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1、10申请公布号CN101943116A43申请公布日20110112CN101943116ACN101943116A21申请号201010231174022申请日2010070712/49876120090707USF03D7/0420060171申请人通用电气公司地址美国纽约州72发明人K金奇S赫尔B珀蒂让74专利代理机构中国专利代理香港有限公司72001代理人严志军谭祐祥54发明名称用于风力涡轮机的噪声受控的运行的方法和系统57摘要本发明涉及一种用于风力涡轮机的噪声受控的运行的方法和系统。一种风力涡轮机10包括至少一个涡轮24、构造成以便将扭矩转换成电功率的发电机26，以及能够比较风力涡轮。
2、机10声分布与风力涡轮机10功率分布以确定噪声降低的运行条件的控制器40，该控制器40进一步能够控制该风力涡轮机10，以提供对应于噪声降低的运行条件的涡轮24的转子速度和桨距角。30优先权数据51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书8页附图6页CN101943122A1/1页21一种用于控制风力涡轮机10产生的噪声的方法，所述风力涡轮机10具有附连到具有转子轴30的轮毂22上的涡轮24，以及与所述转子轴30连通的发电机26，且所述至少一个涡轮24具有可调的桨距角，所述方法包括提供风力涡轮机10声分布；提供风力涡轮机10功率分布；比较所述风力涡轮机10声。
3、分布与所述风力涡轮机10功率分布，以确定噪声降低的运行条件；以及控制所述风力涡轮机10，以提供对应于所述噪声降低的运行条件的所述涡轮24的转子速度和桨距角。2根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制包括选择性地调节所述转子速度，以及选择性地调节所述涡轮24的桨距角，达到期望的功率系数和噪声量。3根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据关于预选桨距角和转子角速度的噪声的预计值来计算所述声分布。4根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述声分布包括关于预选桨距角和转子角速度的噪声测量值。5根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述风力涡轮机10功率分布包括关于预选桨距角和转子角速度的功率系数值。
4、。6根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述声分布包括最大的容许噪声水平。7根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述声分布包括期望的噪声水平。8一种风力涡轮机10，包括可操作地安装在所述风力涡轮机10上的至少一个涡轮24，所述至少一个涡轮24附连到具有转子轴30的轮毂22上，所述转子轴30与发电机26连通，所述至少一个涡轮24具有可调的桨距角；构造成以便将扭矩转换成电功率的所述发电机26；以及能够比较风力涡轮机10声分布与风力涡轮机10功率分布以确定噪声降低的运行条件的控制器40，所述控制器40进一步能够控制所述风力涡轮机10，以提供对应于所述噪声降低的运行条件的所述涡轮24的转子速度和桨。
5、距角。9根据权利要求8所述的风力涡轮机10，其特征在于，所述控制器40选择性地调节所述转子速度，且选择性地调节所述涡轮24的桨距角，以保持所述期望的功率系数和噪声量。10根据权利要求8所述的风力涡轮机10，其特征在于，根据关于预选桨距角和转子速度的噪声的预计值来计算所述声分布。权利要求书CN101943116ACN101943122A1/8页3用于风力涡轮机的噪声受控的运行的方法和系统技术领域0001本公开涉及用于控制风力涡轮机中的噪声发射的方法和系统。特别地，本公开涉及用于控制风力涡轮机的噪声发射且保持期望的功率系数的方法和系统。背景技术0002风能系统近年来作为一种能源已经获得越来越多的重。
6、要性。由于适于其经济性运行的地域在许多国家中相对稀少，所以数量不断增长的风能系统都位于居住区附近。由于风能系统中的风力涡轮机的运行会导致噪声发射，所以这会引起各种问题，例如来自周围地区的抵制等。多种因素有助于这样的系统的总噪声发射，例如音调噪声发射和空气动力学噪声发射。在某些位置和地区中，当地法令或其它条例限制了可允许的噪声发射。0003在正常运行期间，具有复杂的控制系统的风力涡轮机通过主动式叶片变桨控制器保持恒定的速度和功率。另外，风力涡轮机具有这样的控制器，其调节叶片的桨距角，以优化在额定风力以下捕获的能量，且调整在额定风力以上的功率。控制器可在可变速度区域中使用固定的优良桨距角，且取决于。
7、涡轮机的功率输出和旋转速度而在额定风速以上调节桨距。0004长久以来都在讨论用于降低风能系统的噪声发射的方法。例如已经提出了通过系统的速度/扭矩控制来降低叶片所造成的空气动力学噪声，以便在某些时段期间例如夜晚或期望降低噪声的其它时间期间保持涡轮机速度低下。这种降额大大降低了功率产生。用来降低噪声发射的另一种提出的方法是在风场中单独降低某些风力涡轮机的转子旋转速度，也称为使风力涡轮机“降额”，以便获得系统的最大整体性能，同时满足风场噪声约束。这种对单独的涡轮机的选择性降额容许若干个风力涡轮机在比所有剩余的涡轮机的平均速度高得多的速度处运行。所提出的这种解决方法提供了比风场的完全降额更大的功率捕获。
8、，但却以降低的功率系数提供降低的噪声控制和运行。0005将有益的是提供一种其中可控制涡轮机以在受控的噪声水平处从风中提取最大或接近最大量的功率的方法和系统。发明内容0006本公开的一方面包括一种用于控制风力涡轮机中产生的噪声的方法。该方法包括提供附连到具有转子轴的轮毂上的叶片和与转子轴连通的发电机。叶片或不止一个叶片包括可调的桨距角。该方法进一步包括提供风力涡轮机声分布和风力涡轮机功率分布。比较风力涡轮机声分布与风力涡轮机功率分布，以确定噪声降低的运行条件。控制风力涡轮机，以提供用来降低与运行条件有关的噪声的转子速度和对应的叶片桨距角。控制可包括选择性地调节转子速度，以及选择性地调节叶片桨距角。
9、，以达到期望的功率系数和噪声量。可根据关于预选桨距角和转子角速度的噪声的预计值计算声分布。声分布还可包括关于预选桨距角和转子角速度的噪声测量值。风力涡轮机功率分布包括关于预选桨距角和转子角速度的功率系数值。声分布可包括最大的容许噪声水平。声分布还可包括期望的噪声水平。说明书CN101943116ACN101943122A2/8页40007本公开的另一个方面是具有可操作地安装在风力涡轮机上的至少一个叶片的风力涡轮机，至少一个叶片附连到具有转子轴的轮毂上，且转子轴与发电机连通。至少一个叶片包括可调的桨距角。发电机构造成以便将扭矩转换成电功率。该风力涡轮机还包括能够比较风力涡轮机声分布与风力涡轮机功。
10、率分布以确定噪声降低的运行条件的控制器。该控制器进一步能够控制风力涡轮机，以建立对应于噪声降低的运行条件的转子速度和叶片桨距角。该控制器可选择性地调节转子速度，以及选择性地调节叶片桨距角，以保持期望的功率系数和噪声量。可根据关于预选桨距角和转子速度的噪声的预计值计算声分布。声分布可包括关于预选桨距角和转子速度的噪声测量值。风力涡轮机功率分布可包括关于预选桨距角和转子角速度的功率系数值。声分布可包括最大的容许噪声水平。该声分布还可包括期望的噪声水平。0008本公开的又一个方面包括包含多个风力涡轮机的风力涡轮机电站。该多个风力涡轮机中的至少一个包括可操作地安装在风力涡轮机上的至少一个叶片，至少一个。
11、叶片附连到具有转子轴的轮毂上，且转子轴与发电机连通。至少一个叶片包括可调的桨距角。发电机构造成以便将扭矩转换成电功率。风力涡轮机还包括能够比较风力涡轮机声分布与风力涡轮机功率分布以确定噪声降低的运行条件的控制器。该控制器进一步能够控制风力涡轮机，以提供对应于噪声降低的运行条件的转子速度和叶片桨距角。该控制器可选择性地调节转子速度，以及选择性地调节叶片桨距角，以保持期望的功率系数和噪声量。声分布可包括最大的容许噪声水平。该声分布还可包括期望的噪声水平。该风力涡轮机电站可进一步包括能够对多个风力涡轮机中的一个或多个的控制器提供对应于最大的容许噪声水平的信号的电站控制器。该风力涡轮机电站可进一步包括。
12、能够对多个风力涡轮机中的一个或多个的控制器提供对应于期望的噪声水平的信号的电站控制器。0009本公开的系统和方法的一个优点在于，可控制风力涡轮机所产生的噪声来满足当地法令或其它噪声限制要求。0010本公开的系统和方法的另外的一个优点在于对风力涡轮机的提高的控制，其为风力涡轮机迅速和高效地满足噪声和功率要求两者提供了额外的能力。0011根据结合附图得到的优选实施例的以下更加详细的描述，本公开的其它特征和优点将是显而易见的，附图以实例的方式说明了本发明的原理。附图说明0012图1是根据本公开的一个实施例的示例性风力涡轮机的透视图。0013图2是根据本公开的一个实施例的风力涡轮机的一部分的局部剖面透。
13、视图。0014图3是根据本公开的一个实施例的风力涡轮机的示意图。0015图4是示出了用于控制风力涡轮机的转子速度的方法的一个示例性实施例的流程图。0016图5是示出了根据本公开的一个实施例的关于风力涡轮机的各种桨距角的噪声水平转子角速度的曲线图。0017图6是示出了根据本公开的一个实施例的关于风力涡轮机的各种桨距角的功率系数转子角速度的曲线图。说明书CN101943116ACN101943122A3/8页5具体实施方式0018如本文所用，术语“叶片”意在表示在相对于周围流体运动时提供反作用力的任何装置。如本文所用，术语“风力涡轮机”意在表示从风能中产生旋转能且更具体地将风的动能转换成机械能的任。
14、何装置。如本文所用，术语“风力发电机”意在表示从风能所产生的旋转能中产生电功率且更具体地将由风的动能转换而来的机械能转换成电功率的任何风力涡轮机。如本文所用，术语“风车”意在表示使用从风能中产生的旋转能且更具体地使用从风的动能转换而来的机械能以用于除了产生电功率之外的预定目的例如但不限于泵送流体和/或研磨物质的任何风力涡轮机。0019图1是根据本公开的一个实施例的示例性风力涡轮机10的透视图。图2是根据本公开的一个实施例的风力涡轮机10的一部分的局部剖面透视图。图3是风力涡轮机10的示意图。本文所描述和说明的风力涡轮机10是用于从风能中产生电功率的风力发电机。但是，在一些实施例中，除了风力发电。
15、机之外或者作为风力发电机的备选方案，风力涡轮机10可为任何类型的风力涡轮机，例如但不限于风车未显示。此外，本文所描述和说明的风力涡轮机10包括水平轴构造。但是，在一些实施例中，除了水平轴构造之外或者作为水平轴构造的备选方案，风力涡轮机10可包括竖直轴构造未显示。风力涡轮机10可联接到电气负载未显示上，例如但不限于电网未显示，以便于从其中接收电功率，以驱动风力涡轮机10和/或其相关联的构件的运行，以及/或者以便对其供应风力涡轮机10所产生的电功率。虽然图13中显示了仅一个风力涡轮机10，但是在一些实施例中，多个风力涡轮机10可组合在一起，有时称为“风电站”或“风电场”。0020风力涡轮机10包括。
16、机舱16和联接到机舱16上以便绕着旋转轴线20相对于机舱16旋转的转子大体由18指示。在该示例性实施例中，机舱16安装在塔架14上。塔架14的高度可为使得风力涡轮机10能够如本文所描述的那样起作用的任何适当的高度。转子18包括轮毂22和自轮毂22沿径向向外延伸以便于将风能转换成旋转能的多个叶片24有时称为“翼型件”。各个叶片24具有定位在其端部处的尖端25，尖端25远离轮毂22。虽然本文将转子18描述和说明成具有三个叶片24，但是转子18可具有任何数量的叶片24。叶片24各自可具有任何长度不论本文是否进行了描述。0021不论图1是如何说明转子叶片24的，转子18都可具有任何形状的叶片24，且可。
17、具有任何类型和/或任何构造的叶片24，而无论是否是本文描述和/或说明的这种形状、类型和/或构造。转子叶片24的另一种类型、形状和/或构造的另一个实例是DARRIEUS风力涡轮机，有时称为“打蛋器”涡轮机。转子叶片24的另一种类型、形状和/或构造的又一个实例是SAVONIOUS风力涡轮机。转子叶片24的另一种类型、形状和/或构造的甚至另一个实例是用于泵水的传统风车，例如但不限于具有木制百叶和/或织物帆的四叶转子。此外，在一些实施例中，风力涡轮机10可为其中转子18大体朝向上风向以利用风能的风力涡轮机，以及/或者可为其中转子18大体朝向下风向以利用能量的风力涡轮机。当然，在某些实施例中，转子18可。
18、能不会正好朝向上风向和/或下风向，而是可相对于风向大体朝向任何角度其可为可变的，以利用来自风的能量。0022现在参照图2和3，风力涡轮机10包括联接到转子18上以便于从转子18所产生的旋转能中产生电功率的发电机26。发电机26可为任何适当类型的发电机，例如但不限于绕线转子感应发电机。发电机26包括定子未显示和转子未显示。转子18包括联说明书CN101943116ACN101943122A4/8页6接到转子轮毂22上以便随其旋转的转子轴30。发电机26联接到转子轴30上，从而使得转子轴30的旋转驱动发电机转子的旋转，且因此驱动发电机26的运行。在该示例性实施例中，发电机转子具有联接到转子轴30上。
19、的转子轴28，从而使得转子轴30的旋转驱动发电机转子的旋转。在其它实施例中，发电机转子直接联接到转子轴30上，有时称为“直驱式风力涡轮机”。在该示例性实施例中，发电机转子轴28通过齿轮箱32联接到转子轴30上，但是在其它实施例中，发电机转子轴28直接联接到转子轴30上。更具体地，在该示例性实施例中，齿轮箱32具有联接到转子轴30上的低速侧34和联接到发电机转子轴28上的高速侧36。转子18的扭矩驱动发电机转子，从而从转子18的旋转中产生可变频率的AC电功率。发电机26在发电机转子和定子之间具有空隙扭矩，该空隙扭矩与转子18的扭矩相对。变频器38联接到发电机26上，以便于将可变频率AC转换成固定。
20、频率AC，以将该固定频率AC输送到联接到发电机26上的电气负载未显示，例如但不限于电网未显示。变频器38可位于风力涡轮机10内或远离风力涡轮机10的任何地方。例如，在该示例性实施例中，变频器38位于塔架14的底座未显示内。0023风力涡轮机10包括联接到该风力涡轮机10的一些构件或全部构件上的一个或多个控制系统40，以便于大体控制风力涡轮机10和/或其一些构件或全部构件的运行不论是否在本文中对这样的构件进行了描述和/或说明，以及特别地用于控制转子18的旋转速度，包括叶片24的尖端速度和叶片24的桨距角。例如，在该示例性实施例中，一个或多个控制系统40联接到转子控制器41上，以便于大体控制转子1。
21、8。在该示例性实施例中，一个或多个控制系统40安装在机舱16内。但是，另外或备选地，一个或多个控制系统40可远离风力涡轮机10的机舱16和/或其它构件。一个或多个控制系统40可用于但不限于噪声水平功率产生监测和控制，包括例如桨距和速度调节、高速轴和偏航制动应用、偏航和泵马达应用和/或故障监测。可在一些实施例中使用备选的分布式或集中式控制架构。0024在一些实施例中，风力涡轮机10可包括盘式制动器或用于对转子18的旋转进行制动的其它制动机构未显示，以例如减慢转子18的旋转，克服全部风扭矩对转子18制动，以及/或者降低来自发电机26的电功率产生。此外，在一些实施例中，风力涡轮机10可包括偏航系统4。
22、2，以便于使机舱16绕着旋转轴线44旋转，以便于改变转子18的偏航，且更具体地以便于改变转子18所朝向的方向。将合乎需要的是改变所朝向的方向，以便调节转子18所朝向的方向和风向之间的角度。偏航系统42可联接到一个或多个控制系统40上，以便于由此进行控制。在一些实施例中，风力涡轮机10可包括用于测量风速和/或风向的风速风向仪46。在一些实施例中，风速风向仪46可联接到一个或多个控制系统40上，以便于将测量值发送到一个或多个控制系统40，以对其进行处理。例如，虽然风速风向仪46可联接到一个或多个控制系统40上以便于将测量值发送到控制系统，以控制风力涡轮机10的其它运行，但是风速风向仪46可将测量值。
23、发送到一个或多个控制系统40，以便于使用偏航系统42来控制和/或改变转子18的偏航。或者，风速风向仪46可直接联接到偏航系统42上，以便于控制和/或改变转子18的偏航。0025风力涡轮机10还可包括多个传感器48图3，其各自联接到对应的叶片24上，以便于测量各个叶片24的桨距，或者更具体地测量各个叶片24相对于风向和/或相对于转子轮毂22的角度。传感器48可为在风力涡轮机10内或远离风力涡轮机10而具有任何适说明书CN101943116ACN101943122A5/8页7当的位置的任何适当的传感器，例如但不限于变桨系统56在下面进行描述内的光学编码器。在一些实施例中，传感器48联接到一个或多个。
24、控制系统40上，以便于将桨距测量值发送到一个或多个控制系统40，以对其进行处理。0026风力涡轮机10还可包括联接到发电机转子轴28上以便于测量转子轴28的旋转速度和/或发电机转子轴28的扭矩的一个或多个传感器50。一个或多个传感器50可为在风力涡轮机10内或远离风力涡轮机10而具有任何适当的位置的任何适当的传感器，例如但不限于光学编码器、数字近程式传感器、应变仪和/或转速计。在一些实施例中，一个或多个传感器50联接到一个或多个控制系统40上，以便于将速度测量值发送到一个或多个控制系统40，以对其进行处理。0027风力涡轮机10还可包括联接到转子轴30上以便于测量发电机转子轴28的旋转速度和/。
25、或转子轴30的扭矩的一个或多个传感器52。一个或多个传感器52可为在风力涡轮机10内或远离风力涡轮机10具有任何适当的位置的任何适当的传感器，例如但不限于光学编码器、数字近程式传感器、压电变换器、应变仪和/或转速计。在一些实施例中，一个或多个传感器52联接到一个或多个控制系统40上，以便于将测量值发送到一个或多个控制系统40，以对其进行处理。0028风力涡轮机10还可包括联接到发电机26上以便于测量发电机26的电功率输出的一个或多个传感器54图3。在一些实施例中，一个或多个传感器54联接到一个或多个控制系统40上，以便于将测量值发送到一个或多个控制系统40，以对其进行处理。一个或多个传感器54。
26、可为在风力涡轮机10内或远离风力涡轮机10具有任何适当的位置的任何适当的传感器，例如但不限于霍耳效应电流变换器CT和/或电容电压变换器CVT。0029风力涡轮机10还可包括联接到一个或多个控制系统40上以便于将测量值发送到一个或多个控制系统40以对其进行处理的一个或多个传感器55图3。传感器55可为在风力涡轮机10内或远离风力涡轮机10而具有任何适当的位置的任何适当的传感器，例如但不限于风速计。0030风力涡轮机10还可包括联接到风力涡轮机10的一个或多个构件和/或电气负载上不论是否在本文中对这个这些构件进行了描述或说明以便于测量这个这些构件的参数的一个或多个其它传感器未显示。这样的一个或多个。
27、其它传感器可包括但不限于构造成以便测量移位、偏航、桨距、力矩、应变、应力、扭曲、损伤、故障、转子扭矩、转子速度、电气负载中的异常和/或供应到风力涡轮机10的任何构件的功率的异常的传感器。这种其它传感器可联接到风力涡轮机10的任何构件上和/或联接到在风力涡轮机10的任何位置处的电气负载上，以便于测量其任何参数，而不论是否在本文中对这种构件、位置和/或参数进行了描述和/或说明。0031风力涡轮机10包括可变叶片变桨系统56，以响应于诸如风速的条件来控制包括但不限于改变转子叶片24的桨距角在图13中显示。0032再次参照图3，在一些实施例中，一个或多个控制系统40包括总线62或用以传送信息的其它通讯。
28、装置。一个或多个处理器64联接到总线62上，以处理信息，包括来自风速风向仪46、传感器48、50、52、54和/或55以及/或者一个或多个其它传感器的信息。一个或多个控制系统40还可包括一个或多个随机存取存储器RAM66和/或说明书CN101943116ACN101943122A6/8页8一个或多个其它存储装置68。一个或多个RAM66和一个或多个存储装置68联接到总线62上，以存储和传递待由一个或多个处理器64执行的信息和指令。一个或多个RAM66和/或还有一个或多个存储装置68，如果包括的话还可在一个或多个处理器64执行指令期间用来存储临时变量或其它中间信息。一个或多个控制系统40还可包括。
29、一个或多个只读存储器ROM70和/或联接到总线62上以存储静态即不改变的信息和指令且将这些信息和指令提供给一个或多个处理器64的其它静态存储装置。一个或多个输入/输出装置72可包括本领域已知的任何装置，以对一个或多个控制系统40提供输入数据和/或提供输出，例如但不限于偏航控制和/或变桨控制输出。可通过有线或无线的远程连接将指令从存储装置例如但不限于磁盘、只读存储器ROM集成电路、CDROM和/或DVD提供给存储器，从而提供对一个或多个可以以电子的方式访问的介质等的访问。在一些实施例中，可使用硬接线电路来代替软件指令或与软件指令结合起来使用硬接线电路。因此，指令序列的执行不限于硬件电路和/或软件。
30、指令的任何具体的结合，不论是否在本文中对其进行了描述和/或说明。一个或多个控制系统40还可包括允许一个或多个控制系统40与风速风向仪46、传感器48、50、52、54和/或55以及/或者一个或多个其它传感器通讯的传感器接口74。传感器接口74可为或可包括例如一个或多个模数转换器，该模数转换器将模拟信号转换成可由一个或多个处理器64使用的数字信号。0033根据本公开的系统和方法包括使用声分布和功率分布，一个或多个控制系统40根据该声分布和功率分布来确定转子速度即转子18旋转时所处的典型地以转/分钟RPM为单位测量的旋转速度和/或桨距角即叶片24绕着延伸自轮毂22的轴线定向时所处的角度，以便于在噪。
31、声降低的运行期间使用。0034如图4所示，该方法包括选择性地调节和保持桨距角和转子速度，以保持期望的运行参数，步骤401。可根据用于运行风力涡轮机的已知的任何参数来确定在正常运行中的期望运行参数。例如，可使用正常运行来针对给定尖端速比使功率系数最大化或者接近最大化。在根据本公开的噪声降低的运行中，保持和调节桨距角和转子速度，以实现噪声降低的运行目标。0035该方法进一步包括确定是否需要噪声降低的运行，步骤403。可手动地例如作为来自用户或中央控制器的输入来进行该确定，或者该确定可基于风力涡轮机的测得条件或预计条件或外部条件自动进行。如果不需要噪声降低的运行即如图4所示的“否”，控制器就返回到步。
32、骤401。但是，如果需要噪声降低的运行即如图4所示的“是”，则该方法就继续，且获得声分布405。声分布包括关于一定范围的转子角速度和桨距角的噪声水平值。例如，可关于各个风速产生一族桨距角曲线转子角速度。可基于历史信息或分析模型来直接测量、预测噪声水平值，或者可基于其它传感器输入来估计噪声水平值。在一个实施例中，基于关于各个风速的转子角速度、桨距角和噪声来定义声分布点，例如图5所示的点。或者，其它实施例可基于关于各个转子速度的桨距角和尖端速比来定义声分布。基于涡轮机运行参数和噪声的类似的组合的其它实施例是可行的，且可基于历史信息或分析模型来直接测量、预测这些实施例，或者基于其它传感器输入来估计这。
33、些实施例。声分布将取决于各种因素，包括但不限于叶片设计、风力涡轮机的构造、风力涡轮机周围的地带以及大气条件例如空气密度。图5仅显示了声分布内的示例性点，其中，该声分布将包括针对各种说明书CN101943116ACN101943122A7/8页9风速的噪声水平转子角速度或其它参数的多个标图。如图所示，关于恒定风速，标绘了预计PROJECTED的噪声水平转子角速度。第一组点601包括关于零度桨距角的点。第二组点603包括关于2度桨距角的点。第三组点605包括关于4度桨距角的点。第四组点607包括关于6度桨距角的点。第五组点609包括关于8度桨距角的点。具体的桨距角是示意，且不意在限制可选择性地调节。
34、的桨距角。另外，在声分布中的各个转子速度处表示的桨距角的数量不限于五个，且可包括可在声分布中提供的任何数量的桨距角关系。当转子角速度增大时，所产生的噪声大体增大。如上所述，图5表示对应于单个风速的声分布内的单个点。根据本公开的声分布包括整个风力涡轮机运行范围中关于转子角速度的多个桨距角噪声的关系。因而，控制系统40可确定对应于最大或期望的噪声水平的桨距角，以及与最大或期望的噪声水平相对应的尖端速比或转子速度的范围。如图5所示，NRO目标611表示一种示例性的噪声降低的运行目标。在桨距角关于对应的转子角速度提供期望的噪声水平的点处，NRO目标611穿过点组601、603、605、607、609。。
35、为了确定风力涡轮机的噪声降低的运行条件，比较声分布与功率分布。0036图4所示的方法进一步包括获得功率分布，步骤407。功率分布是风力涡轮机内的运行条件的关系，例如桨距角关于功率系数的关系。一种示例性功率分布可包括在尖端速比的一定范围内在各种桨距角处的功率系数值。可通过任何已知的方法来实现关于运行参数的功率系数的确定，以及/或者可根据历史数据来预测关于运行参数的功率系数的确定。图6显示了一种示例性功率分布。如图所示，曲线图包括对应于桨距角的五组值即桨距角0度曲线701、桨距角2度曲线703、桨距角4度曲线705、桨距角6度曲线707和桨距角8度曲线709的功率系数CP的值。关于转子角速度的值，。
36、各个桨距角曲线701、702、703、705、707、709对应于一个CP。功率系数定义为转子提取的功率除以风中的功率量。它是确定叶片多高效地从风中提取功率的量度。0037一旦获得了声分布和功率分布，就关于所需噪声水平根据声分布和功率分布来确定噪声降低的运行条件，步骤409。如本文所论述的运行条件对应于诸如转子速度和桨距角的运行参数的组合。例如，控制系统40比较功率分布与声分布，以确定噪声降低的运行条件，包括例如根据转子角速度计算出的转子速度，以及对应于最大或几乎最大的CP其还容许最大噪声以下或在声分布所确定的期望的噪声水平处进行运行的桨距角。虽然已经将以上描述为提供关于所需噪声水平的最大或几。
37、乎最大的CP，但是可使用任何期望的CP来确定噪声降低的运行条件。如图6所示，NRO目标711的CP曲线表示对应于调节成以便进行噪声降低的运行的转子角速度和桨距角的值的CP的值。换句话说，图6所示的功率分布提供运行参数，包括关于特定风速的转子速度和桨距角。如同声分布一样，仅显示了单个风速处的功率分布。该功率分布包括在整个风速的运行范围中关于多个风速的关系，从而使得可确定在运行期间各种所遇到的风速处的噪声降低的运行条件。0038此后，将桨距角和转子速度调节到噪声降低的运行条件，步骤411。例如，可通过将来自控制器的信号提供给风力涡轮机10的控制桨距角和转子速度的单独的系统来实现对桨距角和转子速度的。
38、调节。0039本文描述和/或说明的实施例对于控制转子速度来说是成本有效且高效的。更具体地，通过控制发电机转子轴扭矩来控制转子速度以及在改变和保持叶片桨距角之间交替，本文描述和/或说明的实施例可有利于降低控制转子速度所需的变桨运动量。说明书CN101943116ACN101943122A8/8页100040虽然关于风力涡轮机且更具体地关于控制风力涡轮机的转子速度对本文描述和/或说明的实施例进行了描述和/或说明，但是本文描述和/或说明的实施例的实践不限于风力涡轮机。相反，本文描述和/或说明的实施例可应用于控制具有一个或多个叶片的任何转子的速度。另外，虽然已经关于单独的风力涡轮机来对以上进行了描述，。
39、但是本公开不限于此。所公开的系统和方法可用于风力涡轮机电站，且可包括来自中心电站控制器的信号或指令，其输入、调节或以别的方式控制声分布和功率分布，以对噪声产生和功率产生提供电站级控制。在一个实施例，电站控制器对多个风力涡轮机中的一个或多个的控制器提供对应于期望的或最大的可允许噪声水平的信号。控制器响应于该信号来修改声分布，且在单独的风力涡轮机中确定和实施新的噪声降低的运行条件。0041虽然已经参照优选实施例来对本公开进行了描述，但是本领域技术人员将理解，可在不偏离本公开的范围的情况下作出各种调节，且等效物可代替其元件。另外，可进行许多修改，以使特定的情形或材料适于本公开的教导，而不偏离本公开的。
40、实质范围。因此，意在本公开不限于公开成为了执行本公开而构想的最佳模式的具体实施例，而是本公开将包括落在所附的权利要求书的范围内的所有实施例。说明书CN101943116ACN101943122A1/6页11图1说明书附图CN101943116ACN101943122A2/6页12图2说明书附图CN101943116ACN101943122A3/6页13图3说明书附图CN101943116ACN101943122A4/6页14图4说明书附图CN101943116ACN101943122A5/6页15图5说明书附图CN101943116ACN101943122A6/6页16图6说明书附图CN101943116A。