本发明涉及风力涡轮机。特定地，本发明涉及用于减少塔架振动的 系统和阻尼塔架振动的方法。具体地，本发明涉及用于阻尼风力涡轮机 振动的阻尼器系统、用于减少风力涡轮机振动的系统和用于减少风力涡 轮机振动的方法。

风力涡轮机尺寸和由风力涡轮机提供的功率增加。从而，在构建部 件，如风力涡轮机塔架上的载荷和应力也增加。通过提供附加的材料强 度，塔架上的载荷补偿增加要求的材料数量，且从而增加成本。因此， 与其他产生能量的方式相比，通过更强和更多材料以承受载荷的附加载 荷补偿减少风力涡轮机的竟争力。
用于阻尼塔架振动的塔架阻尼器可以减少应力。结果，塔架能够用 减少的强度构建且能够节省材料以减少成本。然而，当风力涡轮机增加 的尺寸和输出导致塔架增加的载荷时，用于被动塔架振动阻尼要求的质 量块也增加。

据此，依据一个实施例，提供用于阻尼具有塔架、舱体和至少一个 转子叶片的风力涡轮机振动的阻尼器系统。阻尼器系统包括用于阻尼风 力涡轮机振动的质量块、适于主动控制质量块的至少一个促动器，其中 至少一个促动器连接到风力涡轮机的部分且连接到质量块。
从相关的权利要求书、说明书和附图，进一步的实施例、方面、优 势和特征是显而易见的。
依据又一实施例，提供用于减少风力涡轮机塔架的振动的系统。该 系统包括相对于风力涡轮机的塔架可移动的质量块和用于主动控制质 量块相对于风力涡轮机塔架的移动的驱动机构。
进一步的实施例涉及风力涡轮机，其包括如在此描述的阻尼器系统 和用于减少风力涡轮机振动的系统。然而，实施例也涉及包括多个风力
涡轮机的风场（windPark)，其中风力涡轮机包括如在此描述的阻尼器 系统和用于减少风力涡4仑才几振动的系统。
依据另一实施例，提供用于减少风力涡轮机振动的方法。该方法包 括控制质量块相对于风力涡轮机的移动，质量块位于风力涡轮机内，其 中质量块由将质量块相对于风力涡轮机加速的驱动机构主动控制。

对本领域中普通技术人员来说，包括最佳模式的本发明的完全和能 够实现的披露更特定地在说明书的剩余部分阐明，包括参考附图，其 中：
图1显示图示依据在此描述的实施例的风力涡轮机的示意图，其在 风力涡轮机塔架的顶部包括主动受控的质量块阻尼系统；
图2显示图示依据在此描述的实施例的风力涡轮机的示意图，其在 风力涡轮机的舱体中包括主动受控的质量块阻尼系统；
图3a和3b显示图示依据在此描述的实施例的质量块阻尼系统的主 动受控的质量块的示意图，以减少功率振动；
图4显示图示依据在此描述的实施例的风力涡轮机的示意图，其包 括连接到风力涡轮机舱体的主动受控的质量块阻尼系统或者主动受控 的4展动减少系统；
图5显示图示依据在此描述的实施例的风力涡轮机的示意图，其包 括连接到风力涡轮机舱体的主动受控的质量块阻尼系统或者主动受控 的4展动减少系统；和
图6显示图示依据在此描述的实施例的风力涡轮机的示意图，其包
括具有风力涡轮机塔架的主动受控的质量块阻尼系统或者主动受控的 振动减少系统。

现在将开始详细参考本发明不同的实施例，其中 一个或者更多示例 在图中图示。每个示例以本发明解释的方式提供且并不意味为本发明的
限制。例如，作为一个实施例的部分图示的或者描述的特征能够在其他 实施例上或者结合其他实施例使用以产生又进一步的实施例。本发明意 欲包括这样的修改和变化。
现代的风力涡轮机经历尺寸的增加，其包括增加的转子直径。从而 在风力涡轮机元件上的载荷也增加。这也涉及风力涡轮机塔架，其包括 整个风力涡轮机质量的显著部分。结果，试图通过提供更强或者附加的 材料承受增加的载荷，塔架经历质量的最大的增加。
依据在此描述的实施例，通过提供用于塔架的主动质量块阻尼器， 塔架上的载荷能够减少。结果，载荷能够减少。从而，风力涡轮机或者 风力涡轮机元件，例如塔架的材料强度并不需要增加或者甚至可以减 少。
依据一个实施例，如图l显示，风力涡轮机105包括塔架20,其安 装在基础24上。在塔架20的顶部有舱体22。轮毂26安装到舱体且携 带转子叶片28。风力涡轮机105包括三个转子叶片28。依据其他实施 例， 一个、两个或者四个转子叶片可以包括在风力涡轮机中。
依据一个实施例，如图1中显示，风力涡轮机105为水平轴线风力
涡轮机。然而，依据其他实施例，可以使用其他类型的风力涡轮机，例 如带有垂直轴线的风力涡轮机。
如图1中显示，集中质量块110附接在塔架20的顶部。如箭头111 和112指示的，提供促动器以有效地控制集中质量块110的位置、速度 和加速度。促动器提供驱动机构以分别主动地控制质量块相对于风力涡 轮机和塔架的位置、速度和/或者加速度。
依据一个实施例，连接到质量块110的促动器通过液压促动器控制 质量块移动。依据另一个实施例，使用电动促动器或者液压和电动促动 器的组合。此外，依据进一步的实施例，可以提供齿轮或者杠杆以通过 促动器主动地控制质量块移动。然而，杠杆或者齿轮不是必要提供的。
质量块110的移动以这样的方式由促动器控制，如箭头111和112 指示的，使得其减少风力涡轮机105的塔架20的振动。从而，依据一 个实施例， 一般地质量块受控使得其对抗塔架振动。
主动受控集中质量块阻尼或者减少塔架振动。这减少塔架，例如塔 架外壳等等的静态和动态应力。结果，与没有主动受控阻尼质量块的类 似尺寸的风力涡轮机相比，塔架的重量能够减少。
依据在此描述的实施例，通过主动地控制质量块110，与被动质量 块阻尼器相比，可以配置更小的质量块。更小的集中质量块导致成本的 减少、占用空间的减少和质量块阻尼器反应时间的改进。 一方面，质量
块是主动可控的。另一方面，与被动阻尼器相比，小质量块的惯性也提 供主动受控质量块阻尼器更快的反应。
一般地，质量块能够以由具有足够高密度的材料制造的重物的形式 提供，使得重物的尺度不需要过大。这可以通过如混凝土、石材、铁、 钢或者钢合金的材料实现。依据进一步的实施例，质量块能够有规则地 以板、圆柱或板的形式成形。可替换地，质量块可以不规则地成形为带 有凸出、凹口和开口。例如，如果在塔架中提供梯子或者类似物且技术 人员需要经过质量块以到达舱体，这能够使用。
依据一个实施例，主动受控集中质量块能够减少塔架和/或者整个风
力涡轮机的振动，特定地在20Hz或者20Hz以下的频率。依据另一实施 例，用主动受控质量块阻尼器能够减少0.1-10Hz范围内的频率。
如上文描述的，质量块阻尼器的主动控制能够用于减少集中质量块 的尺寸。依据一个实施例，质量块可以为100kg-3000kg。依据另一实施 例，质量块可以为200kg-400kg。 一般地，集中质量块的尺寸取决于风 力涡轮机的尺寸。从而，依据一个实施例，集中质量块可以为 100kg/MW-1000kg/MW单位风力涡轮机功率输出。例如，质量块也能够 为200kg/MW-500kg/MW内。
在图1内，质量块110在塔架20的上部提供。质量块典型地接近 塔架的顶部提供。依据另一实施例，如图2中显示，主动受控质量块110 在舱体22中提供。如关于图l描述的，风力涡轮机105的舱体22安装 在塔架20上。转子叶片28经由轮毂26连接到舱体。
类似于关于图l描述的实施例，关于图2描述的实施例也可以采用 以通过主动受控集中质量块110减少风力涡轮机，特别是塔架20的振 动。箭头111和112指示通过促动器或者类似物主动控制质量块110的 移动。
依据更进一步的实施例，主动受控质量块也可以提供在风力涡轮机 内进一步的位置处。这能够为例如塔架20的中心部分、塔架的其他部 分或者舱体22内的其他位置。
在图3a内，依据进一步的实施例，描述主控受控质量块阻尼系统 的进一步的实施例。质量块310在塔架20内提供。四个促动器320连 接到质量块310且连接到塔架的外壳。从而，质量块310能够相对于塔 架主动地移动。每个促动器320连接到控制器330。依据一个实施例，
控制器330控制多个促动器320以允许质量块310在图3a中显示的截 面的平面内任意移动。依据不同的实施例，每个促动器由单独的控制器 控制。从而，单独的控制器可以通过总控制器同步。
用于质量块的以促动器的形式的控制器和/或者驱动机构允许50ms 或者更少的反应时间。依据进一步的实施例，控制器和/或者驱动机构以 jus范围反应时间，典型地10-1000jus作用于质量块的位置、速度和/或者 加速度。从而，质量块的主动控制能够有效地采用，且与被动质量块阻 尼器相比，质量减少能够通过短的反应时间进一步改进。
一般地，风力涡轮机或者风力涡轮机塔架的振动可以具有沿风方向 或者垂直于风方向的速度分量。然而，由于风方向可以随着时间改变， 由此舱体旋转以调节风力涡轮机到改变的风方向，在风力涡轮机操作期 间，可以发生任意的振动方向。
塔架20的振动由箭头301和302指示。为了减少塔架20的振动， 质量块310沿箭头312和311主动地移动。从而，质量块310的移动对 抗塔架20的振动。这通过箭头311和312指示。
依据一个实施例，如图3a中显示，提供四个促动器320以调节质 量块310的移动方向。按照上文描述的改变的风方向或者其他可以影响 振动方向的影响，四个促动器320能够用于主动地控制质量块以任意方 向移动。依据其他实施例，为了采用图3a中显示的截面的平面中的移 动，能够提供三个促动器。
进一步，例如，在固定方向的振动需要通过主动受控质量块阻尼系 统阻尼时，可以提供一个或者两个促动器。甚至在需要实现相对于塔架 任意的质量块移动时，如果该移动相对于塔架是可旋转的，可以使用一 维质量块移动。从而，依据一个实施例，通过用于质量块移动的一个促 动器和用于阻尼系统相对于塔架旋转的一个促动器，能够实现阻尼质量 块相对于塔架在任意方向的主动控制。可替换地，两个或者更多促动器 可以用于质量块移动。促动器提供驱动机构以分别主动地控制质量块相 对于风力涡轮机和塔架的位置、速度和/或者加速度。
如上文描述的，对于在此描述的实施例来说，用于移动集中质量块 的促动器能够为液压的或者电动的或者其组合。
如上文描述的，主动受控集中质量块能够减少塔架和/或者整个风力 涡轮机的振动，例如，在20Hz或者以下的频率。依据其他实施例，用主动受控的质量块阻尼器能够减少0.1-10Hz范围内的频率。
如上文描述的，主动受控质量块阻尼器系统减少的质量块可以为
100kg-3000kg。依据另一实施例，质量块可以为200kg-400kg。 一般地， 集中质量块的尺寸取决于风力涡轮机的尺寸。从而，依据一个实施例， 集中质量块可以为200kg/MW-500kg/MW。
图3b图示舱体22和轮毂26和与其连接的转子叶片28的部分的截 面图。在舱体22内提供保持部分316。在图3b内，显示两个保持部分。 依据其他实施例，所有促动器320可以连接到保持部分而不是舱体22 的外壳部分。典型地，为了将质量块310'的移动传送到风力涡轮机， 保持部分316固定到风力涡轮机的基部板。依据关于图3b描述的实施 例，质量块310'通过促动器320主动地移动。从而能够实现关于图3a 描述的相应实施例。
在图4内，显示塔架20的部分和舱体22的部分。在舱体22内提 供基部板440。促动器420安装到基部板且经由连接部分444连接到集 中质量块410。质量块410定位在舱体22下且由舱体支撑。如果促动器 420被移动，质量块110例如以图4中左右方向移位。
如上文描述的，依据一个实施例，为了提供质量块iio以相对于水 平平面任意方向的移动，能够提供附加的促动器（图4中未显示）。依 据更进一步的实施例，关于其他实施例披露的方面，例如质量值、频率 值、促动器种类、质量块种类能够与关于图4描述的实施例组合。
图5图示依据风力涡轮机中主动受控质量块阻尼器系统的布置的进 一步的实施例。舱体22安装在塔架20上。质量块510悬挂在保持部分 544上。保持部分例如固定到凸缘540。从而，质量块510相对于塔架 20是可移动的。促动器520安装到塔架的外壳且安装到质量块510。因 而，质量块能够通过促动器520相对于塔架主动地受控。依据更进一步 的实施例，关于其他实施例披露的方面，例如质量值、频率值、促动器 种类、质量块种类能够与关于图5描述的实施例组合。
图6图示风力涡轮机中主动受控质量块阻尼系统的进一步的实施 例。舱体22提供在塔架20上。如由凸缘640图示的，塔架20通过多 个段提供。 一个段通过凸缘连接到相邻的段。在图6内，集中质量块610 和促动器620连接到凸缘640。从而，主动受控质量块阻尼系统能够在 塔架20中的多个位置处提供。在图6内，质量块阻尼系统在塔架的大
约中心位置处提供。
为了产生在风力涡轮机塔架20内提供的阻尼系统的进一步的实施
例，在此关于其他实施例描述的质量块610、促动器620、其控制件和 其他特性能够修改用于图6中显示的主动受控质量块阻尼系统。从而， 可以使用凸缘644安装主动受控质量块阻尼系统。依据其他实施例，附 加的凸缘可以提供用于质量块阻尼系统的安装。
对于在此描述的实施例，通过使用主动受控质量块阻尼器，塔架振 动能够减少因子2-5。说明书使用示例以披露本发明，包括最佳模式， 且也使得本领域中任何技术人员能够制造和使用本发明。本发明的可以 取得专利的范围由权利要求书限定，且可以包括其他示例。
在此限定的实施例尤其包括用于阻尼具有塔架、舱体、和至少一个 转子叶片的风力涡轮机振动的阻尼器系统。阻尼器系统包括用于阻尼风 力涡轮机振动的质量块、适于主动控制质量块的至少一个促动器，其中 至少 一个促动器连接到风力涡轮机的部分且连接到质量块。依据另 一 实 施例，阻尼器系统能够由100kg-3000kg的质量块限定。可替换地或者附 加地，依据进一步的实施例，单位风力涡轮机功率输出的质量能够为 100kg/MW-1000kg/MW。依据进一步的实施例，能够与任何其他实施例 组合的附加特征能够是促动器连接到的风力涡轮机的部分为风力涡轮 机的塔架。从而，依据进一步的单独的实施例，质量块能够定位在风力 涡轮机的塔架内且/或者质量块能够在风力涡轮机的舱体内由基部板支 撑。
依据进一步的实施例，能够与在此描述的实施例组合的特征为至少 一个促动器能够为液压的、电动的或者其组合。依据进一步的实施例， 能够与在此描述的其他实施例组合的特征为至少一个促动器能够包括 至少三个促动器。此外，依据进一步的实施例，至少三个促动器能够连 接到控制器，以控制包括质量块位置、质量块速度和质量块加速度的集 合的至少一个特性，其中控制器能够适合于以50ms或者更少的响应时 间控制质量块。
依据进一步的实施例，能够与在此描述的实施例组合的特征为阻尼 系统适合于减少具有20Hz或者更少的频率的风力涡轮机的振动。
在此描述的进一步的实施例尤其包括用于减少风力涡轮机塔架振 动的系统。该系统包括相对于风力涡轮机塔架可移动的质量块，和用于
主动控制质量块相对于风力涡轮机塔架移动的驱动机构。依据进一步的 实施例，能够与在此描述的其他实施例组合的特征为驱动机构包括至少 三个液压促动器、至少三个电动促动器或者液压和电动促动器的组合。
依据其他实施例，质量块能够为100kg-3000kg和/或者相对于风力涡轮 机功率输出的100kg/MW-1000kg/MW。
依据进一步的实施例，能够与在此描述的其他实施例组合的特征为 驱动机构能够连接到控制器，以控制包括质量块位置、质量块速度和质 量块加速度的集合的至少一个特性，且其中控制器适合于以50ms或者 更少的响应时间控制质量块。
在此描述的进 一 步的实施例尤其包括用于减少风力涡轮机振动的 方法。该方法包括控制质量块相对于风力涡轮机的移动，质量块位于风 力涡轮机内，其中质量块通过将质量块相对于风力涡轮机加速的驱动机 构主动地控制。依据进一步的实施例，能够与在此描述的其他实施例组 合的特征为驱动机构能够以10ms或者更少的反应时间加速质量块且/或 者驱动机构通过接收风力涡轮机振动的振动状态信号的控制器控制。零件列表 塔架20舱体22 基础24 轮毂26 转子叶片28 风力涡轮机105 质量块110 箭头111 箭头112 箭头301 箭头302 质量块310 箭头311 箭头312 保持部分316 促动器320 控制器330 质量块410 促动器420 基部板440 连接部分444 质量块510 促动器520 凸缘540 保持部分544 质量块610 促动器620 凸缘640 。