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具有多个 转子的 风 力 涡轮机的控制系统和方法

阅读：86发布：2020-05-12

专利汇可以提供具有多个转子的风力涡轮机的控制系统和方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种风力涡轮机系统，其包括安装到支撑结构的多个风力涡轮机模块，其中，每个风力涡轮机模块包括转子，该转子包括一个或多个可变桨距叶片，每个限定相应的叶片桨距角并且由桨距控制系统而控制，以及控制系统，其可操作以控制风力涡轮机模块的多个叶片的叶片桨距角。控制系统配置成识别预定停止条件的存在并且据此可操作以将相应叶片的叶片桨距角控制到减小支撑结构的振荡的预定停止位置。本发明的各方面还涉及控制风力涡轮机系统的方法、用于执行该方法的控制器以及计算机程序制品。，下面是具有多个转子的风力涡轮机的控制系统和方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种风力涡轮机系统，包括：
安装到支撑结构的多个风力涡轮机模块，其中，每个风力涡轮机模块包括转子，所述转子具有一个或多个可变桨距叶片，每个限定相应的叶片桨距角并且由桨距控制系统控制，控制系统，其可操作以控制风力涡轮机模块的多个叶片的叶片桨距角，
其中，所述控制系统配置成识别预定停止条件的存在，并且据此可操作以将所述相应叶片的叶片桨距角控制到减小所述支撑结构的振荡的预定停止位置，
并且其中，所述叶片的预定停止位置通过随机选择过程来选择。
2.根据权利要求1所述的风力涡轮机系统，其中，当所述预定停止条件已被识别时，执行所述随机选择过程。
3.一种风力涡轮机系统，包括：
安装到支撑结构的多个风力涡轮机模块，其中，每个风力涡轮机模块包括转子，所述转子具有一个或多个可变桨距叶片，每个限定相应的叶片桨距角并且由桨距控制系统控制，控制系统，其可操作以控制风力涡轮机模块的多个叶片的叶片桨距角，
其中，所述控制系统配置成识别预定停止条件的存在，并且据此可操作以将所述相应叶片的叶片桨距角控制到减小所述支撑结构的振荡的预定停止位置，
并且其中，所述叶片的所述预定停止位置通过优化过程来确定，在所述优化过程期间，确定对于每个叶片的桨距位置以减小所述支撑结构的振荡。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的风力涡轮机系统，其中，所述叶片的所述预定停止位置作为参数值存储在所述控制系统的储存区域中。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的风力涡轮机系统，其中，所述相应叶片的所述预定停止位置由相应桨距控制系统机械地设定。
6.根据权利要求5所述的风力涡轮机系统，其中，所述相应叶片的所述预定停止位置由对于相应叶片桨距致动器的端部停止位置而设定。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的风力涡轮机系统，其中，每个叶片的预定停止位置是不同的。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的风力涡轮机系统，其中，对于相关风力涡轮机模块的每个叶片的预定停止位置是不同的。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的风力涡轮机系统，其中，每个叶片的预定停止位置在预定叶片桨距位置范围内。
10.根据权利要求9所述的风力涡轮机系统，其中，所述预定叶片桨距位置范围在30和
100度之间。
11.一种控制风力涡轮机系统的方法，所述风力涡轮机系统具有安装到支撑结构的多个风力涡轮机模块，其中，每个所述风力涡轮机模块包括转子，所述转子包括一个或多个可变桨距叶片，每个限定相应的叶片桨距角，其中，该方法包括：识别预定风力涡轮机停止条件的存在，并且据此将相应叶片的叶片桨距角控制到预定停止位置，所述预定停止位置被选择为减少支撑结构的振荡，并且其中，通过随机选择过程来选择所述叶片的所述预定停止位置。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，当所述预定停止条件已被识别时，执行所述随机选择过程。
13.一种控制风力涡轮机系统的方法，所述风力涡轮机系统具有安装到支撑结构的多个风力涡轮机模块，其中，每个所述风力涡轮机模块包括转子，所述转子包括一个或多个可变桨距叶片，每个限定相应的叶片桨距角，其中，该方法包括：识别预定风力涡轮机停止条件的存在，并且据此将相应叶片的叶片桨距角控制到预定停止位置，所述预定停止位置被选择为减少支撑结构的振荡，
并且其中，所述叶片的所述预定停止位置通过优化过程来确定，在所述优化过程期间，确定对于每个叶片的桨距位置以减少所述支撑结构的振荡。
14.根据权利要求11-13中任一项所述的方法，其中，所述叶片的所述预定停止位置作为参数值存储在所述控制系统的储存区域中。
15.一种用于风力涡轮机控制系统的控制器，所述风力涡轮机控制系统具有安装到支撑结构的多个风力涡轮机模块，其中，每个所述风力涡轮机模块包括转子，所述转子包括一个或多个可变桨距叶片，每个限定相应的叶片桨距角，其中，所述控制器包括处理器、储存器模块和输入/输出系统，并且其中，所述储存器包括成组程序代码指令，所述程序代码指令在由所述处理器执行时实施根据权利要求11-14中任一项所述的方法。
16.一种能够从通信网络下载和/或存储在机器可读介质上的计算机程序制品，包括：
用于实施根据权利要求11-14中任一项所述的方法的程序代码指令。

说明书全文

具有多个转子的 风 力 涡轮机的控制系统和方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种具有多个转子的风力涡轮机系统的控制系统，并且更具体地但不排他地涉及阵列型多转子风力涡轮机系统。

背景技术

[0002] 最常见的风力涡轮机类型是三叶片迎风水平轴风力涡轮机(HAWT)，其中，涡轮机转子位于机舱的前部并面向其支撑塔架上游的风。然而，几种替代的风力涡轮机设计也是已知的。一个示例是多转子阵列型风力涡轮机。

[0003] EP1483501B1公开了一种多转子阵列型风力涡轮机，其中，多个共面转子被安装到共同的支撑结构。这样的配置实现了可以用非常大的单转子涡轮机获得的相似的经济规模，但是避免了相关的缺点，诸如高的叶片质量、放大的功率电子部件等等。然而，虽然这样的共面多转子风力涡轮机具有其优点，但是在实践中实现该构思提出了挑战，特别是在高风速期间如何管理多个转子或机舱。

发明内容

[0004] 根据本发明的一个方面，提供了一种风力涡轮机系统，其包括安装到支撑结构的多个风力涡轮机模块，其中，每个风力涡轮机模块包括转子，该转子包括一个或多个可变桨距叶片，每个限定相应的叶片桨距角并由桨距控制系统控制，以及控制系统，其可操作以控制风力涡轮机模块的多个叶片的叶片桨距角。控制系统配置成识别预定停止条件的存在并且据此可操作以控制相应叶片的叶片桨距角到减小支撑结构的振荡的预定停止位置。

[0005] 本发明的优点在于叶片的桨距角以协调的方式配置并且被优化以在风力涡轮机停止事件期间实现叶片激励的净减少。通过将叶片的停止位置设置为最佳的桨距位置，实际上在风力涡轮机系统的各叶片中均匀地分布叶片桨距角，由叶片对支撑结构的激励将减小。在这种方法中，风力涡轮机系统的各叶片呈现出许多不同的有效表面面积以及迎角，相对于迎面而来的风流，并且对于任何风向都是如此。因此，在停止事件中，风向是不太重要的考虑因素，并且全部所需为将叶片设置在预定停止位置范围内，以避免支撑结构受到不可接受的由风力条件的激励。这导致更可靠的风力涡轮机系统，其在这种停止条件下更容易控制。

[0006] 另一方面，本发明在于一种控制风力涡轮机系统的方法，该风力涡轮机系统具有安装到支撑结构的多个风力涡轮机模块，其中，每个风力涡轮机模块包括转子，该转子包括一个或多个可变桨距叶片，每个限定相应的叶片桨距角，其中，该方法包括：识别预定风力涡轮机停止条件的存在，并且据此控制相应的叶片的叶片桨距角到预定停止位置，所述预定停止位置被选择为减小支撑结构的振荡。

[0007] 预定停止位置可以以不同的方式确定。在一个实施方式中，叶片的预定停止位置可以通过随机选择过程来选择。该过程可以在任何时候执行，但是在一个实施方式中，随机选择过程在已经识别预定停止条件时执行。

[0008] 在另一个实施方式中，叶片的预定停止位置通过优化过程确定，在该过程中，确定对于每个叶片的桨距位置以减小支撑结构的振荡。在一个实施方式中，优化的桨距位置可以作为参数值存储在控制系统的储存区域中，从而可以相应地控制桨距控制系统。然而，在一些实施方式中，相应叶片的预定停止位置由相应桨距控制系统机械地设定，例如通过对于桨距控制系统的相应叶片桨距致动器的端部停止位置。

[0009] 可以计算对于各叶片的预定停止位置，使得每个叶片具有不同的位置。或者，对于给定的风力涡轮机模块，预定停止位置可以被确定为对于每个叶片是不同的。

[0010] 可以计算对于每个叶片的停止位置，使得其位于预定叶片桨距位置范围内。这个范围可以在30到100度之间。

[0011] 在各实施方式中，多个风力涡轮机模块中的至少一些成对地安装到支撑结构中，其中，每对风力涡轮机模块通过相应的支撑臂装置安装到支撑结构。

[0012] 本发明的各方面还可以被表示为用于风力涡轮机控制系统的控制器，该风力涡轮机控制系统具有安装到支撑结构的多个风力涡轮机模块，其中，每个风力涡轮机模块包括转子，该转子包括一个或多个可变桨距叶片，每个限定相应的叶片桨距角，其中，所述控制器包括处理器、储存器模块和输入/输出系统，并且其中，所述储存器包括成组程序代码指令，所述程序代码指令在由所述处理器执行时实现如上所述的方法。

[0013] 本发明的各方面还可以表示为可从通信网络下载和/或存储在机器可读介质上的计算机程序制品，包括用于实现上述方法的程序代码指令，并且还涉及其上已经存储这样的计算机程序制品的机器可读介质。

[0014] 为了本公开的目的，应该理解的是，在此描述的控制系统可以包括具有一个或多个电子处理器的控制单元或计算装置。这样的系统可以包括单个的控制单元或电子控制器，或者可选地，一个或多个控制器的不同功能可以被实现在或者被托管在不同的控制单元或控制器中。如本文所使用的，术语“控制系统”将被理解为包括单个的控制单元或控制器以及集合地操作以提供所需控制功能的多个控制单元或控制器。可以提供成组指令，当被执行时，引起所述一个或多个控制器或一个或多个控制单元实现本文所述的控制技术(包括下面描述的一个或多个方法)。该成组指令可以嵌入到一个或多个电子处理器中，或者可选地，该成组指令可以作为软件提供以由一个或多个电子处理器执行。例如，第一控制器可以以在一个或多个电子处理器上运行的软件中实现，并且一个或多个其他控制器也可以以在一个或多个电子处理器上运行的软件中实现，可选地与第一控制器相同的一个或多个处理器来实现。然而，应该理解的是其他布置也是有用的，因此，本发明并不限于任何特定的布置。

[0015] 在本申请的范围内，明确地意图是在前面段落、权利要求书和/或以下描述和附图中阐述的各种方面、实施方式、实施例和替代方案，并且尤其是其各个特征可以是独立地或以任何组合取得。也就是说，所有实施方式和/或任何实施方式的各特征可以以任何方式和/或组合进行组合，除非这些特征不兼容。申请人保留更改任何原始提出的权利要求或相应提出任何新的权利要求的权利，包括修改任何原始提交的权利要求的权利，依赖于和/或包含任何其他权利要求的任何特征，尽管最初并未以这种方式要求权利。

附图说明

[0016] 为了可以更全面地理解本发明，现在将仅通过参考以下附图的示例来描述本发明，其中：

[0017] 图1是多转子风力涡轮机系统的第一实施方式的前视图；

[0018] 图2是图1中的风力涡轮机系统的俯视图；

[0019] 图3是图1中的风力涡轮机系统的示意性系统图；

[0020] 图4是示出支配图1的风力涡轮机系统的配置为安全或“停止”状态的过程的流程图；

[0021] 图5是风力涡轮机系统的转子的视图，通过图1中的叶片部分A-A，其提供叶片桨距角的示图；

[0022] 图6是根据一个实施方式在停止状态中的图1中的风力涡轮机系统的前视图；

[0023] 图7是根据替代实施方式的处于停止状态的风力涡轮机系统的前视图；和[0024] 图8和图9是替代性风力涡轮机系统的前视图。

具体实施方式

[0025] 参照图1和图2，风力涡轮机装置或“系统”2包括呈塔架4形式的支撑结构，在其上安装有多个风力涡轮机模块6。整个风力涡轮机系统2支撑在如一般那样的基础8，其可能是埋藏在地下的大块物质，尽管其他基础结构是已知的。注意，这里使用的术语“风力涡轮机模块”主要指的是风力涡轮机系统的发电部件并且与塔架4分开。

[0026] 在该实施方式中，存在四个风力涡轮机模块6，并且这些以两对安装到塔架4，每对包括通过相应的支撑臂装置10安装到塔架4的两个风力涡轮机6。因此，标记为6a的第一成对风力涡轮机与第一支撑臂装置10a相关联，并且标记为6b的第二成对风力涡轮机与第二支撑臂装置10b相关联。然而，其他配置是可能的，其中，风力涡轮机模块6未成对安装，但是，反而单个地或以三个或更多个的组安装到支撑结构4，或者其中，相对于塔架支撑臂结构安装有不同的的角度。

[0027] 由于每对风力涡轮机及其相关联的支撑臂装置基本相同，因此下面将一般用没有后缀的参考数字来指代它们。这也适用于支撑臂装置的各部件。然而，当提及相关联的风力涡轮机或子部件的支撑臂装置中的特定一个时，在适当的情况下，将使用后缀“a”或“b”来以指代上部或下部支撑臂装置。

[0028] 每个支撑臂装置10包括安装部分或耦合件12以及相互相对并从安装部分12横向延伸的第一和第二支撑臂14。因此，每个支撑臂14包括连接到安装部分12的内端16和连接到相应风力涡轮机模块6的外端18。支撑臂装置10在安装部分12处安装到塔架4，使得其能够围绕塔架4的竖直轴线横摆。可以为此提供合适的横摆系统(未示出)，并且这种横摆系统在本领域中一般是已知的。安装部分12因此代表支撑臂装置10的横摆单元，其能够围绕塔架4的主轴线“横摆”(即成角度地移动)支撑臂装置10。注意，在图2中，仅可以看到支撑臂装置的上部的，因为下部的被隐藏。进一步注意到横摆单元将使用与安装部分12相同的参考编号来指代。设想其它实施方式，其中，支撑臂装置10能够围绕塔架横摆，通过由每个风力涡轮机模块形成的不同推力，但是为了清楚起见，这里未提供进一步的解释。

[0029] 每个风力涡轮机模块6包括以一般方式可旋转地安装到机舱23的转子22。在该实施方式中，转子22具有成组三个叶片24。三叶片转子是普通的转子结构，但是不同数量的叶片也是已知的。因此，风力涡轮机模块6能够从通过扫过区域或“转子盘”26的风的流动生成电力。虽然风力涡轮机模块6可以被认为是基本相同的，但是一般来说可以使用不同配置的风力涡轮机模块例如，诸如不同的转子直径和不同的发电系统。

[0030] 在操作期间，由风力涡轮机模块6生成的力激励塔架4并使其以不同模式振荡；例如，塔架4将前后摆动，并且也左右摆动，由此引起第一和第二振荡模式。塔架4也可能经历扭转激励，由于风力作用，但也由于风力涡轮机模块6中的每个之间的任何推力不平衡，其引起另一种振荡模式。支撑结构的振荡导致疲劳，其可能影响整个装置的使用寿命。虽然塔架和支撑臂装置被设计为可以承受一定的结构应力，但高风速可能会在操作期间在结构上引起过大的应力。一个相关的问题是，即使是适度的风力条件也会导致当风力涡轮机系统已经处于空转或停止状态时(例如在停止事件期间)结构发生振荡。本发明的各实施方式提供了用于管理在这样的停止事件期间在风力涡轮机系统上引起的应力的策略。

[0031] 图1和图2示出了风力涡轮机系统2的主要结构部件，但是本领域技术人员将会理解，所示出的实施方式已经被简化以免不必要的细节混淆本发明。现在将也参考图3进一步解释风力涡轮机系统2的系统部件。

[0032] 在系统级别上，每个风力涡轮机模块6包括齿轮箱30和包括发电机32和转换器系统34的发电系统31。如已知的，齿轮箱30加速转子的旋转速度并且驱动发电机32，这转而将所生成的电力馈送到转换器系统34。这种架构是已知的，并且其他架构也是可能的，例如也称为“直接驱动”的“无齿轮”类型以及“带驱动”传输类型。

[0033] 为了可以控制转子22的速度，从而允许控制由风力涡轮机模块6生产的功率，各叶片具有可变桨距。因此提供桨距控制系统36以控制叶片相对于其纵向轴线的桨距，为此目的其包括相应桨距控制致动器，如技术人员将很好理解的那样。发电机32和转换器系统34的精确配置不是本发明的核心，并且将不会详细描述。然而，为了目前的目的，这些部件可以被认为是常规的，并且在一个实施方式中，可以基于全尺寸转换器(FSC)架构或双馈感应发电机(DFIG)架构，但其他架构对于技术人员是已知的。此外，每个风力涡轮机模块可以被认为是基本相同的，所以为了清楚起见，在图3中只有一个被完全标记。

[0034] 在所示的实施方式中，每个风力涡轮机6的转换器34的功率输出被馈送到分配单元40，该分配单元具有在合适的线缆上接收来自风力涡轮机6的功率输入42以向前传输到负载46的功能，在这里显示为电网。虽然这里未示出，但应该理解，中央控制和分配单元40可以位于任何合适的位置，例如在塔架4内。本领域技术人员将意识到存在不同的功率转换和传输选项，并且它会在技术人员的能力范围内以指定合适的系统。因此，在这里没有更详细的描述这方面。

[0035] 此处应该注意的是，这里仅描述了单个的风力涡轮机系统2，但是可以将几个这样的系统组合在一起以形成风力发电厂，也被称为风场或“风田”。在这种情况下，将提供电厂控制和分配设施(未示出)以协调和分配来自单独风力涡轮机系统的功率输出到更宽的网络。

[0036] 由于风力涡轮机系统2包括多个风力涡轮机模块6，当风力驱动转子22时，每个风力涡轮机模块可操作以生成电力，风力涡轮机系统2包括本地化控制装置49，其可操作以监测多个风力涡轮机6中的相应风力涡轮机的操作并向其发出命令以获得成组本地控制目标。在该实施方式中，本地化控制装置49以多个本地控制模块50的形式提供，所述本地控制模块实施为相应的计算装置，每个计算装置专用于相关的风力涡轮机模块6。一个这样的控制目标是监测转子速度和功率输出，并且控制桨距控制系统36和发电机32，以确保在低于额定操作条件期间从风中提取最大功率并且将旋转速度控制在高于额定操作条件下。

[0037] 尽管每个风力涡轮机模块6包括本地控制模块50，但风力涡轮机系统2还包括中央化控制装置51，其用于监管功能以提供协调的控制策略。在该实施方式中，中央化控制装置51由中央控制模块52提供，所述中央控制模块是并入中央分配单元40中的计算装置，但是一般也可以将其与分配单元40分开放置。这里，中央控制装置模块52位于塔架4上，例如，在塔架内或塔架附近的壳体中，尽管可以设想其他位置是可以接受的。如将要解释的那样，中央控制模块52被配置为监测风电系统2的操作，也就是说风力涡轮机模块6和塔架4，并且向多个风力涡轮机模块6提供中央化控制命令以实现监管控制目标。

[0038] 中央控制模块52通过向它们提供控制命令来实现对每个风力涡轮机模块6的控制。如图3所示，中央控制模块52输出第一控制命令54，由风力涡轮机模块6中的每一个接收，并且更具体地，由本地控制模块50接收。控制命令54可以是“广播”类型的命令，其中，向每个风力涡轮机模块6发出相同命令，或者命令可以是“定向”类型的命令，其中，特定控制命令被设置为选定的一个或多个，但是并非全部风力涡轮机模块6。

[0039] 应该注意的是，图3是示意图，因此控制命令54、56被传送到风力涡轮机6的方式没有被明确地示出。然而，可以理解的是，可以提供合适的线材以将中央控制单元52与风力涡轮机模块6互连，并且更具体地，与本地控制模块50互连。互连可以是直接或“点对点”连接，或者可能是以合适的协议(例如CAN总线或以太网)操作的本地区域网络(LAN)的部分。而且，应该认识到，不是使用线材，控制命令54、56可以通过合适的无线网络无线传输，例如在WiFiTM或ZigBeeTM标准(分别为IEEE802.11和802.15.4)下操作。

[0040] 中央控制模块52的目的是实现用于成组风力涡轮机模块6的协调的控制策略，使得彼此之间的相互作用以及风力涡轮机模块6与支撑结构4之间的相互作用以最有效的方法管理。换言之，中央控制模块52将较高级别的控制策略应用于风力涡轮机装置2的操作，而本地控制模块50将较低级别的控制策略单独地应用于每个相应的风力涡轮机模块6。然而，控制策略的两个“水平”一起操作以优化风力发电系统2的性能，无论是在绝对功率生产、生产效率和疲劳优化方面。

[0041] 在本发明的各实施方式中，中央控制模块52被配置为在潜在危险的高风力条件期间或者在其他相关的“停止”或“关闭”条件期间采取动作来设置风力涡轮机模块，并且更具体地，这些模块6的叶片的桨距角入到“安全”或“停止”状态中，这减少了在风力涡轮机模块本身以及在支撑臂装置10和塔架4上引起的应力。从现在开始该动作可以被称为停止事件。

[0042] 图4是在停止事件期间支配风力涡轮机系统2的配置入到停止状态中的过程100的实施方式的流程图。在该实施方式中，过程100由中央控制模块52实现，使得叶片由桨距控制系统36以协调方式而不是逐模块方式控制。然而，应该认识到，过程100可以在别处实施，例如在形成包括许多这样的多转子风力涡轮机系统2的风电场的部分的控制系统中，或者充当“主”装置的本地控制模块50中的一个中。

[0043] 过程100在步骤102处启动，该步骤可以是当风力涡轮机系统2已经启动并且在风力涡轮机模块6已经达到发电状态之前。因此，过程100可以提供安全水平以在风力涡轮机系统操作运行上至操作速度之前验证停止条件不存在。

[0044] 在步骤104，过程100在停止条件上执行检查。停止条件可以是会影响风力涡轮机系统的操作并且要求其触发停止事件从而停止操作的任何条件。例如，网络故障可能意味着电源不可用于向风力涡轮机系统2的耗电器(例如桨距控制系统)提供电力。但是，备用电源可能能够在短时间内为这些耗电器提供临时电源。而且，风力涡轮机系统2可以检测到需要系统关闭的电力转换系统31存在故障。或者，风力条件可能会使得风力涡轮机继续操作是不安全的。在这种情况下，例如可以通过安装在塔架4上的风传感器55获得风力条件。或者，可以将关于本地风力条件的信息提供给风力涡轮机系统。这样的风传感器是常规的并且对于本领域技术人员来说已知的是典型地包括风速和方向传感器，例如超声波装置或风速计和风向标，尽管不同的装置在本领域中也是已知的，例如基于LIDAR传感器。

[0045] 在监测风力条件时，重要的是识别何时风力条件被认为会危及风力涡轮机的安全操作。因此，停止条件检查步骤104可以被配置为监测各种参数，例如瞬时风速和方向、平均风速和方向、峰值阵风速度等，并且将这些参数与合适的阈进行比较以便得出关于盛行风力条件是安全还是不安全的决定。该系统还可以配置为监测被预测的不安全条件，例如来自计量部门服务的高级恶劣天气警报，来自其他风力涡轮机或风场的警告，或者例如来自风力涡轮机系统附近的地震传感系统(包括天气传感设施)。

[0046] 如果停止条件被确定为安全的，则过程100在步骤105终止，使得风力涡轮机系统2的操作不受影响。

[0047] 然而，如果确定关闭条件存在，则过程100进行到步骤106，在该步骤中，中央控制模块52命令所有风力涡轮机6启动停止事件，其中，终止发电并且转子被带到停止或空转状态。可以设想，空转状态可能是优选的，因为这不需要应用可能施加高齿轮负载的机械制动器。

[0048] 一旦在步骤106中启动了停止事件，则中央控制模块52命令风力涡轮机模块6的桨距控制系统36在步骤108中将叶片的桨距设定入到非电力生产位置。这被下面参照图5和图6更详细地描述。

[0049] 可选地，一旦风力涡轮机模块6已经关闭并且叶片的桨距已经被调节使得转子不再生产电力，在步骤110，中央控制模块52可以命令支撑臂装置10a、10b的横摆单元12a、12b到预定停止状态。停止状态可能需要转子22全部面向“进入风”，使得转子22的旋转轴线平行于盛行风向。因此，在这种情况下，所有的支撑臂装置10都将被控制成沿垂直于盛行风向的方向延伸。或者，支撑臂装置10可以被控制在不同的角度位置。

[0050] 虽然定向步骤110在图4中紧随叶片桨距步骤108所示，但应注意的是，排序不是必需的。

[0051] 一旦风力涡轮机模块6在步骤110已经被定向入到停止状态，则在步骤112处执行第二停止条件检查，如在步骤102处执行的。在此，中央控制模块52检查停止条件是否仍然被认为存在，或者停止条件是否已经解决，使得重新启动用于电力生产的风力涡轮机系统是安全的。只要确定停止条件存在，该检查就会重复进行。然而，一旦停止条件被确定为不存在，中央控制模块52在步骤114处执行风力涡轮机重新启动程序，在该步骤处，支撑臂装置10和叶片被命令回到其起动位置，其中，风力涡轮机面对入盛行风向。过程100然后在步骤116终止。

[0052] 现在将更详细地描述转子22的叶片24被配置入到相应于停止位置以减少支撑结构的振动的过程。

[0053] 图5示出沿着沿图1中的线A-A截取的弦向截面的叶片24，并且示出了叶片24相对于转子22和机舱23的可变桨距。如本领域技术人员将理解的那样，风力涡轮机叶片一般配置成使得它们的桨距可以在操作期间改变，以便增加或减小叶片24在转子22上产生的推力。典型地，叶片桨距可以从零桨距位置Pa改变，其中，叶片24的弦向轴线C基本上与转子盘26的旋转平面(由箭头“R”标识)一致，如图5所示，并且达到预定正桨距角Pb，其可以等于或大于90度。桨距角设置用于改变叶片在转子上产生的推力。90度桨距角，其中，叶片24的弦向轴线C基本上垂直于叶片的旋转平面R，一般被认为是叶片24的“停车”或“顺桨”位置，因为在这个角度下，只要机舱23被引入风中，叶片24不应在转子22上产生推力。

[0054] 当叶片处于顺桨位置时，其不应当风向基本垂直于叶片旋转平面时在其相关转子上产生显着推力。然而，风向的实质性改变可能导致来自所有顺桨叶片的涡流脱落，这可能引起不希望的支撑结构的振动和振荡。虽然在风力涡轮机不操作时叶片应该被“停放”在顺桨位置是公认的惯例，但是在多转子风力涡轮机系统的情况下，其中，大量叶片可能增加支撑结构的激励，这可能具有不希望的效果。

[0055] 本发明提出了一种技术，用于在风力涡轮机系统进入停止事件时通过将所有转子的叶片的桨距角设置为预定桨距角位置来减轻在风力涡轮机停止事件期间叶片激励的影响。通过将叶片的停止位置设置为最佳的桨距位置，实际上在风力涡轮机系统2的各叶片24上均匀地分布叶片桨距角，由叶片对支撑结构4的激励将减小。在这种方法中，风力涡轮机系统2的叶片24呈现出许多不同的有效表面面积以及迎风角，对于即将到来的风，并且这对于任何风向都是如此。因此，在停止事件中，风向是不太重要的考虑因素，并且所有要求是将叶片设置在预定停止位置范围内，以避免支撑结构受到不可接受的由风力条件的激励。

[0056] 叶片24的准确桨距角位置并不重要。然而，重要的是选择叶片的桨距角以实现支撑结构上激励的显着净减少。对于每个叶片的叶片桨距角不同导致在停止事件期间叶片和支撑臂装置上的应力最小化，而与风向无关。

[0057] 在所有转子的叶片的精确桨距角可以用几种方式确定。一种选择是在预定角度范围内为所有叶片选择均匀分布的桨距角。例如，在图6的实施方式中，其中，总共有十二个叶片，每个转子22有三个，叶片桨距角具有从35度到105度的分布(即，总共100度的分布)，以5或10度递增。更具体地，在该实施方式中，风力涡轮机模块6之一(左上位置)的叶片可以成角度为60、80和100度，另一个风力涡轮机模块6(右上位置)的叶片可以以50、70和90度成角度，另一个风力涡轮机模块6(左下位置)的叶片可以成角度为45、65和95度，而最后一个风力涡轮机模块6(右下角位置)的叶片可以成角度为35、55和105度。应该理解的是，这些角度值是作为示例给出的，并且不应该被认为是限制本发明构思的范围。可以随机选择叶片的精确的桨距位置设置，例如通过由中央控制模块52执行的例程。或者，每个本地控制模块50可以执行例程以生成用于相应叶片的桨距设置。

[0058] 设想其他实施方式，其中，分布角度更大，例如180度、270度或360度的分布。对于具有更多数量的风力涡轮机模块并因此具有更多数量的叶片的风力涡轮机系统而言，更大的分布角度将特别适合。

[0059] 在另一个实施方式中，如图7所示，对于每个风力涡轮机模块6，对于每个转子上的相应叶片的预定停止位置基本相同。例如，从图7可以看出，每个转子的叶片24分别成角度为20、45和70度。对于每个转子的方位角位置也可以设定为对于每个转子不同的预定角度位置。

[0060] 考虑到上述桨距角，当然可以理解的是，叶片之间的一些角度不对准是可预期的并且是可以容忍的。

[0061] 设想其他实施方式，其中，叶片停止位置围绕塔架4成镜像。因此，塔架右手侧上的叶片的叶片桨距位置可以被选择为对于塔架的左手侧的叶片的叶片桨距位置相同。在其他实施方式中，可能调整角度差以优化叶片的不相似位置的阻尼效果。

[0062] 一种选择是通过在离线执行环境中运行概率设计过程来确定对于叶片的叶片桨距角的值，以确定适用于各叶片的适当叶片桨距角以便最小化支撑结构4的激励，例如，可以在不同的风力条件下(包括风速、风向、湍流、尾流、风切变等的度量)进行许多模拟，以确定对于涡轮机系统的每个风力叶片的叶片桨距角以导致结构激励的有用减少。因此，该方法协调了整个多转子风力涡轮机系统2上的所有叶片的桨距角，以便在停止状态时减少支撑结构的激励。在该方法中，可以考虑风力涡轮机系统2所在的场地的风廓线，以便推导出成组叶片桨距角，其被选择为减小支撑结构的诱发振荡。在该示例中，可以将对于每个叶片的优化桨距位置，以及如果合适的话，转子方位角位置作为参数值存储在对于所有叶片中央控制模块52内合适储存区域中。或者，用于每个风力涡轮机模块6的本地控制模块50可以负责存储和执行对于其相应叶片的预定叶片桨距位置以及转子方位角位置。

[0063] 叶片的停止位置可以以不同的方式配置。在一个实施方式中，用于每个叶片的桨距控制系统36机械地设定预定停止位置，因为它可以将相应的叶片驱动到其预定停止位置并将其保持在该位置，直到它接收到改变叶片桨距角远离停止位置的命令的如此时间。

[0064] 在其他实施方式中，对于每个叶片的叶片桨距系统36包括相应的叶片桨距致动器(未示出)，其中，端部止动件设置在对于相应叶片的停止位置处。在停止事件中，或者在桨距控制系统36的动力失效的情况下，可以认为每个叶片自动桨距到确定的“锁定”角度。此时，叶片不能进一步旋转并且固定就位，直到中央控制模块命令叶片桨距角返回到其操作状态。有利的是，在该实施方式中，致动器不需要动力来将叶片移动到其停止位置，并且避免了对于桨距控制系统的备用动力单元的需要。

[0065] 本领域技术人员将会理解，可以对上述特定实施方式进行修改而不偏离如权利要求所限定的发明构思。

[0066] 以上已经对于具有不同数量的风力涡轮机模块6的风力涡轮机系统2进行了参考。图8和图9中以示例的方式示出了两种替代方案，其中，图8中的风力涡轮机系统2包括分成三对的六个风力涡轮机模块6，每对与三个支撑臂装置10中的不同的一个相关联，而图9中的风力涡轮机系统2包括安装在相应的支撑臂装置10上的单个的成对风力涡轮机模块6。

[0067] 应该注意的是，在图8和图9的风力涡轮机系统2中，风力涡轮机模块6被成对地分组，并且此外被布置在相同的平面中。但是，情况并不必如此。设想在其他实施方式中，风力涡轮机系统可以被配置为使得风力涡轮机模块可以替代地或附加地位于支撑臂的端部上成对风力涡轮机模块之间。而且，风力涡轮机模块不需要布置在同一平面内。

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