风力涡轮机、用于控制风力涡轮机的装置和方法

摘要

本申请描述了一种具有用于执行对风力涡轮发电机的预测控制的控制方法和控制器的风力涡轮机。基于测量的瞬时风速，已知向风力涡轮机提供控制信号以便控制风力涡轮机转子叶片的桨距和发电机的转速。然而，由于关联的机电系统的有限响应速度以及不断变化的控制系统输入，所以使用瞬时风速测量实现平滑控制是困难的。本申请中描述的预测控制系统采用基于前馈回路中输出到风力涡轮机的进入风速v(t)的值和控制信号u(t)的值的、发电机速度的模型。在此，对于一种或多种控制，控制信号可以是发电机的功率设定或转子叶片的桨距角。预测控制器使用针对v(t)和u(t)的值的滚动时间序列并且基于发电机速度w(t)的预测响应来优化时间序列控制信号u(t)。发电机速度w(t)的预测响应是基于模型的，可以随着风力涡轮机的工作实时改进该模型。

主权项

一种风力涡轮机，包括：一个或多个转子叶片；桨距致动器系统，其用于调节所述一个或多个风力涡轮机转子叶片的桨距角；发电机；风传感器，其用于检测在所述一个或多个转子叶片的前方预定距离的至少第一位置处的进入风速；以及耦合到所述风传感器的控制器，其用于为所述风力涡轮机提供输出控制信号，其中，所述控制器被布置为：a)从所述风传感器接收值，所述值指示所述风力涡轮机的前方预定距离处的所述进入风速；b)产生在未来时间段的所述进入风速的时间序列表示；c)假定在未来时间段的用于输出控制信号的值的时间序列；d)基于使成本函数最小化来优化用于所述输出控制信号的所述值的时间序列，其中，所述成本函数包括定义所述风力涡轮机的操作的方面的项；e)基于步骤d)中优化的所述值的时间序列来输出控制信号。