置(或第二取向)的停用和/或采用第三取向可以通过以下方式来执行或触发：

立即基于(例如正常过滤的)风速；

在风速降低后进行延迟，例如为了避开风暴眼；

经由手动停用按需进行。

在第三取向中，例如当高风荷载情况结束时，风力涡轮机可以恢复正常运行以便产生电能。根据应用和风向信息的可用性，可以相对于第二取向或相对于风向来限定第三取向。由此可以增强灵活性。在取向到第三取向之后，风力涡轮机可以恢复正常运行或者可以被启动使得转子开始旋转。

根据本发明的实施例，该方法还包括使机舱从第二取向开始转动，使机舱从第二取向开始转动是沿一转动方向进行的，以便当到达第三取向时引起最少的线缆扭曲。

特别地，从第二取向开始朝向第三取向的转动可以处于与使机舱从第一取向转换或转动到第二取向的转动方向相同的转动方向，或者可以处于与使机舱从第一取向转换或转动到第二取向的转动方向相反的转动方向。特别地，当使机舱从第一取向转动到第二取向时，转动方向和/或扭曲状态可以被存储在存储器中。从而可以避免电力线缆的过度扭曲。

根据本发明的实施例，为致动偏摆致动器，从以下各者中的至少一者接收电能：

公用电网；

电力备用系统；

一个或多个电池；

燃烧发动机驱动的发电机；和/或

其中，当预期到和/或预测到和/或检测到高风荷载特别是高于速度阈值的风速时，执行或触发该方法，或者使机舱转动到第二取向。

因此，该方法也可在风力涡轮机与公用电网断开连接时执行。例如，柴油发电机可以被用作燃烧发动机。该方法可以例如基于天气预报数据或实际测量的天气状况被触发，或者可以被手动触发。

应当理解的是，针对用于操纵风力涡轮机的方法单独地或以任何组合的形式公开、描述或解释的特征也可以单独地或以任何组合的形式应用于或提供给根据本发明的实施例的用于操纵风力涡轮机的装置，且反之亦然。

根据本发明的实施例，提供了一种用于操纵风力涡轮机的装置，该风力涡轮机包括机舱，该机舱经由偏摆系统联接至塔架，该装置用于提供保护以防御高风荷载，该装置包括：控制信号发生器，该控制信号发生器被配置成：当机舱处于第一取向时向偏摆系统的偏摆致动器提供控制信号；引起偏摆致动器相对于塔架向机舱施加扭矩，从而使机舱转动到第二取向，该第二取向是顺风取向。

该装置可以是风力涡轮机控制器的一部分。偏摆致动器可以包括电动马达和/或液压系统。该装置可被配置成执行根据本发明的实施例的操纵风力涡轮机的方法。

根据本发明的实施例，提供了一种风力涡轮机，该风力涡轮机包括：塔架；在塔架上方的机舱，该机舱经由包含偏摆致动器的偏摆系统联接至塔架；以及根据前述实施例的装置，该装置通信地联接至偏摆致动器。

附图说明

现在参照附图描述本发明的实施例。本发明不限于所图示的或所描述的实施例。图1和图2示意性地图示了根据本发明的实施例实现的处于两种操作状态中的风力涡轮机；以及

图3图示了根据本发明的实施例的方法的方法图解。

具体实施方式

附图中的说明呈示意性形式。根据本发明的实施例的图1所图示的风力涡轮机1包括：塔架2；在塔架上方的机舱3，机舱3经由包括偏摆致动器的偏摆系统4联接至塔架2。根据本发明的实施例，风力涡轮机1还包括用于操纵风力涡轮机的装置5(在机舱3中)。机舱3包含转子6，转子具有毂7，多个转子叶片8安装在毂7处。

在图1中，风力涡轮机1处于第一状态，其中机舱3处于第一取向，该第一取向是逆风取向。在图1中所图示的机舱3的第一取向中，毂7面向风9，并且毂7以及转子叶片8相对于风力涡轮机塔架2逆风。因此，转子叶片8和毂7相对于塔架2处于向风面。

图2图示了处于第二状态的风力涡轮机1，其是在高风荷载情况期间(例如在大风暴期间)采用的。在第二状态中，机舱3处于第二取向，该第二取向是顺风取向。在图2中所图示的顺风取向中，转子叶片8和毂7相对于风力涡轮机塔架2顺风，即它们相对于塔架2处于背风面。

为了将风力涡轮机1从图1中所描绘的第一状态转换到图2中所描绘的第二状态，根据本发明的实施例的操纵风力涡轮机的方法由装置5执行和进行或控制。因此，当风力涡轮机处于如图1中所描绘的第一取向时，装置5向偏摆致动器4提供控制信号10。在接收到控制信号10时，偏摆致动器4向机舱3施加图1中所描绘的扭矩11(其中扭矩11围绕塔架2的纵向轴线12)。通过施加扭矩11，致动器4使机舱3转动到第二取向，如图2中所描绘的。

在图2中，第二取向对应于180°的机舱取向，其中转子6的转子轴线13平行于风向9，并且转子叶片毂与面向风9相反，即，转子叶片8相对于风力涡轮机塔架2顺风。第二取向可不必定精确地是180°的机舱取向，而是可以在特定的角度容差范围内偏离180°的机舱取向。

在图1中所图示的实施例中，风力涡轮机包括一个或多个风向传感器14a、14b，它们可以安装在机舱3上方。在其它实施例中，风向传感器可以位于与所描绘的不同的位置，和/或风向信息可以从外部源接收。风向传感器14a、14b获取风向信息15并将其提供给装置5。在本发明的实施例中，装置5考虑风向信息15，以便使机舱3转动并且之后将机舱3保持在相对于由风向传感器14测量的风向9而限定的特定第二取向。

从机舱3的内部，电力线缆16在塔架2内部延伸至塔基或未详细图示的出口。本发明的实施例监测线缆16的线缆扭曲，并且沿一方向转动以便在从图1中所描绘的第一状态转换到图2中的第二状态时引起最少的线缆扭曲，且反之亦然。

在大风风暴情况结束之后，风力涡轮机1则可以从如图2中所描绘的第二取向或第二状态转向第三状态，该第三状态可能类似于如图1中所描绘的第一状态。

因此，图1图示了用于执行操纵风力涡轮机的方法的起点，其中风力涡轮机1可以在主动偏摆控制运行的情况下在逆风位置处空转。图1中的风速可以例如在25至40m/s之间的范围，并且风力涡轮机可以在逆风位置处跟随潜在风向改变。

然后，用于将风力涡轮机置于顺风位置中的控制功能被启用。这可以从涡轮机控制中心手动发生，或者例如基于测量的或估计的风速(例如用风速传感器14a、14b中的一者测量的风速)自动发生。从如图1中所描绘的情况开始，风力涡轮机1则可以开始从逆风位置或取向向顺风位置或取向(被认为是机舱的取向)偏摆。因此，偏摆方向可以是在达到目标位置或取向时导致最小量的线缆扭曲(例如线缆16)的方向，以便将风力涡轮机相对于线缆扭曲放置在最佳位置，并使在极端风力状况期间超出线缆扭曲范围的风险(飓风、台风、热带气旋通常会导致显著的风向改变)最小化。

可通过命令涡轮机偏摆至相对于当前风向或机舱位置的180°偏位(offset)来执行向顺风位置或取向的转换。在这两种情况下，来自风向传感器的信号可以在偏摆期间使用，以基于风向的改变来更新到目标顺风位置的剩余角度距离(distance inangledegrees)。然而，后一方法也允许在不依赖风向/传感器的情况下进行偏摆。如果只有一个可用的风向传感器并且偏摆方向(对于未扭曲的线缆)将引起传感器变得在某点处被机舱或机舱上的其它结构阻挡的话，则这可能是有利的。因为在向顺风位置转换期间可以在使用风向和机舱位置方法之间切换，当风向传感器由于涡轮机偏摆出被阻挡的传感器或者风向改变而变得未被阻挡时，到目标顺风位置的剩余距离和方向可以被更新。

在如图2中所描绘的顺风位置取向中，风力涡轮机可通过启用偏摆系统4来跟随潜在风向改变。与逆风情况相比，偏摆系统4的能力可能降低或更小，因为涡轮机可能“随着风”偏摆，而不是像逆风位置或取向那样“对抗风”偏摆。此外，偏摆系统的功耗可以更小，这在电力是由电力备用系统提供的情况下尤其重要。可以通过在指定死区内保持180°偏位来追踪风，以保持如图2中所描绘的顺风取向。涡轮机的偏摆控制器可监测风向，并且当在相对于风位置或风向的180°偏位和机舱取向之间的差超过死区(也称为容差角度范围)时可使涡轮机偏摆回到该偏位。停止极限可以确定机舱在其能够停止偏摆之前必须多么接近180°偏位。风向可被过滤以限制偏摆活动的量，其中过滤时间常数可取决于风速。

用于将涡轮机再次带到逆风位置(用于发电)的控制功能可以从涡轮机控制中心手动启用，或者基于测量的或估计的风速(通常约在例如20-25m/s之间的最大启动风速)自动启用。因此，可以应用(例如，预限定的)延迟以避免在风暴眼或风暴中的暂时平息期间过早地逆风偏摆。

从如图2中所描绘的状态开始或继续，风力涡轮机则可以开始从顺风取向向逆风取向偏摆。偏摆方向可以是当到达目标位置或到达目标取向时导致最小工作台扭曲量的方向，以便将涡轮机相对于线缆扭曲置于基础位置中，并且使发电期间线缆解开的可能性最小化。

为了使风力涡轮机从图2中所描绘的第二状态偏摆到可能类似于如图1中描绘的状态的第三状态，该方法可以已经针对第一状态和第二状态之间的位置描述的类似或相同方式进行。

同样，在逆风取向中涡轮机可空转或起始启动。

在该方法的执行期间，用于风力涡轮机的电源可以由电网连接提供，或者可替代地由电力备用系统(例如电池或柴油发电机，如果可用的话)提供。

图3图示了根据本发明的实施例的方法图表20。通过在逆风取向空转，该方法20从方法步骤21开始，同时执行主动偏摆控制。在步骤22中，手动或通过自动启用而启用顺风空转。在进一步的方法步骤23中，执行到顺风取向或位置的转换，其中风力涡轮机转动或偏摆到顺风位置或取向。在进一步的方法步骤24中，风力涡轮机在顺风取向空转，同时偏摆控制是主动的。在进一步的方法步骤25中，通过手动或自动停用来停用顺风空转。

在进一步的方法步骤26中，执行到逆风位置或取向的转换，其中风力涡轮机转动或偏摆到逆风位置或取向。在进一步的方法27中，风力涡轮机在逆风取向或位置空转或正在启动。因此可以执行主动偏摆控制。

对于方法步骤21至27中的一项或多项，电力可以取自一般图示的电源30，其可以包括来自电网连接的电力和/或来自备用系统的电力。

本发明的实施例可允许在非常极端的风力状况(例如飓风、台风和热带气旋)中减小偏摆系统上的荷载。偏摆系统的荷载减少可通过将涡轮机置于顺风位置或取向来实现，在顺风位置或取向如果涡轮机在偏摆系统中完全自由旋转的话则涡轮机将自然终止。此外，可以减少能耗。

应当注意的是，术语“包括”并不排除其它元件或步骤，且“一个”并不排除复数。结合不同实施例所描述的元件也可以进行组合。还应当注意的是，权利要求中的附图标记不应当被解释为限制权利要求的范围。

Claims (15)

1.一种操纵风力涡轮机(1)的方法，所述风力涡轮机包括机舱(3)，所述机舱经由偏摆系统(4)联接至塔架(2)，所述方法尤其用于提供保护以防御高风荷载，所述方法包括：

当所述机舱(3)处于第一取向时向所述偏摆系统(4)的偏摆致动器提供控制信号(10)；

由所述偏摆致动器(4)相对于所述塔架(2)向所述机舱(3)施加扭矩(11)，从而

使所述机舱(3)转动到第二取向，所述第二取向是顺风取向，

其中，所述第二取向是相对于实际风向或相对于所述第一取向限定的，

其中，所述第二取向的限定取决于风向信息的可用性来切换。

2.根据前一项权利要求所述的方法，

其中，在所述顺风取向中，安装有多个转子叶片(8)的转子叶片毂(7)与面向风(9)相反，并且转子轴线和风向之间的角度在容差角度范围内，特别是在0°和20°之间，

其中，在180°的机舱取向，风向(9)平行于所述转子轴线(13)，并且所述转子叶片毂(7)与面向风(9)相反。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其中，所述第一取向是逆风取向；和/或

其中，当处于第一取向和第二取向时执行主动偏摆控制。

4.根据前一项权利要求所述的方法，

其中，在所述逆风取向中，安装有多个转子叶片(8)的转子叶片毂(7)面向风(9)，并且转子轴线和风向之间的角度在容差角度范围内，在0°和20°之间，特别是在0°和10°之间，

其中，在0°的机舱取向，风向(9)平行于所述转子轴线(13)，并且所述转子叶片毂(7)面向风(9)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

命令所述偏摆致动器(4)使所述机舱(3)从所述第一取向开始转动180°以到达所述第二取向，

特别是不考虑风向信息。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括通过以下方式中的至少一者来提供风向信息(15)：

在使所述机舱(3)转动(23)时和/或在所述第二取向中时和/或在所述第一取向中时监测风向；

对监测的风向进行过滤，其中，过滤时间常数取决于风速。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其中，使用至少第一风向传感器(14a)和第二风向传感器(14b)，所述第一风向传感器和第二风向传感器安装在所述风力涡轮机的不同位置处和/或位于所述风力涡轮机的外部，所述第一风向传感器和第二风向传感器的测量信号和/或状态信息(15)被组合地和/或以加权的方式考虑以便提供风向信息。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括当到达所述第二取向时和/或在使所述机舱转动时(且风向被监测/可用)：

向所述偏摆致动器(4)提供控制信号(10)以在监测的风向改变时将机舱取向保持为在容差角度范围内约为180°。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包括，如果机舱取向在所述容差角度范围之外：

控制所述偏摆致动器(4)以在所述机舱(3)上施加扭矩以使机舱转动，使得所述机舱取向被重新调整到处于容差角度范围内；

当达到在所述容差角度范围内的预定停止取向时，停止施加所述扭矩。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其中，使所述机舱(3)从所述第一取向开始转动是沿一转动方向进行的，以便当到达所述第二取向时引起最少的线缆扭曲。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：

由所述偏摆致动器相对于所述塔架(2)向所述机舱(3)施加扭矩，从而

使所述机舱从所述第二取向转动到第三取向，所述第三取向是逆风取向，

其中，当所述机舱从所述第二取向开始转动180°时和/或当所述机舱取向在容差角度范围内约为0°时，达到所述第三取向。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其中，使所述机舱(3)从所述第二取向开始转动是沿一转动方向进行的，以便当到达所述第三取向时引起最少的线缆扭曲，和/或

其中，所述方法被执行和/或被触发和/或被启用，和/或所述机舱从所述第二取向转动到所述第三取向，

自动基于测量的和/或估计的风速，其中特别应用延迟以避免例如在风暴眼或风暴中的暂时平息期间过早地逆风偏摆。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其中，为致动所述偏摆致动器(4)，从以下各者中的至少一者接收电能：

公用电网；

电力备用系统；

一个或多个电池；

燃烧发动机驱动的发电机；和/或

其中，当预期到和/或预测到和/或检测到高风荷载特别是高于速度阈值的风速时，

执行或触发和/或启用所述方法，或者使所述机舱转动到所述第二取向。

14.一种用于操纵风力涡轮机(1)的装置(5)，所述风力涡轮机包括机舱(3)，所述机舱经由偏摆系统(4)联接到塔架(2)，所述装置(5)用于提供保护以防御高风荷载，所述装置包括：

控制信号发生器，所述控制信号发生器被配置成：

当所述机舱(3)处于第一取向时向所述偏摆系统的所述偏摆致动器(4)提供控制信号(10)；

引起所述偏摆致动器(4)相对于所述塔架向所述机舱施加扭矩(11)，从而使所述机舱(3)转动到第二取向，所述第二取向是顺风取向，

其中，所述第二取向是相对于实际风向或相对于所述第一取向限定的，

其中，所述第二取向的限定取决于风向信息的可用性来切换。

15.一种风力涡轮机(1)，包括：

塔架(2)；

在所述塔架上方的机舱(3)，所述机舱经由包括偏摆致动器(4)的偏摆系统联接至所述塔架；以及

根据前一项权利要求所述的装置(5)，所述装置通信地联接到所述偏摆致动器(4)。