TW202248526A - 在劇烈天氣狀況下處理風力渦輪機 - Google Patents

Abstract

描述了一種處理風力渦輪機(1)的方法，該風力渦輪機(1)包含機艙(3)，該機艙(3)通過橫搖系統(yawing system)(4)連接到塔架(2)，用於抵禦高風負載的保護，該方法包含以下步驟：當該機艙(3)處於第一方位時，向該橫搖系統(4)的橫搖致動器供應控制訊號(10)；藉由該橫搖致動器(4)向該機艙(3)相對於該塔架(2)施加扭矩(11)，從而轉動該機艙(3)到順風方位的第二方位。

Description

在劇烈天氣狀況下處理風力渦輪機

本發明涉及一種處理風力渦輪機的方法和裝置，以應對高風負載，特別是在高強度或劇烈的天氣條件下。此外，本發明涉及一種構造成執行該方法的風力渦輪機。

風力渦輪機可能經受強風條件並且可能需要準備好處理這種情況。特別是，承受非常極端的風力條件(例如颶風、颱風或熱帶氣旋)的風力渦輪機可能需要能夠承受在這些天氣條件下可能發生的劇烈風速和風向變化。

EP 1 429 025 B1公開了一種逆風式風車及操作方法。

EP 1 339 985 B1公開了在暴風雨期間風能渦輪機的方位角控制。

傳統方法可能無法以可靠地保護風力渦輪機的組件免受損壞的方式或以令人滿意的方式處理極端天氣條件，例如極端風力條件。現有技術的其它問題可能與高能耗或其它缺點有關。

因此，可能需要一種用於在高風負載情況下，特別是在暴風雨、颶風、颱風或熱帶氣旋期間處理風力渦輪機的方法及相應的裝置，其中減少甚至克服至少一些上述的問題。

根據本發明的一個實施例，提供了一種處理風力渦輪機的方法，該風力渦輪機包含藉由橫搖系統連接到塔架的機艙，特別是用於抵禦高風負載的保護，該方法包含以下步驟： 當該機艙處於第一方位時，向該橫搖系統的橫搖致動器供應控制訊號；藉由該橫搖致動器向該機艙相對於該塔架施加扭矩，從而轉動該機艙到第二方位，該第二方位是順風方位。

該方法可以在軟體及/或硬體中實現並且可以由風力渦輪機控制器的模組來執行。

該方法可以“用於抵禦高風負載的保護”作為基本原理來執行。然而，用於抵禦高風負載的保護可能是但不一定是該方法的條件。該方法可以被觸發以順風橫搖，例如當超過(過濾的)風速閾值及/或延遲已經過去及/或已經接收到用戶命令等時。

該方法可以使用橫搖致動器來執行，該橫搖致動器將風力渦輪機塔架與機艙可旋轉地連接，使得機艙的方位可以藉由致動橫搖致動器來調節。橫搖致動器可以包含例如一個以上電動機及/或液壓系統。

在機艙內，轉子可以被可旋轉地支撐，其中轉子可以驅動發電機，以在轉子旋轉時產生電能。在轉子處連接有多個轉子葉片。

橫搖系統可以構造成使機艙圍繞與風力渦輪機塔架的縱向軸線基本重合的旋轉軸線相對於塔架旋轉或轉動或橫搖。

高風負載可能是由於例如在暴風雨、颶風、颱風或旋風期間的高風速。例如，如果風速高於例如50 m/s或100 m/s，則可能會發展成高風負載。特別地，該方法可以在風速(例如由一個以上風速感應器監測)超過風速閾值時觸發，該閾值可以根據應用設置，取決於風力渦輪機的結構特性，以及特別是轉子葉片的結構特性。該方法可以手動或自動的觸發或啟動。

當風力渦輪機產生電能時，第一方位可以與例如在正常運行期間採用的機艙(相對於塔架)的方位相關。例如，可以在風速低於風速閾值的時段期間採用第一方位，超過該風速閾值的風負載對於要在正常運行中運行的風力渦輪機將太高。例如，在第一方位中，機艙可以被定位為使得衝擊在轉子葉片上的風導致轉子旋轉。

相反地，在第二方位中，風力渦輪機可以不被定位來產生能量。在第二方位中，轉子可以旋轉，但旋轉速度明顯低於在第一位置中的旋轉速度(例如，在第一方位中的速度的0%和50%之間)。第二方位可以在風力渦輪機的關閉狀態下採用，旨在保護風力渦輪機的組件免受損壞。

從機艙的第一方位到機艙的第二方位的轉變(至少部分地)受到橫搖致動器的作用影響，因為橫搖致動器相對於塔架向機艙施加扭矩，這導致轉動機艙(基本上圍繞塔架的縱向軸線)以達到第二方位。第一方位和第二方位之間的角度可以在160°和220°之間，特別是大約180°。

橫搖速度或轉動速度(例如以每秒度數測量)在從第一方位到第二方位的轉變期間可以是恆定的，或者可以採用不同的值。例如，對於預期特別高負載的某些橫搖範圍，轉動速度可能小於或不同於預期負載較小的其它橫搖範圍的速度。在機艙從第一方位橫搖到第二方位期間，不排除衝擊風也會施加一些轉動扭矩。然而，橫搖致動器也施予主動橫搖，即施加扭矩以主動轉動機艙。

可以設置致動器施加的“扭矩”，使得橫搖被控制在預想的方位，但致動器施加的“扭矩”可能不一定在那個方向上起作用。

根據本發明的一個實施例，在足夠大的風中，風的衝擊可能導致橫搖馬達產生動力(而不是消耗它)。為了保持受控的橫搖(例如關於橫搖速度及/或橫搖位置)，橫搖馬達(致動器的示例)及/或橫搖制動器可以主動或被動地用於對抗風力，特別是為了減慢或以其它方式控制橫搖速度，以最小化通過如上所述的某些扇區的負載。

轉動方向可以是順時針或逆時針。然而，可以考慮從機艙延伸到塔架的電纜的扭轉程度，並且可以通過適當地選擇轉動方向來最小化。

將機艙從第一方位轉動到第二方位的時間可以在5到20分鐘之間的範圍內。

當橫搖致動器用於主動轉動或橫搖機艙時，可以以受控的及可預測的方式和時間來執行從第一方位到第二方位的轉變。因此，可以保護風力渦輪機的組件免受損壞。

此外，當第二方位是順風方位時，與風力渦輪機或機艙處於逆風方位的情況相比，風衝擊到風力渦輪機上的惡化或損壞影響可能更小。

機艙的順風方位可以是與在產生電能的正常運行行為期間採用的機艙方位基本相反的方位。在順風方位中，安裝有多個轉子葉片的輪轂可能不面向風，而是可以以相反的方式來定位。順風方位也可以稱為機艙的背風(Lee)方位，涉及輪轂以及轉子葉片相對於塔架處於背風方位或順風方位。

相反地，在可能是逆風方位的第一方位中，包含轉子葉片的輪轂可以定位在相對於塔架的迎風(Luv)方位或逆風方位。

已經發現，由於高風速情況導致的風力渦輪機上的負載主要取決於風速和渦輪機相對於風的位置。橫搖致動器可能需要具有足夠的容量以及可用於在極端風力條件下跟踪風向的電力，以確保結構完整性。

於本發明的實施例，在極端風力條件下將渦輪機放置在順風位置/方位。因此，與傳統系統相比，可以降低對橫搖能力的要求，因為在風向改變的情況下，渦輪機需要隨風而不是逆風橫搖。此外，橫搖系統執行從第一方位到第二方位的轉向操作的電力消耗可以小於在高風負載的情況下不採用機艙順風方位的其它傳統方法。因此，本發明的實施例還可以允許在風力渦輪機與公用電網斷開連接時執行該方法。在這種情況下，所需的電能可以從備用電源系統中獲取，這可以在下面詳細地說明。

當機艙處於第一方位時，風力渦輪機可能仍然產生電能或者可能已經空轉。因此，例如轉子葉片的葉片間距角度可能已經處於順槳位置，即處於升力最小的位置。在執行該方法期間，轉子可以基本上不旋轉或者可以僅非常緩慢地旋轉。

根據本發明的一個實施例，在順風方位上，安裝有多個轉子葉片的轉子葉片輪轂與迎風相反，並且轉子軸線與風向之間的角度在容差角度範圍內，特別是在0°和20°之間，其中在機艙方位為180°處，風向平行於轉子軸線並且轉子葉片輪轂與迎風相反。

在順風方位中，轉子葉片和輪轂可以相對於塔架設置在下游或順風處。例如，在順風方位中，強風的惡化或損壞影響可能小於在逆風方位中的惡化或損壞影響。

根據本發明的一個實施例，第一方位為逆風方位；及/或當處於第一方位和第二方位時，執行主動橫搖控制。

在逆風方位中，轉子葉片可以相對於塔架在上游或逆風處。主動橫搖控制可以包含向橫搖致動器供應控制訊號，以便橫搖致動器向機艙相對於塔架施加扭矩。主動橫搖控制不同於被動地允許機艙由於例如(僅)外部影響(如風衝擊)而轉動。

根據本發明的實施例，在進行該方法期間也可以操作或控制一個以上制動器。例如，從第一方位到第二方位的轉動可以逐步執行，而在一個以上步驟中可以啟動制動器以停止轉動。例如，當風速異常高以致機艙的轉動也應避免時，可以停止轉動。

根據本發明的一個實施例，在安裝有多個轉子葉片的轉子葉片輪轂的逆風方位面向風，並且轉子軸線與風向之間的角度在容差角度範圍內，即在0°和20°之間，特別是在0°和10°之間，其中在機艙方位為0°處，風向平行於轉子軸線並且轉子葉片輪轂面向風。

在逆風方位中，轉子葉片於上游或相對於塔架處的上游。可以採用逆風方位進行正常運行以產生電能。當處於逆風方位時，由於作用在轉子葉片上的升力，衝擊風可以導致轉子旋轉。因此，該方法允許例如在從風力渦輪機的正常運行狀態開始的高風負載情況或條件期間採用安全運行模式。

根據本發明的一個實施例，該方法還包含命令橫搖致動器從第一方位開始將機艙轉動180°以達到第二方位，特別是在不考慮風向訊息的情況下。

在該實施例中，至少最初可能不需要風向感應器。可以僅命令橫搖致動器將機艙相對於起始方位(例如第一方位)轉動180°。因此，不一定需要跟踪風向。如果由於通訊問題而無法獲得可靠或準確的風向訊息，或者例如在一個以上風向感應器由於例如風向感應器的逆風結構的遮蔽效應而暫時阻擋的情況下，該實施例可能是有利的。然而，在從第一方位開始轉動機艙期間，暫時阻擋的風向感應器可能會被解除阻擋，並且即使在完成180°轉動之前，可靠的風向訊號也可能變得可用。當風向訊息再次可用時，該方法可以涉及考慮可用的風向訊息並且轉動機艙，使得例如機艙方位為180°或在第二方位中的大約180°的容差角度範圍內。

因此，實施例允許相對於實際風向的第二方位的定義或相對於第一方位的第二方位的定義。此外，可以應用組合於因為可以根據例如風向訊息的可用性在轉動期間切換第二方位的定義。

根據本發明的實施例，該方法還包含以下至少一項：在轉動機艙時及/或在第二方位時及/或在第一方位時監測風向；過濾監測到的風向，其中過濾時間常數取決於風速。

此外，有利地，也可以監測風速並且也可以在本發明的實施例中考慮控制該方法。風向可以由一個以上風向感應器(也可以被構造成為測量風速及/或擾流)監測或測量。監測風向可以使機艙更準確地過渡到可靠地保護風力渦輪機組件免受損壞的位置。該方法可以在將機艙轉動到第二方位時考慮風向訊息。特別地，可以相對於監測的風向來定義第二方位。在這個意義上，第二方位可以被認為是高風負載情況的目標方位，並且第二方位可以動態地定義，取決於可能改變的風向。

可以根據監測到的風向來執行機艙的轉動。因此，可以考慮未過濾或過濾的風向。過濾風向可以提供進行順利並且因此可以改進該方法。

根據本發明的實施例，使用安裝在風力渦輪機不同位置的至少一第一風向感應器和一第二風向感應器，它們的測量訊號及/或狀態訊息被組合及/或以加權方式考慮以提供風向訊息。

第一和第二風向感應器也可以構造成為測量風速及/或擾流。該等感應器可以例如安裝在機艙頂端或至少在頂端部分。然而，其它結構或特別是冷卻部分也可以安裝在機艙頂端。因此，對於特定的橫搖方位和風向，風向感應器的一個或兩個可以被阻擋，即可以被設置在感應器逆風處的阻擋結構之陰影中。該方法可以檢測到風向感應器被阻擋。在這種情況下，來自另一個風向感應器的測量數據(如果存在並且沒有被阻擋)可以主要地被利用或以更高量值的加權來提供風向訊息。由風向感應器提供的訊息可以像在文件WO 2021/004788 A1中描述的那樣被處理。因此，可以提高該方法的可靠性。

根據本發明的實施例，渦輪機可以僅具有單個風感應器及/或渦輪機依靠於安裝在別處(例如氣象觀測塔或相鄰渦輪機)的風感應器。

根據本發明的一個實施例，該方法進一步包含當達到第二方位時及/或在轉動機艙時(並且風向被監測/可用)：當監測到的風向改變時，向橫搖致動器供應控制訊號以將機艙方位保持在180°左右的容差角度範圍內。

根據該實施例，繼續對橫搖的主動控制，同時考慮到實際測量或監測的風向。例如，可以將誤差訊號供應給控制器，該控制器可以基於誤差訊號導出致動器訊號，使得在致動致動器時減小誤差訊號。誤差訊號可以例如是目標機艙方位(例如在180°處)和機艙的實際方位(相對於風向)之間的差異。當機艙的實際方位與目標方位的偏差超過指定公差時，可以命令致動器施加扭矩以減小目標方位和實際方位之間的偏差。因此可以應用常規可用的控制方法。

根據本發明的一個實施例，該方法還包含如果機艙方位在容差角度範圍之外：控制橫搖致動器對機艙施加扭矩以使其轉動，使得機艙方位重新調整到容差角度範圍內;當達到容差角度範圍內的預定停止方向時停止施加扭矩。

取決於應用，容差角度範圍可以例如具有5°、10°或20°的寬度。

根據本發明的實施例，於轉動方向從第一方位開始轉動機艙以在達到第二方位時引起最小的電纜扭轉。

例如，在機艙內連接到轉換器或發電機的電力電纜可以從機艙向下延伸到風力渦輪機塔架中。由於這種電力電纜具有相當大的剛度，因此只能在特定的扭轉範圍內扭轉電纜。該方法還可以包含監測扭轉或根據調整的橫搖角度來確定扭轉。該方法還可以包含監測扭轉的感測，即電纜的順時針或逆時針方向。可以監控扭轉狀態或將其存儲在適當的存儲器中。然後，根據第二方位中所考慮的目標方位，可以確定或預測順時針轉動還是逆時針轉動將導致更少的扭轉。可以選擇導致在第二方位上的最小扭轉的轉動方向作為用於將機艙從第一方位轉變到第二方位的實際轉動方向。

根據本發明的一個實施例，該方法還包含藉由橫搖致動器向機艙相對於塔架施加扭矩，從而將機艙從第二方位轉動到作為逆風方位的第三方位，其中當機艙從第二方位開始轉動180°時及/或當機艙方位在大約0°的容差角度範圍內時，達到第三方位。

當風速已經減小(例如，到可以產生電力的水平)時，可以延遲橫搖到第三方向，以避免在暴風眼期間或在暴風雨的暫時平靜期間逆風橫搖。

延遲可以通過各種方法來實現(例如，使用具有遞減時間常數的多速率濾波器，或在指定時間區間內低於閾值的風速)。

根據本發明的實施例，可以通過以下方式執行或觸發順風配置(或第二方位)的停用及/或採用第三方位： 立即基於(例如通常過濾的)風速； 風速降低後延遲，例如避免暴風雨眼； 按需通過手動停用。

在第三方位，風力渦輪機可以恢復正常運行以產生電能，例如當高風負載情況結束時。取決於風向訊息的應用和可用性，可以相對於第二方位或相對於風向來定義第三方位。從而可以增強靈活性。在被定位到第三方位之後，風力渦輪機可以恢復正常運行或者可以被啟動使轉子開始旋轉。

根據本發明的一個實施例，該方法還包含於轉動方向從第二方位開始轉動機艙，以在達到第三方位時引起最少的電纜扭轉。

特別地，從第二方位開始朝向第三方位的轉動可以與從第一方位朝向第二方位轉變或轉動機艙的轉動方向相同或可以與之相反。特別地，當機艙從第一方位轉動到第二方位時，轉動方位及/或扭轉狀態可以被存儲在存儲器中。從而可以避免電力電纜的過度扭轉。

根據本發明的一個實施例，為了致動橫搖致動器，電能從以下至少一者接收： 公用電網； 電源備用系統； 一個以上的電池； 燃燒式引擎驅動的發電機；及/或 其中，當預期及/或預測及/或偵測到高風負載，特別是風速高於速度閾值時，執行或觸發該方法或將機艙轉向第二方位。

因此，該方法也可以在風力渦輪機與公用電網斷開時執行。例如，柴油發電機可以作為燃燒式引擎。該方法可以例如基於天氣預報數據或實際測量的天氣狀況來觸發，或者可以手動觸發。

應當理解，單獨地或以任何組合方式公開、描述或解釋於處理風力渦輪機的方法的特徵，也可以單獨地或以任何組合方式應用於或提供用於根據本發明實施例的用於處理風力渦輪機的裝置，反之亦然。

根據本發明的一個實施例，其提供了一種用於處理風力渦輪機的裝置，該風力渦輪機包含機艙，該機艙藉由橫搖系統連接到塔架，用於抵禦高風負載的保護，該裝置包含：控制訊號產生器，其係構造成：當該機艙處於第一方位時，向該橫搖系統的橫搖致動器供應控制訊號；使該橫搖致動器相對於該塔架向該機艙施加扭矩，從而將該機艙轉向到為順風方位的第二方位。

該裝置可以是風力渦輪機控制器的一部分。橫搖致動器可以包含電動機及/或液壓系統。該裝置可以構造成為實現根據本發明實施例的處理風力渦輪機的方法。

根據本發明的一個實施例，其提供了一種風力渦輪機，包含：塔架；機艙，該機艙係透過包含橫搖致動器的橫搖系統在該塔架的頂端耦接到該塔架；及根據前述實施例的裝置，其通訊地耦接到該橫搖致動器。

附圖中的說明為示意形式。本發明實施例的圖1所示的風力渦輪機1包含塔架2、在塔架頂端的機艙3，該機艙3藉由包含橫搖致動器的橫搖系統4耦接到塔架2。風力渦輪機1還包含用於處理本發明實施例的風力渦輪機的裝置5(在機艙3中)。機艙3包含具有輪轂7的轉子6，多個轉子葉片8安裝在該輪轂7處。

在圖1中，風力渦輪機1處於第一狀態，其中機艙3處於第一方位，該第一方位是逆風方位。在圖1所示的機艙3的第一方位中，輪轂7面向風9，並且輪轂7以及轉子葉片8相對於風力渦輪機塔架2處於逆風。因此，轉子葉片8和輪轂7相對於塔架2位於迎風(Luv)方位。

圖2示出了處於第二狀態的風力渦輪機1，該第二狀態在高風負載情況下採用，例如在暴風雨期間。在第二狀態中，機艙3處於第二方位，即順風方位。在圖2所示的順風方位中，轉子葉片8和輪轂7相對於風力渦輪機塔架2處於順風方，即它們相對於塔架2處於背風(Lee)方位。

為了將風力渦輪機1從圖1中描繪的第一狀態轉變到圖2中描繪的第二狀態，本發明實施例的處理風力渦輪機的方法通過裝置5來執行和實施或控制。因此，當風力渦輪機處於如圖1所示的第一方位時，裝置5向橫搖致動器4供應控制訊號10。在接收到控制訊號10時，橫搖致動器4向機艙3施加圖1所描繪的扭矩11(其中扭矩11圍繞塔架2的縱向軸線12)。藉由施加扭矩11，致動器4將機艙 3轉動到第二方位，如圖2所示。

在圖2中，第二方位對應於180°的機艙方位，其中轉子6的轉子軸線13平行於風向9並且轉子葉片輪轂與面向風9相反，即轉子葉片8相對於風力渦輪機塔架2處於順風處。第二方位可能不一定是精確地180°的機艙方位，但可以在特定角度容差範圍內偏離180°的機艙方位。

在圖1所示的實施例中，風力渦輪機包含一個以上風向感應器14a、b，其可以安裝在機艙3的頂端。在其它實施例中，風向感應器可以位於所描繪之外的其它位置及/或風向訊息可以從外部來源接收。風向感應器14a、b獲取風向訊息15並將其供應給裝置5。裝置5考慮本發明實施例中的風向訊息15以轉動機艙3，然後將機艙3保持在特定的第二方位，如由風向感應器14相對於風向9的測量所定義的。

從機艙3的內部，電力電纜16在塔架2內延伸到基座或未詳細示出的插座。本發明的實施例監測電纜16的電纜扭轉，並在從圖1所描繪的第一狀態轉變到圖2中的第二狀態時，轉向至引起最小的電纜扭轉的方向，或反之亦然。

在大風暴風雨結束之後，風力渦輪機1然後可以從如圖2所描繪的第二方位或第二狀態轉向可能類似於圖1所描繪的第一狀態的第三狀態。

因此，圖1示出了用於執行處理風力渦輪機的方法的起點，其中風力渦輪機1可以在主動橫搖控制運行時於逆風位置空轉。圖1中的風速可以例如在25到40m/s之間的範圍內，並且風力渦輪機可以在逆風位置跟隨潛在的風向變化。

然後，用於將風力渦輪機置於順風位置的控制功能被啟動。這可以從渦輪機控制中心手動發生或基於例如測量或估計的風速自動發生，例如用風速感應器14a、14b中的一個測量。從圖1所示的情況開始，風力渦輪機1然後可以開始從逆風位置或方位橫搖到順風位置或方位(認為是機艙方位)。因此，當達到目標位置或方位時，橫搖方位可以是導致最小量的電纜扭轉(例如電纜16)的方向，以將風力渦輪機放置在相對於電纜扭轉的最佳位置，並且在極端風力條件下(颶風、颱風、熱帶氣旋通常會導致顯著的風向變化)，將超出電纜的扭轉範圍的風險降至最低。

可以通過命令渦輪機橫搖到從目前風向或機艙位置偏移180°來執行到順風位置或方位的轉變。在這兩種情況下，可以在橫搖期間根據風向的變化使用來自風向感應器的訊號來更新目標順風位置的剩餘角度距離。然而，後一種方法也允許在不依賴風向/感應器的情況下進行橫搖。如果只有一個可用的風向感應器以及橫搖方向(用於電纜鬆開)將導致該感應器在某個點被機艙或其它結構阻擋，這可能是個優勢。因為在向順風位置轉變期間，可以在使用風向和機艙位置方式之間切換，當風向感應器變得非阻擋時，由於渦輪機橫搖出被阻擋的感應器或風向改變，可以更新目標順風位置的剩餘距離和方向。

在如圖2所示的順風位置方位中，風力渦輪機可以通過啟動橫搖系統4來跟隨潛在的風向變化。與逆風情況相比，橫搖系統4的能力可能會減少或變小，因為對於逆風位置或方位，渦輪機可能會“隨風”橫搖而不是“逆風”橫搖。此外，如果電力由電源備用系統提供，橫搖系統的功耗可能會更小，這一點尤其重要。可以通過在指定死帶內保持180°偏移來跟踪風，以保持如圖2所示的順風方位。渦輪機的橫搖控制器可以監控風向，並且當與風位置或風向偏移180°的偏移量及機艙方位之間的差異超過死帶(也稱為容差角度範圍)時，可以將渦輪機橫搖回偏移量。停止限制可以確定機艙在其可以停止橫搖之前必須多接近180°偏移量。可以過濾風向以限制橫搖活動的量，其中過濾時間常數可以取決於風速。

用於使渦輪機再次進入逆風位置(用於發電)的控制功能可以從渦輪機控制中心手動啟動，也可以根據測量或估計的風速自動啟動(通常在例如20-25m/s之間的最大啟動風速附近)。因此，可以施予(例如，預定義的)延遲以在暴風眼或暴風雨的暫時平靜期間避免過早地逆風橫搖。

從圖2中描繪的狀態開始或繼續，風力渦輪機然後可以開始從順風方位橫搖到逆風方位。橫搖方向可以是當達到目標位置或達到目標方位時導致最小量的桌面扭轉的方向，以便將渦輪機放置在相對於電纜扭轉的基地位置並且最大限度地減少電力生產期間電纜解開的可能性。

為了使風力渦輪機從圖2所描繪的第二狀態橫搖到可能與圖1所描繪的狀態相似的第三狀態，該方法可以按照對於第一狀態和第二狀態之間的位置描述的相似或相同的方式進行。

同樣在逆風方位，渦輪機可以空轉或引發啟動。

風力渦輪機的電源可以在該方法的執行期間由電網連接或另選地由電源備用系統提供，例如若電池或柴油發電機是可以取得的。

圖3示出了本發明實施例的方法架構20。當執行主動橫搖控制時，該方法20在方法步驟21中通過在逆風方位空轉開始。在步驟22中，手動或通過自動啟動來啟動順風空轉。在進一步的方法步驟23中，執行順風方位或位置的轉變，其中風力渦輪機轉向或橫搖到順風位置或方位。在進一步的方法步驟24中，當橫搖控制啟動時，風力渦輪機在順風方位空轉。在進一步的方法步驟25中，通過手動或自動停用來停用順風空轉。

在進一步的方法步驟26中，執行逆風位置或方位的轉變，其中風力渦輪機轉向或橫搖到逆風位置或方位。在進一步的方法27中，風力渦輪機在逆風方位或位置空轉或正在啟動。因此，可以執行主動橫搖控制。

對於方法步驟21至27中的一個或多個，可以從一般說明的電源供應器30獲取電力，其可以涉及來自電網連接的電力及/或來自備用系統的電力。

本發明實施例可以允許在非常極端的風力條件下(例如颶風、颱風和熱帶氣旋)減少橫搖系統的負載。可以通過將渦輪機放置在順風位置或方位來實現橫搖系統的負載減少，如果渦輪機在橫搖系統中完全自由旋轉，渦輪機將自然地終止。此外，可以減少能量消耗。

應當注意，術語“包含”不排除其它元件或步驟，並且“一”或“一個”不排除多個。還可以組合結合不同實施例描述的元件。還應當注意，請求項中的附圖標記不應被解釋為限制請求項的範圍。

1:風力渦輪機 2:塔架 3:機艙 4:橫搖系統 5:裝置 6:轉子 7:輪轂 8:轉子葉片 9:風向 10:控制訊號 11:扭矩 12:縱向軸線 13:轉子軸線 14a,14b:風向感應器 15:風向訊息 16:電纜 20:方法架構 21-27:步驟 30:電源供應器

現在參考附圖描述本發明的實施例。本發明不限於所示或所描述的實施例。

圖1和圖2示意性地示出本發明實施例所實現的處於兩種運行狀態的風力渦輪機；及 圖3示出本發明實施例的方法的方法圖。

1:風力渦輪機

2:塔架

3:機艙

4:橫搖系統

5:裝置

6:轉子

7:輪轂

8:轉子葉片

9:風向

10:控制訊號

11:扭矩

12:縱向軸線

13:轉子軸線

15:風向訊息

16:電纜

Claims (15)

1. 一種處理風力渦輪機(1)的方法，該風力渦輪機(1)包含機艙(3)，該機艙(3)通過橫搖系統(yawing system)(4)連接到塔架(2)，特別是用於抵禦高風負載的保護，該方法包含以下步驟： 當該機艙(3)處於第一方位時，向該橫搖系統(4)的橫搖致動器供應控制訊號(10)； 藉由該橫搖致動器(4)向該機艙(3)相對於該塔架(2)施加扭矩(11)，從而 轉動該機艙(3)到第二方位，該第二方位是順風方位。
2. 如請求項1之方法， 其中，在該順風方位上，安裝有多個轉子葉片(8)的轉子葉片輪轂(7)與迎風(9)相反，並且轉子軸線與該風向之間的角度在容差角度範圍內，特別是介於0°和 20°之間， 其中，在機艙方位為180°處，風向(9)平行該於轉子軸線(13)，並且該轉子葉片輪轂(7)與迎風相反。
3. 如請求項1至2中任一項之方法， 其中，該第一方位是逆風方位；及/或 其中，當處於該第一方位和該第二方位時執行主動橫搖控制。
4. 如請求項1至3中任一項之方法， 其中，在該逆風方位，安裝有多個轉子葉片(8)的轉子葉片輪轂(7)面向風(9)，並且該轉子軸線與該風向之間的角度介於0°和20°之間的容差角度範圍內，特別是介於0°和10°之間； 其中，在機艙方位為0°處，風向(9)平行於該轉子軸線(13)並且該轉子葉片輪轂(7)面向風(9)。
5. 如請求項1至4中任一項之方法， 命令該橫搖致動器(4)從該第一方位開始將該機艙(3)轉動180°，以到達該第二方位，特別是在不考慮風向訊息的情況下。
6. 如請求項1至5中任一項之方法，還包含藉由以下至少一項來提供風向訊息(15)： 在轉動(23)該機艙(3)時及/或在該第二方位時及/或在該第一方位時監測風向； 過濾監測到的風向，其中過濾時間常數取決於風速。
7. 如請求項1至6中任一項之方法， 其中，使用安裝在該風力渦輪機的不同位置及/或位於該風力渦輪機外部的至少一第一風向感應器(14a)和一第二風向感應器(14b)，其測量訊號及/或狀態訊息(15)被綜合考慮及/或以加權方式提供風向訊息。
8. 如請求項1至7中任一項之方法，還包含當達到該第二方位時及/或在轉動該機艙時(並且風向是被監測/可取得的)： 當監測到的風向改變時，向該橫搖致動器(4)供應控制訊號(10)以將機艙方位保持在大約180°的容差角度範圍內。
9. 如請求項1至8中任一項之方法，還包含，如果機艙方位在該容差角度範圍之外： 控制該橫搖致動器(4)對該機艙(3)施加扭矩以使其轉動，使得該機艙方位被重新調整到容差角度範圍內； 當達到該容差角度範圍內的預定停止方位時，停止施加該扭矩。
10. 如請求項1至9中任一項之方法， 其中，於轉動方向從該第一方位開始轉動該機艙(3)，以在達到該第二方位時引起最少的電纜扭轉。
11. 如請求項1至10中任一項之方法，還包含以下步驟： 藉由該橫搖致動器向該機艙(3)相對於該塔架(2)施加扭矩，從而 將該機艙從該第二方位轉向至第三方位，該第三方位是逆風方位， 其中，當該機艙從該第二方位開始轉動180°時及/或當該機艙方向在大約0°的容差角度範圍內時，達到該第三方位。
12. 如請求項1至11中任一項之方法， 其中，於轉動方向從該第二方位開始轉動該機艙(3)，以在到達該第三方位時引起最小的電纜扭轉及/或 其中，自動地根據測量及/或估計的風速進行執行及/或觸發及/或啟用該方法及/或該機艙從該第二方位轉向該第三方位， 其中特別施予延遲以例如在暴風眼或暴風雨的暫時平靜期間避免過早地逆風橫搖。
13. 如請求項1至12中任一項之方法， 其中，為了致動該橫搖致動器(4)，電能從以下至少之一者接收： 公用電網； 電源備用系統； 一個以上的電池； 燃燒式引擎驅動的發電機；及/或 其中，當預期及/或預測及/或偵測到高風負載，特別是風速高於速度閾值時，執行或觸發及/或啟用該方法或將該機艙轉向該第二方位。
14. 一種用於處理風力渦輪機(1)的裝置(5)，該風力渦輪機包含機艙(3)，該機艙(3)藉由橫搖系統(4)連接到塔架(2)，用於抵禦高風負載的保護，該裝置包含： 控制訊號產生器，其係構造成： 當該機艙(3)處於第一方位時，向該橫搖系統的橫搖致動器(4)供應控制訊號(10)； 使該橫搖致動器(4)相對於該塔架向該機艙施加扭矩(11)，從而將該機艙(3)轉向到第二方位，該第二方位是順風方位。
15. 一種風力渦輪機(1)，包含： 塔架(2)； 機艙(3)，該機艙(3)係透過包含橫搖致動器(4)的橫搖系統在該塔架的頂端耦接到該塔架；及 如請求項14的裝置(5)，其通訊地耦接到該橫搖致動器(4)。

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