Claims (69)
1. Способ управления ветряной турбиной, содержащей генератор с управляемым крутящим моментом генератора и аэродинамический ротор с лопастями ротора с регулируемым углом установки, причем аэродинамический ротор приводит в действие генератор с переменной скоростью ротора в зависимости от скорости ветра, содержащий этапы, на которых1. A method for controlling a wind turbine comprising a generator with a controlled generator torque and an aerodynamic rotor with adjustable angle rotor blades, wherein the aerodynamic rotor drives a generator with a variable rotor speed depending on wind speed, comprising the steps of:
ветряная турбина работает в подноминальном режиме, когда скорость ветра ниже заданной номинальной скорости ветра, the wind turbine operates in sub-rated mode when the wind speed is below the set nominal wind speed,
ветряная турбина работает в номинальном режиме, когда скорость ветра равна или выше заданной номинальной скорости ветра,the wind turbine operates in nominal mode when the wind speed is equal to or higher than the specified nominal wind speed,
оценивают скорость ветра, estimate the wind speed
ветряная турбина работает в подноминальном режиме или в номинальном режиме в зависимости от оцененной скорости ветра. the wind turbine operates in sub-rated mode or in nominal mode depending on the estimated wind speed.
2. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором ветряная турбина работает в переходном режиме, когда рабочий режим переходит от подноминального режима к номинальному режиму или обратно,2. The method according to claim 1, further comprising the step of operating the wind turbine in a transient mode, when the operating mode changes from a sub-rated mode to a nominal mode or vice versa,
причем работа ветряной турбины в подноминальном режиме, в переходном режиме или в номинальном режиме зависит от оцененной скорости ветра.moreover, the operation of the wind turbine in a sub-rated mode, in a transient mode or in a nominal mode depends on the estimated wind speed.
3. Способ по п. 1 или 2, дополнительно содержащий этапы, на которых3. The method according to p. 1 or 2, further comprising stages in which
измеряют скорость ротора,measure the speed of the rotor
в подноминальном режиме in sub-nominal mode
определяют установочное значение для угла установки в зависимости от измеренной скорости ротора, и/илиdetermine the setting value for the installation angle depending on the measured rotor speed, and/or
определяют уставку крутящего момента генератора на основании измеренной скорости ротора,determining the generator torque setting based on the measured rotor speed,
регулируют углы установки лопастей ротора в зависимости от установленного значения для угла установки, и/или adjust the pitch angles of the rotor blades depending on the set value for the pitch angle, and/or
регулируют крутящий момент генератора в зависимости от определенной уставки крутящего момента.regulate the torque of the generator depending on the defined torque setting.
4. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором по меньшей мере в подноминальном режиме установленное значение для угла установки определяют на основании заданного соотношения между значениями скорости ротора и значениями угла установки, в частности, с использованием справочной таблицы.4. A method according to any one of the preceding claims, wherein at least in the sub-nominal mode, the set value for the pitch angle is determined based on a predetermined relationship between the rotor speed values and the pitch angle values, in particular using a look-up table.
5. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором генератор выполнен в виде синхронного генератора с прямым приводом, в частности, имеющего ротор генератора с постоянными магнитами.5. Method according to any one of the preceding claims, wherein the generator is in the form of a direct drive synchronous generator, in particular having a generator rotor with permanent magnets.
6. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором6. A method according to any one of the preceding claims, wherein
по меньшей мере в подноминальном режиме и в номинальном режимеat least in sub-rated mode and in nominal mode
оценивают скорость ветра, estimate the wind speed
на основании оцененной скорости ветра управляют тягой ротора аэродинамического ротора для ограничения максимальной тяги ротора и/или изменения максимальной тяги ротора, в частности, таким образом, чтоbased on the estimated wind speed, the rotor thrust of the aerodynamic rotor is controlled to limit the maximum rotor thrust and/or to change the maximum rotor thrust, in particular so that
уставка тяги ротора определяется на основании оцененной скорости ветра.the rotor thrust setting is determined based on the estimated wind speed.
7. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором7. A method according to any one of the preceding claims, wherein
по меньшей мере в номинальном режиме и/или в переходном режиме, когда рабочий режим переходит от подноминального режима к номинальному режиму,at least in the nominal mode and/or in the transitional mode, when the operating mode changes from the sub-rated mode to the nominal mode,
скоростью ротора управляют на основании уставки скорости ротора, the rotor speed is controlled based on the rotor speed setpoint,
уставку скорости ротора определяют в зависимости от оцененной скорости ветра.the rotor speed setting is determined depending on the estimated wind speed.
8. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором8. A method according to any one of the preceding claims, wherein
по меньшей мере в номинальном режиме и/или в переходном режиме, когда рабочий режим переходит от подноминального режима к номинальному режиму,at least in the nominal mode and/or in the transitional mode, when the operating mode changes from the sub-rated mode to the nominal mode,
мощностью ротора управляют на основании уставки мощности ротора, the rotor power is controlled based on the rotor power setting,
уставку мощности ротора определяют в зависимости от оцененной скорости ветра.the rotor power setting is determined depending on the estimated wind speed.
9. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором9. A method according to any one of the preceding claims, wherein
для запуска ветряной турбины установочное значение для угла установки определяют на основании заданного соотношения между значениями скорости ротора и значениями угла установки, в частности,for starting a wind turbine, the set value for the pitch angle is determined based on the predetermined relationship between the rotor speed values and the pitch angle values, in particular,
с использованием справочной таблицы, причем угол установки уменьшается с увеличением скорости ротора, в частности,using a look-up table, with the angle of installation decreasing with increasing rotor speed, in particular,
начиная с угла установки на холостом ходу, составляющего более 20°, до тех пор, пока не будет достигнут рабочий угол установки менее 10°.starting with an idle setting angle of more than 20° until an operating setting angle of less than 10° is reached.
10. Способ по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащий по меньшей мере один или все этапы из списка, состоящего из этапов, на которых10. The method according to any of the preceding claims, further comprising at least one or all of the steps from the list consisting of steps in which
для управления углом установки в подноминальном режиме уставку скорости изменения угла установки для угла установки определяют на основании уставки угла установки, to control the pitch angle in sub-nominal mode, the pitch angle change rate setting for the pitch angle is determined based on the pitch angle setting,
для управления скоростью ротора по меньшей мере в номинальном режиме уставку скорости изменения угла установки для скорости ротора определяют на основании уставки скорости ротора, to control the speed of the rotor at least in the nominal mode, the setpoint for the rate of change of the installation angle for the speed of the rotor is determined based on the setpoint for the rotor speed,
для управления мощностью ротора по меньшей мере в номинальном режиме уставку скорости изменения угла установки для мощности ротора определяют на основании уставки мощности ротора, to control the power of the rotor at least in the nominal mode, the setpoint for the rate of change of the installation angle for the power of the rotor is determined based on the setpoint for the power of the rotor,
для управления тягой ротора уставка скорости изменения угла установки для тяги ротора определяется на основании уставки тяги ротора. for rotor thrust control, the setpoint for the pitch angle change rate for the rotor thrust is determined based on the setpoint for the rotor thrust.
11. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором11. A method according to any one of the preceding claims, wherein
угол установки регулируют на основании по меньшей мере одной входной переменной или всех входных переменных из списка, состоящего из the installation angle is adjusted based on at least one input variable or all input variables from a list consisting of
измеренного угла установки, measured installation angle,
уставки скорости изменения угла установки для угла установки, installation angle change rate settings for installation angle,
уставки скорости изменения угла установки для скорости ротора, settings for the rate of change of the installation angle for the speed of the rotor,
уставки скорости изменения угла установки для мощности ротора, settings for the rate of change of the installation angle for the power of the rotor,
уставки скорости изменения угла установки для тяги ротора, причем, в частности,settings for the rate of change of the installation angle for the thrust of the rotor, and, in particular,
уставка скорости изменения угла установки для тяги ротора обеспечивает минимальный предел, имеющий абсолютное значение, которое не может быть снижено.the setting for the rate of change of the pitch angle for the rotor thrust provides a minimum limit that has an absolute value that cannot be reduced.
12. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором12. A method according to any one of the preceding claims, wherein
мощностью ротора управляют в режиме опережающего управления на основании уставки мощности ротора, в частности, дополнительно на основании по меньшей мере одной входной переменной или всех входных переменных из списка, состоящего изrotor power is controlled in feedforward control based on the rotor power setpoint, in particular additionally based on at least one input variable or all input variables from a list consisting of
измеренной скорости ротора, measured rotor speed,
измеренного угла установки, иmeasured installation angle, and
оцененной скорости ветра, и/илиestimated wind speed, and/or
тягой ротора управляют в режиме упреждающего управления на основании уставки тяги ротора, в частности, дополнительно на основании по меньшей мере одной входной переменной или всех входных переменных из списка, состоящего изthe rotor thrust is controlled in a feedforward control mode based on the rotor thrust setpoint, in particular additionally based on at least one input variable or all input variables from a list consisting of
измеренной скорости ротора,measured rotor speed,
измеренного угла установки, measured installation angle,
оцененной скорости ветра. estimated wind speed.
13. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором13. A method according to any one of the preceding claims, wherein
в подноминальном режиме крутящий момент генератора регулируют на основании измеренной скорости ротора,in sub-rated mode, the generator torque is adjusted based on the measured rotor speed,
в переходном режиме мощность ротора увеличивают с увеличением скорости ветра на основании оцененной скорости ветра, иin transient mode, the rotor power is increased with increasing wind speed based on the estimated wind speed, and
в номинальном режиме мощностью ротора управляют до постоянного значения на основании оцененной скорости ветра в режиме упреждающего управления, и/или уставку тяги ротора уменьшают с увеличением скорости ветра и устанавливают на основании оцененной скорости ветра в режиме упреждающего управления. in the nominal mode, the rotor power is controlled to a constant value based on the estimated feedforward wind speed, and/or the rotor thrust setting is reduced with increasing wind speed and set based on the estimated feedforward wind speed.
14. Ветряная турбина, содержащая14. Wind turbine containing
генератор с управляемым крутящим моментом генератора, иa torque-controlled generator, and
аэродинамический ротор с лопастями ротора с регулируемым углом установки, причемaerodynamic rotor with adjustable angle rotor blades, moreover
аэродинамический ротор выполнен с возможностью приведения в действие генератора с переменной скоростью ротора в зависимости от скорости ветра, дополнительно содержащаяthe aerodynamic rotor is configured to drive the generator with a variable rotor speed depending on the wind speed, further comprising
устройство управления турбиной для работы ветряной турбины в подноминальном режиме, когда скорость ветра ниже заданной номинальной скорости ветра, a turbine control device for operating the wind turbine in a sub-rated mode when the wind speed is below a given nominal wind speed,
для работы ветряной турбины в номинальном режиме, когда скорость ветра равна или выше заданной номинальной скорости ветра,for the operation of the wind turbine in the nominal mode, when the wind speed is equal to or higher than the specified nominal wind speed,
блок оценки для оценивания скорости ветра, и при этом an estimator for estimating wind speed, and at the same time
устройство управления турбиной выполнено с возможностью работы ветряной турбины в подноминальном режиме или в номинальном режиме в зависимости от оцененной скорости ветра.the turbine control device is configured to operate the wind turbine in a sub-rated mode or in a nominal mode depending on the estimated wind speed.
15. Ветряная турбина по п. 14, причем ветряная турбина, в частности устройство управления турбиной, выполнена с возможностью управления ветряной турбиной способом по любому из пп. 1-13.15. The wind turbine according to claim 14, wherein the wind turbine, in particular the turbine control device, is configured to control the wind turbine by the method according to any one of paragraphs. 1-13.
16. Ветряная турбина по любому из пп. 14 или 15, в которой генератор выполнен в виде синхронного генератора с прямым приводом, в частности, имеющим ротор генератора с постоянными магнитами. 16. Wind turbine according to any one of paragraphs. 14 or 15, in which the generator is in the form of a direct drive synchronous generator, in particular having a generator rotor with permanent magnets.