用于控制风力涡轮的系统和方法与流程

1.本公开大体上涉及风力涡轮，并且更特别地涉及用于在存在太阳加热的情况下控制风力涡轮的系统和方法。


背景技术：

2.风力被认为是目前可用的最清洁、对环境最友好的能源之一，并且在这点上，风力涡轮已得到越来越多的关注。现代的风力涡轮典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱以及一个或多个转子叶片。机舱包括转子组件，转子组件联接到齿轮箱并且联接到发电机。转子组件和齿轮箱安装于位于机舱内的底板支承框架上。一个或多个转子叶片使用已知的翼型件原理来捕获风的动能。转子叶片将动能以旋转能的形式传送，以便使将转子叶片联接到齿轮箱或在未使用齿轮箱的情况下将转子叶片直接地联接到发电机的轴转动。然后，发电机使机械能转换成电能，并且电能可以传送到容纳于塔架内的转换器和/或变压器并且随后部署到公用电网。现代的风力发电系统典型地采取风场的形式，该风场具有多个这样的风力涡轮发电机，这些风力涡轮发电机可操作以将功率供应到输电系统，从而向电力网提供功率。
3.在某些实例中，由转子叶片捕获风的动能可能导致机舱从中性位置移位。随着风力涡轮的操作控制变得更敏感，机舱的位移可以在生成各种设定点命令的情况下采用。因此，为了准确地控制风力涡轮，可以为理想的是，将由风力涡轮的操作造成的机舱位移与由其它因素造成的机舱位移区分开。
4.因而，本领域正不断地寻求解决前面提到的与机舱的位移相关的问题的新且改进的系统和方法。照此，本公开涉及用于在存在太阳加热的情况下控制风力涡轮的系统和方法。
5.

技术实现要素：

6.本发明的方面和优点将在以下描述中得到部分阐述，或可以根据描述而为显然的，或可以通过实践本发明而了解。
7.在一个方面，本公开涉及一种用于控制风力涡轮的方法。风力涡轮可以具有安装于塔架顶上的机舱。该方法可以包括经由控制器确定对于给定太阳位置的、由于太阳加热而导致的塔架的热梯度。然后，控制器可以确定由塔架的部分的热膨胀造成的、风力涡轮的参考点自标称位置起的位移。位移可以包括位移幅度和位移方向，并且位移方向可以沿与塔架上的热梯度的最大峰值的位置相反的径向方向。该方法还可以包括经由控制器确定与位移对应的校正因子，其中，校正因子配置成减轻对由塔架的部分的热膨胀造成的位移的影响。另外，该方法可以包括经由控制器至少部分地基于校正因子而生成对于风力涡轮的构件的设定点。而且，该方法可以包括至少部分地基于设定点而建立风力涡轮的操作状态。
8.在另一个方面，本公开涉及一种用于控制风场的多个风力涡轮的方法。多个风力
涡轮可以包括具有安装于塔架顶上的机舱的指定涡轮。该方法可以包括经由控制器确定对于给定太阳位置的、由于太阳加热而导致的指定涡轮的塔架的热梯度。控制器还可以确定由塔架的部分的热膨胀造成的、指定涡轮的参考点自标称位置起的位移。位移可以包括位移幅度和位移方向，其中位移方向沿与塔架上的热梯度的最大峰值的位置相反的径向方向。控制器还可以确定与位移对应的校正因子。校正因子可以配置成减轻对由塔架的部分的热膨胀造成的位移的影响。该方法还可以包括：经由控制器在多个风力涡轮中的每个额外的风力涡轮处实施校正因子；以及经由控制器至少部分地基于校正因子而确定对于多个风力涡轮中的每个风力涡轮的构件的设定点。另外，该方法可以包括至少部分地基于设定点而建立多个风力涡轮中的每个风力涡轮的操作状态。
9.在另一个方面，本公开涉及一种用于控制风力涡轮的系统。该系统可以包括：塔架，其具有竖直地布置的多个塔架节段；和机舱，其安装于塔架顶上。另外，该系统可以包括控制器。控制器可以包括配置成实行多个操作的至少一个处理器。所述多个操作可以包括本文中所描述的操作和/或特征中的任何。
10.参考以下描述和所附权利要求书，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。并入本说明书中并构成其部分的附图图示了本发明的实施例，并与描述一起用来解释本发明的原理。
11.技术方案1. 一种用于控制风力涡轮的方法，所述风力涡轮具有安装于塔架顶上的机舱，所述方法包括：经由控制器确定对于给定太阳位置的、由于太阳加热而导致的所述塔架的热梯度；经由所述控制器确定由所述塔架的部分的热膨胀造成的、所述风力涡轮的参考点的自标称位置起的位移，所述位移包括位移幅度和位移方向，所述位移方向沿与所述塔架上的所述热梯度的最大峰值的位置相反的径向方向；经由所述控制器确定与所述位移对应的校正因子，其中，所述校正因子配置成减轻由所述塔架的所述部分的所述热膨胀造成的所述位移的影响；经由所述控制器至少部分地基于所述校正因子而生成对于所述风力涡轮的构件的设定点；以及至少部分地基于所述设定点而建立所述风力涡轮的操作状态。
12.技术方案2. 根据技术方案1所述的方法，其中，确定所述参考点的所述位移进一步包括：经由所述控制器确定如由所述热梯度指示的、在所述塔架的遮蔽面与所述塔架的暴露面之间的温度差；以及经由所述控制器基于塔架材料的热膨胀系数和所述温度差而确定在所述暴露面的高度上的增大，其中，所述位移幅度至少部分地基于所述高度上的所述增大。
13.技术方案3. 根据技术方案2所述的方法，其中，所述塔架包括竖直地布置的多个塔架节段，并且其中，确定所述暴露面的所述高度上的所述增大进一步包括：经由所述控制器确定对于所述多个塔架节段中的每个塔架节段的所述温度差；经由所述控制器确定所述多个塔架节段中的每个塔架节段的暴露面的所述高度上的增大；以及
经由所述控制器使所述多个塔架节段中的每个塔架节段的所述暴露面的高度上的所述增大组合，以确定在所述暴露面的高度上的所述增大。
14.技术方案4. 根据技术方案2所述的方法，其中，所述风力涡轮进一步包括围绕所述风力涡轮的竖直轴线周向地分布并且操作性地耦合到所述塔架的多个温度传感器，并且其中，确定所述热梯度进一步包括：经由所述控制器从所述多个温度传感器接收多个温度指示，其中，所述多个温度指示对应于每个温度传感器位置处的塔架温度。
15.技术方案5. 根据技术方案4所述的方法，其中，所述多个温度传感器的第一部分可操作地耦合到所述遮蔽面，并且所述多个温度传感器的第二部分可操作地耦合到所述暴露面，并且其中，确定所述温度差进一步包括：经由所述控制器基于在给定时刻来自所述多个温度传感器的所述第一部分的每个温度传感器的所述温度指示的平均值而确定遮蔽面温度；经由所述控制器确定在所述给定时刻所述多个温度传感器的所述第二部分的最高温度指示；经由所述控制器至少部分地基于所述最高温度指示而确定暴露面温度，其中，所述暴露面温度对应于所述最高温度指示的指定百分比，使得所述暴露面温度低于或等于所述最高温度指示；以及经由所述控制器从所述暴露面温度减去所述遮蔽面温度，以确定所述塔架的所述遮蔽面与所述塔架的所述暴露面之间的所述温度差。
16.技术方案6. 根据技术方案4所述的方法，其中，确定所述热梯度进一步包括：经由所述控制器基于来自所述多个温度传感器的所述多个温度指示而确定所述热梯度作为周向热梯度。
17.技术方案7. 根据技术方案2所述的方法，其中，确定所述温度差进一步包括：经由所述控制器在多个采样间隔接收多个历史环境观察结果，其中，所述多个采样间隔指示日期和一天中的时间；经由所述控制器在所述多个采样间隔确定所述多个历史环境观察结果与对于所述塔架的多个历史温度指示的环境-塔架温度相关性；以及经由所述控制器基于在当前日期和时间的所述环境-塔架温度相关性和环境观察结果而确定所述温度差。
18.技术方案8. 根据技术方案2所述的方法，其中，确定所述位移方向进一步包括：经由所述控制器确定对于所述给定太阳位置的、所述太阳相对于所述风力涡轮的方位角；以及经由所述控制器至少部分地基于所述太阳的所述方位角而确定所述热梯度。
19.技术方案9. 根据技术方案8所述的方法，其中，确定所述热梯度进一步包括：确定对于所述给定太阳位置的、在地平线上方的所述太阳相对于所述风力涡轮的仰角；经由所述控制器至少部分地基于所述仰角而确定对于所述热梯度的方位偏移，其中，所述方位偏移对应于所述太阳的所述方位角与所述塔架上的所述热梯度的所述最大峰值的所述位置的方位角之间的角度差；以及
经由所述控制器基于所述方位偏移而定位所述热梯度的所述最大峰值的周向位置。
20.技术方案10. 根据技术方案9所述的方法，其中，确定所述方位偏移进一步包括：经由所述控制器接收塔架材料的热性质的指示；以及经由所述控制器至少部分地基于所述塔架材料的所述热性质而确定对于所述热梯度的所述方位偏移。
21.技术方案11. 根据技术方案4所述的方法，其中，确定所述校正因子进一步包括：经由所述控制器在多个采样间隔接收所述太阳的多个历史位置观察结果；经由所述控制器在所述历史位置观察结果中的每个下确定所述塔架的所述热梯度；经由所述控制器在所述历史位置观察结果中的每个下确定在所述多个历史位置观察结果与所述塔架上的所述热梯度的所述最大峰值的所述位置之间的太阳-梯度相关性；经由所述控制器确定在所述太阳位于当前位置或预计位置之一中时如由所述太阳-梯度相关性指示的所述热梯度的所述最大峰值的所述位置；经由所述控制器基于当前太阳位置或预计太阳位置之一而确定所述参考点的位移；以及经由所述控制器至少部分地基于对于所述当前太阳位置或所述预计太阳位置之一的所述参考点的所述位移而确定所述校正因子。
22.技术方案12. 根据技术方案11所述的方法，其中，确定所述校正因子进一步包括：经由所述控制器在所述多个采样间隔接收多个历史环境观察结果；经由所述控制器在所述多个采样间隔确定在所述多个历史环境观察结果与对于所述塔架的对应的多个历史温度指示之间的环境-塔架温度相关性；经由所述控制器基于所述环境-塔架温度相关性和当前环境观察结果或预报环境条件之一而确定所述温度差；经由所述控制器基于在所述当前环境观察结果或所述预报环境条件之一下的所述温度差而确定当前位移幅度或预计位移幅度之一；以及经由所述控制器至少部分地基于所述当前位移幅度或所述预计位移幅度之一而确定所述校正因子。
23.技术方案13. 根据技术方案1所述的方法，其中，生成对于所述风力涡轮的所述构件的所述设定点进一步包括：经由所述控制器接收描述影响所述风力涡轮的风的环境数据，其中，所述环境数据包括风向和风幅度；经由所述控制器确定所述风相对于所述热梯度的所述最大峰值的取向；经由所述控制器确定所述风对由所述热膨胀造成的所述参考点的所述位移的所述位移幅度的影响；经由所述控制器至少部分地基于所述风对所述位移幅度的所述影响而生成经修改校正因子；经由所述控制器接收指示所述参考点的位移向量的操作数据；
经由所述控制器使所述位移向量和所述经修改校正因子组合，以生成位移变量，其中，所述位移变量指示所述风力涡轮对所述风的响应；以及经由所述控制器至少部分地基于所述位移变量而确定对于所述风力涡轮的所述构件的所述设定点。
24.技术方案14. 根据技术方案1所述的方法，其中，生成对于所述风力涡轮的所述构件的所述设定点进一步包括：经由所述控制器确定对于所述参考点的所指示的三轴线坐标；经由所述控制器基于所述所指示的三轴线坐标和所述校正因子而确定对于所述参考点的受风影响的三轴线坐标；以及经由所述控制器至少部分地基于所述受风影响的三轴线坐标而确定对于所述风力涡轮的所述构件的所述设定点。
25.技术方案15. 一种用于控制风场的多个风力涡轮的方法，所述多个风力涡轮包括具有安装于塔架顶上的机舱的指定涡轮，所述方法包括：经由控制器确定对于给定太阳位置的、由于太阳加热而导致的所述指定涡轮的所述塔架的热梯度；经由所述控制器确定由所述塔架的部分的热膨胀造成的、所述指定涡轮的参考点自标称位置起的位移，所述位移包括位移幅度和位移方向，所述位移方向沿与所述塔架上的所述热梯度的最大峰值的位置相反的径向方向；经由所述控制器确定与所述位移对应的校正因子，其中，所述校正因子配置成减轻由所述塔架的所述部分的所述热膨胀造成的所述位移的影响；经由所述控制器在所述多个风力涡轮中的每个额外的风力涡轮处实施所述校正因子；经由所述控制器至少部分地基于所述校正因子而确定对于所述多个风力涡轮中的每个风力涡轮的构件的设定点；以及至少部分地基于所述设定点而建立所述多个风力涡轮中的每个风力涡轮的操作状态。
26.技术方案16. 根据技术方案15所述的方法，其中，所述指定涡轮的所述塔架包括竖直地布置的多个塔架节段，其中，确定所述参考点的所述位移进一步包括：经由所述控制器确定如由所述热梯度指示的、在所述塔架的遮蔽面与所述塔架的暴露面之间的温度差；经由所述控制器确定对于所述多个塔架节段中的每个塔架节段的所述温度差；经由所述控制器基于塔架材料的热膨胀系数和所述温度差而确定在所述多个塔架节段中的每个塔架节段的暴露面的高度上的增大；以及经由所述控制器使所述多个塔架节段中的每个塔架节段的所述暴露面的高度上的所述增大组合，以确定所述暴露面的高度上的增大，其中，所述位移幅度至少部分地基于所述高度上的所述增大。
27.技术方案17. 根据技术方案16所述的方法，其中，确定所述位移方向进一步包括：经由所述控制器确定对于所述给定太阳位置的、所述太阳相对于所述指定涡轮的方位角；
确定对于所述给定太阳位置的、在地平线上方的所述太阳相对于所述指定涡轮的仰角；经由所述控制器接收塔架材料的热性质的指示；经由所述控制器至少部分地基于所述仰角和所述热性质而确定对于所述热梯度的方位偏移，所述方位偏移对应于所述太阳的所述方位角与所述塔架上的所述热梯度的所述最大峰值的所述位置的方位角之间的角度差；以及经由所述控制器基于所述方位偏移而定位所述热梯度的所述最大峰值的周向位置。
28.技术方案18. 一种用于控制风力涡轮的系统，所述系统包括：塔架，其包括竖直地布置的多个塔架节段；机舱，其安装于所述塔架顶上；以及控制器，所述控制器包括配置成实行多个操作的至少一个处理器，所述多个操作包括：确定对于给定太阳位置的、由于太阳加热而导致的所述塔架的热梯度，确定由所述塔架的部分的热膨胀造成的、所述风力涡轮的参考点的自标称位置起的位移，所述位移包括位移幅度和位移方向，所述位移方向沿与所述塔架上的所述热梯度的最大峰值的位置相反的径向方向，确定与所述位移对应的校正因子，其中，所述校正因子配置成减轻由所述塔架的所述部分的所述热膨胀造成的所述位移的影响，至少部分地基于所述校正因子而生成对于所述风力涡轮的构件的设定点，以及至少部分地基于所述设定点而建立所述风力涡轮的操作状态。
29.技术方案19. 根据技术方案18所述的系统，其中，确定所述参考点的所述位移进一步包括：确定如由所述热梯度指示的、在所述塔架的遮蔽面与所述塔架的暴露面之间的温度差；以及确定对于所述多个塔架节段中的每个塔架节段的所述温度差；基于塔架材料的热膨胀系数和所述温度差而确定所述多个塔架节段中的每个塔架节段的暴露面的高度上的增大；以及使所述多个塔架节段中的每个塔架节段的所述暴露面的高度上的所述增大组合，以确定所述暴露面的高度上的增大，其中，所述位移幅度至少部分地基于所述高度上的所述增大。
30.技术方案20. 根据技术方案19所述的系统，其中，确定所述位移方向进一步包括：确定对于所述给定太阳位置的、所述太阳相对于所述风力涡轮的方位角；确定对于所述给定太阳位置的、在地平线上方的所述太阳相对于所述风力涡轮的仰角；接收塔架材料的热性质的指示；至少部分地基于所述仰角而确定对于所述热梯度的方位偏移，其中，所述方位偏移对应于所述太阳的所述方位角与所述塔架上的所述热梯度的所述最大峰值的所述位置的方位角之间的角度差；以及
基于所述方位偏移而定位所述热梯度的所述最大峰值的周向位置。
附图说明
31.在参考附图的说明书中阐述了本发明的针对本领域普通技术人员的完整且能够实现的公开内容(包括其最佳模式)，在附图中：图1图示根据本公开的风力涡轮的一个实施例的透视图；图2图示根据本公开的风力涡轮的机舱的一个实施例的透视内视图；图3图示根据本公开的具有多个风力涡轮的风场的一个实施例的示意图；图4图示根据本公开的用于与风力涡轮一起使用的控制器的一个实施例的框图；图5图示根据本公开的用于控制风力涡轮的系统的控制逻辑的一个实施例的流程图；图6图示根据本公开的图5的控制逻辑的部分的一个实施例的流程图；图7图示根据本公开的图5的控制逻辑的部分的一个实施例的流程图；图8图示根据本公开的经受太阳加热的风力涡轮塔架的透视图；图9图示根据本公开的图8的塔架的俯视图，其特别地图示定位于塔架顶部处的参考点相对于塔架基部的位移；图10图示根据本公开的风力涡轮塔架的部分的水平横截面视图；图11图示根据本公开的风力涡轮塔架的部分的透视图；以及图12图示用于控制风场的多个风力涡轮的方法的一个实施例的流程图。
32.本说明书和附图中的参考字符的重复使用旨在表示本发明的相同或相似的特征或元件。
具体实施方式
33.现在将详细地参考本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中图示。每个示例通过解释本发明、而非限制本发明的方式提供。实际上，对于本领域技术人员将为明显的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，能够在本发明中作出各种修改和变型。例如，作为一个实施例的部分图示或描述的特征能够与另一实施例一起使用以产生再一另外的实施例。因而，旨在本发明涵盖如归入所附权利要求书及其等同体的范围内的这样的修改和变型。
34.如本文中所使用的，用语“第一”、“第二”以及“第三”可以可互换地使用，以将一个构件与另一个构件区分开，并且不旨在表明个别构件的位置或重要性。
35.除非在本文中另外规定，否则用语“联接”、“固定”、“附接到”等等指直接联接、固定或附接以及通过一个或多个中间构件或特征来进行的间接联接、固定或附接两者。
36.如在本文中贯穿说明书和权利要求书使用的近似语言适用于对能够获准地变化，而不导致在与其相关的基本功能的方面的改变的任何定量表示进行修改。因此，以诸如“大约”、“近似地”以及“基本上”之类的(一个或多个)用语修改的值将不限于所指定的精确值。在至少一些实例中，近似语言可以与用于测量该值的仪器的精度或用于构建或制造构件和/或系统的方法或机器的精度对应。例如，该近似语言可以指处于10%裕度内。
37.在此并且在整个说明书和权利要求书中，范围限制被组合和/或互换，除非上下文
或语言另外指示，否则这样的范围被识别并且包括其中所包含的所有子范围。例如，本文中所公开的所有范围都包括端点，并且端点可彼此独立地组合。
38.大体上，本公开涉及用于在存在太阳加热的情况下控制风力涡轮和/或风场的系统和方法，因为，太阳加热的后果可能影响由风力涡轮实施的控制系统。更具体地，对于由风力涡轮实施的某些控制系统，机舱自标称位置起的位移可以是重要的控制输入变量。因此，可以为理想的是，考虑/校正可能起源于除了风力涡轮的操作之外的原因的机舱的位移。
39.例如，由于风力涡轮的操作而导致的机舱的位移可以被利用来确定风力涡轮的性能，以便确定涡轮的各种可控性质(例如，变桨、偏航和/或发电机转矩设定点)是否针对当前风况而优化。如果由于其它原因而导致的位移沿与感兴趣的位移相同的方向，则组合位移可以向控制器指示大于实际性能的性能。类似地，如果由于其它原因而导致的位移与感兴趣的位移相反，则组合位移可以向控制器指示小于实际性能的性能。任一种场景可能导致控制器以对于给定风况的次优方式操作风力涡轮。因此，减轻由于其它原因而导致的位移的影响可以提高风力涡轮控制器设定点与对于给定风况的标称设定点的对准度，由此改进风力涡轮/风场的功率输出和/或预期寿命。
40.由于其它原因而导致的一种这样的位移可能起源于风力涡轮的塔架的不均匀的太阳加热。例如，在白昼时间期间，风力涡轮的暴露面可能经受直射阳光，而塔架的非暴露面可能位于由塔架本身生成的阴影中。结果，暴露面可以被加热到比塔架的位于阴影中的部分更大的程度。因此，暴露面可能经历比遮蔽面更大程度的热膨胀。暴露面的热膨胀可能导致暴露面的高度上的增大，而遮蔽面的高度保持相对不变。所得到的在暴露面与遮蔽面之间的高度差可能导致在塔架中产生弯曲，这可以由参考点的位移证明。
41.应当意识到，弯曲方向可以取向成与塔架的在任何给定时间经受最大热力加热(例如，塔架上的热梯度的最大峰值)的部分相反。还应当意识到，弯曲的严重程度(例如，参考点的位移的幅度)可能受暴露面的太阳加热的量和塔架材料的热膨胀系数影响。例如，太阳加热的量和/或其聚焦/集中可能受在地平线上方的太阳的仰角影响，并且因此受季节影响。
42.本文中所公开的系统和方法可以被利用来确定由于太阳加热而导致的塔架的热梯度。确定热梯度可以包括确定热梯度的最大峰值的位置和/或其幅度。基于热梯度，系统可以促进确定由太阳加热造成的位移幅度和位移方向两者。然后可以确定校正因子，以便减轻对位移的影响。校正因子可以被用于建立对于风力涡轮的构件的设定点，并且因而可以建立风力涡轮的操作状态。
43.现在参考附图，图1图示根据本公开的风力涡轮100的一个实施例的透视图。如所示出的，风力涡轮100大体上包括：塔架102，其从支承表面104延伸；机舱106，其安装于塔架102上；以及转子108，其联接到机舱106。转子108包括可旋转毂110和至少一个转子叶片112，转子叶片112联接到毂110，并且从毂110向外延伸。例如，在所图示的实施例中，转子108包括三个转子叶片112。然而，在备选实施例中，转子108可以包括多于或少于三个转子叶片112。每个转子叶片112可以围绕毂110隔开，以促进使转子108旋转，以使动能能够从风变换成可用机械能并且随后变换成电能。例如，毂110可以可旋转地联接到定位于机舱106内的电气系统150(图2)的电力发电机118(图2)，以容许产生电能。
44.风力涡轮100还可以包括集中于机舱106内的控制器200。然而，在其它实施例中，控制器200可以位于风力涡轮100的任何其它构件内或风力涡轮外部的位置处。而且，控制器200可以通信地耦合到风力涡轮100的任何数量的构件，以便控制构件。照此，控制器200可以包括计算机或其它合适的处理单元。因而，在若干实施例中，控制器200可以包括合适的计算机可读指令，所述计算机可读指令在被实施时使控制器200配置成实行各种不同功能，诸如接收、传送和/或执行风力涡轮控制信号。
45.现在参考图2，图示了图1中所示出的风力涡轮100的机舱106的一个实施例的简化内视图。如所示出的，发电机118可以联接到转子108，以便在处于操作时从由转子108生成的旋转能产生电功率。例如，如在所图示的实施例中示出的，转子108可以包括转子轴122，转子轴122联接到毂110，以便与毂110一起旋转。转子轴122可以由主轴承144可旋转地支承。转子轴122可以继而通过可选的齿轮箱126可旋转地联接到发电机118的高速轴124，齿轮箱126通过一个或多个转矩臂142来连接到底板支承框架136。如大体上理解的，转子轴122可以响应于转子叶片112和毂110的旋转而向齿轮箱126提供低速、高转矩输入。于是齿轮箱126可以构造有多个齿轮148，以将低速、高转矩输入转换成高速、低转矩输出，以驱动高速轴124并且因而驱动发电机118。在实施例中，齿轮箱126可以配置有多个传动比，以便针对给定的低速输入而产生高速轴的变化的旋转速度，或反之亦然。
46.每个转子叶片112还可以包括变桨控制机构120，变桨控制机构120配置成使转子叶片112围绕其变桨轴线116旋转。每个变桨控制机构120可以包括变桨驱动马达128(例如，任何合适的电动马达、液压马达或气动马达)、变桨驱动齿轮箱130以及变桨驱动小齿轮132。在这样的实施例中，变桨驱动马达128可以联接到变桨驱动齿轮箱130，使得变桨驱动马达128对变桨驱动齿轮箱130赋予机械力。类似地，变桨驱动齿轮箱130可以联接到变桨驱动小齿轮132，以便与变桨驱动小齿轮132一起旋转。变桨驱动小齿轮132可以继而与在毂110与对应的转子叶片112之间联接的变桨轴承134旋转接合，使得变桨驱动小齿轮132的旋转引起变桨轴承134的旋转。因而，在这样的实施例中，变桨驱动马达128的旋转驱动变桨驱动齿轮箱130和变桨驱动小齿轮132，由此使变桨轴承134和(多个)转子叶片112围绕变桨轴线116旋转。类似地，风力涡轮100可以包括通信地耦合到控制器200的一个或多个偏航驱动机构138，其中每个(多个)偏航驱动机构138配置成改变机舱106相对于风的角度(例如，通过接合风力涡轮100的偏航轴承140)。
47.在实施例中，风力涡轮100可以包括环境传感器156，环境传感器156配置成用于采集指示一个或多个环境条件的数据。环境传感器156可以可操作地耦合到控制器200。因而，在实施例中，(多个)环境传感器156可以是例如风向标、风速计、激光雷达传感器、温度计、气压计或任何其它合适的传感器。由(多个)环境传感器156采集的数据可以包括风速、风向、风切变、阵风、风转向(wind veer)、大气压和/或温度的测量值。在至少一个实施例中，(多个)环境传感器156可以在转子108的顺风的位置处安装到机舱106。在备选实施例中，(多个)环境传感器156可以耦合到转子108或与转子108集成。应当意识到，(多个)环境传感器156可以包括传感器网络，并且可以定位成远离涡轮100。
48.另外，风力涡轮100可以包括至少一个操作传感器158。(多个)操作传感器158可以配置成检测风力涡轮100的性能(例如，响应于环境条件)。例如，(多个)操作传感器158可以是可操作地耦合到控制器200的旋转速度传感器。(多个)操作传感器158可以指向风力涡轮
100的转子108、风力涡轮100的转子轴122和/或发电机118。(多个)操作传感器158可以采集指示转子轴122的旋转速度和/或旋转位置并且因而以转子速度和/或转子方位的形式指示转子108的旋转速度和/或旋转位置的数据。在实施例中，(多个)操作传感器158可以是模拟转速计、直流转速计、交流转速计、数字转速计、接触式转速计、非接触式转速计或时间及频率转速计。在实施例中，(多个)操作传感器158可以是例如编码器，诸如光学编码器。例如，(多个)操作传感器158可以配置成基于旋转特征(诸如，使毂110紧固到转子轴122的多个螺栓)的通过而监测转子108的速度。在额外的实施例中，(多个)操作传感器158可以是至少一个加速度计和/或位置传感器，所述加速度计和/或位置传感器耦合到机舱106并且配置成检测自其标称位置起的位移。
49.在实施例中，风力涡轮可以包括多个温度传感器180。多个温度传感器180可以围绕风力涡轮100的竖直轴线(v)周向地分布。多个温度传感器180可以操作性地耦合到塔架102以检测其温度。在实施例中，多个温度传感器180可以定位于塔架102的外面的径向内侧。例如，在诸如在图10中描绘的实施例中，多个温度传感器180的至少部分可以耦合到塔架102的内面和/或至少部分地嵌入于塔架壁103内。然而，在额外的实施例中，多个温度传感器180的至少部分可以定位于塔架壁的径向外侧。应当意识到，多个温度传感器180可以包括接触式传感器和/或非接触式传感器。例如，多个温度传感器180可以包括机电传感器、电阻式传感器和/或电子传感器，诸如热敏电阻、电阻式温度检测器、热电偶、半导体结传感器、红外传感器、热辐射传感器和/或其组合。
50.还应当意识到，如本文中所使用的，用语“监测”及其变型指示风力涡轮100的各种传感器可以配置成提供正被监测的参数的直接测量或这样的参数的间接测量。因而，本文中所描述的传感器可以例如用于生成与正被监测的参数有关的信号，所述信号然后能够被控制器200利用来确定风力涡轮100的条件或响应。
51.在诸如在图3中描绘的实施例中，风力涡轮100可以是风场152的多个风力涡轮162中的一个，并且控制器200可以配置为场控制器。例如，如在图3的所图示的实施例中示出的，风场152可以包括二十二个风力涡轮100。然而，在其它实施例中，风场152可以包括任何其它数量的风力涡轮100，诸如少于十二个风力涡轮100或多于十二个风力涡轮100。在一个实施例中，(多个)控制器200可以经由有线连接(诸如，通过经由合适的通信链路154(例如，合适的线缆)使(多个)控制器连接)通信地耦合。备选地，(多个)控制器可以通过无线连接(诸如，通过使用在本领域中已知的任何合适的无线通信协议)来通信地耦合。
52.现在参考图4-11，提出了根据本公开的用于控制风力涡轮100的系统300的多个实施例。如特别地在图4中示出的，图示可以被包括在系统300内的合适的构件的一个实施例的示意图。例如，如所示出的，系统300可以包括控制器200，控制器200通信地耦合到(多个)操作传感器158和/或(多个)环境传感器156。而且，如所示出的，控制器200包括一个或多个处理器206和关联的(多个)存储器装置208，其配置成实行各种各样的计算机实施的功能(例如，如本文中所公开的，实行方法、步骤、运算等等并且存储有关数据)。另外，控制器200还可以包括通信模块210，以促进控制器200与风力涡轮100的各种构件之间的通信。而且，通信模块210可以包括传感器接口212(例如，一个或多个模拟到数字转换器)，以容许从(多个)传感器156、158、180传送的信号转换成能够被处理器206理解并处理的信号。应当意识到，(多个)传感器156、158、180可以使用任何合适的器件来通信地耦合到通信模块210。例
如，(多个)传感器156、158、180可以经由有线连接耦合到传感器接口212。然而，在其它实施例中，(多个)传感器156、158、180可以诸如通过使用在本领域中已知的任何合适的无线通信协议来经由无线连接耦合到传感器接口212。另外，通信模块210还可以可操作地耦合到操作状态控制模块214，操作状态控制模块214配置成改变至少一个风力涡轮操作状态。
53.如本文中所使用的，用语“处理器”不仅指在本领域中被称为包括在计算机中的集成电路，而且还指控制器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(plc)、专用集成电路以及其它可编程电路。另外，(多个)存储器装置208可以大体上包括(多个)存储器元件，包括但不限于计算机可读介质(例如，随机存取存储器(ram))、计算机可读非易失性介质(例如，闪速存储器)、软盘、致密盘-只读存储器(cd-rom)、磁光盘(mod)、数字通用盘(dvd)和/或其它合适的存储器元件。这样的(多个)存储器装置208可以大体上配置成存储合适的计算机可读指令，所述计算机可读指令在被(多个)处理器206实施时使控制器200配置成实行各种功能，包括但不限于确定由于太阳加热而导致的热梯度、确定由热膨胀造成的参考点的位移、确定与位移对应的校正因子、生成对于风力涡轮的构件的设定点和至少部分地基于如本文中所描述的设定点而建立风力涡轮的操作状态以及各种其它合适的计算机实施的功能。
54.仍然参考图4-11，在实施例中，控制器200可以配置成实施过程400，以确定塔架102的热梯度302。热梯度302可以指示塔架102的对于给定太阳位置304的太阳加热。例如，热梯度302可以指示塔架102的塔架壁103的温度的方面的周向变化。另外，控制器200可以配置成确定风力涡轮100的参考点308自标称位置310起的位移306。位移306可能由塔架102的部分312的热膨胀造成。在实施例中，位移可以包括位移幅度314和位移方向316。位移方向316可以沿与塔架102上的热梯度302的最大峰值318的位置相反的径向方向(相对于塔架102的竖直轴线(v))。在实施例中，控制器200还可以配置成实施过程500以确定校正因子320。校正因子320可以对应于位移306。校正因子320可以配置成减轻由塔架102的部分312的热膨胀造成的位移306的影响。控制器200还可以生成对于风力涡轮100的构件160的设定点322。设定点322可以至少部分地基于校正因子320。而且，风力涡轮100的操作状态324可以至少部分地基于设定点322而建立。
55.为了确定参考点308的位移306，在实施例中，控制器200可以确定如由热梯度302指示的在塔架102的遮蔽面328与塔架102的暴露面330之间的温度差326。遮蔽面328与暴露面330之间的在温度上的差可能导致塔架壁103的对应部分的不同膨胀。应当意识到，暴露面330可以由弧340限定，弧340在给定时刻在太阳的方位342的任一侧延伸。因此，塔架102的在给定时刻被弧340覆盖的部分可以被太阳照射，并且因此经受由于太阳辐射而导致的太阳加热，而塔架102的依随弧340的外部的部分可以被遮蔽。
56.在实施例中，控制器200可以确定暴露面330的高度上的增大332。高度上的增大332可以基于温度差326和塔架材料(例如，塔架壁103的材料)的热膨胀系数而确定。应当意识到，由于太阳加热而导致的塔架壁103的温度可以在暴露面330上比在遮蔽面328上更高(如由热梯度302的最大峰值318指示)。因此，塔架壁103的与暴露面330对应的部分可以比塔架壁103的与遮蔽面328对应的部分膨胀到更大程度。照此，位移幅度314可以至少部分地基于高度上的增大332。
57.例如，在实施例中，塔架102可以包括竖直地布置的多个塔架节段164。(多个)塔架
节段164可以具有大体上圆柱形或平截头体状的结构。当处于标称取向170时(例如，当不经受不均匀的热膨胀时)，(多个)塔架节段164可以包括大体上水平的上面166和大体上水平的下面168。大体上水平的上面166与大体上水平的下面168之间的距离可以限定(多个)塔架节段164的标称高度(h1)。然而，当存在由太阳加热造成的热膨胀时，上面166和/或下面168可以偏离标称取向170并且建立经移位取向172。例如，如图11中所描绘的，当处于经移位取向172时，暴露面330的高度(h2)可以比遮蔽面328的高度增大到更大程度，遮蔽面328的高度可以基本上保持于标称高度(h1)，从而导致上面166和/或下面168具有相对于水平的倾斜取向。应当意识到，暴露面330在移位时的高度(h2)与标称高度(h1)之间的差可以对应于暴露面330的高度上的增大332，并且因此对应于由于太阳加热而导致的参考点308的位移幅度314。
58.在实施例中，竖直地布置的多个塔架节段164可以是多个虚拟塔架节段164。例如，在其中塔架102可以是单一结构(例如，具有在支承表面104与机舱106之间延伸的单个节段)的实施例中，塔架102可以在数学上划分成多个虚拟塔架节段164。通过额外的示例的方式，在实施例中，竖直地布置的多个塔架节段164细分成多个虚拟塔架节段164。应当意识到，在实施例中，采用虚拟塔架节段164可以促进确定暴露面330的高度上的增大332。
59.如在334描绘的，在实施例中，控制器200可以通过确定对于多个塔架节段164中的每个塔架节段164的温度差326来确定塔架102的暴露面330的高度上的增大332。基于对于每个塔架节段164的温度差326，如在336描绘的，控制器200可以确定多个节段164中的每个塔架节段164的暴露面330的高度上的增大332。如进一步在338描绘的，然后，控制器200可以使多个塔架节段164中的每个塔架节段164的暴露面330的高度上的增大332组合，以确定塔架102的暴露面330的高度上的增大332。换而言之，如(多个)塔架节段164的(多个)经移位取向172所反映的，与对于每个(多个)塔架节段164的标称取向170的偏差可能累积。该累积可能导致参考点308的位移306。因此，应当意识到，位移幅度314可以与塔架102的暴露面330的高度上的增大332成比例。例如，塔架102的暴露面330的高度上的较高程度的增大332可能导致参考点308的位移幅度314高于可能由较低程度的增大332造成的参考点308的位移幅度314，诸如在温度差326最小时可能遇到的参考点308的位移幅度314。
60.在实施例中，实施过程400的系统300可以确定在热梯度302的情况中利用多个温度传感器180。因此，多个温度指示402可以从多个温度传感器180接收。多个温度指示402中的每个可以对应于每个温度传感器180的位置处的塔架温度。例如，在实施例中，热梯度302可以是基于从多个温度传感器180接收的多个温度指示402的周向热梯度302。
61.应当意识到，在实施例中，多个温度传感器180中的每个温度传感器180的位置可以对应于塔架的所感测到的位置，而非温度传感器180的主体的物理位置。例如，在采用非接触式温度传感器时，每个温度传感器180的位置可以指(多个)温度传感器180的感测元件所指向、瞄准或取向的、塔架102的部分。
62.在实施例中，多个温度传感器180的第一部分404可以可操作地耦合到遮蔽面328。另外，多个温度传感器180的第二部分406可以可操作地耦合到暴露面330。应当意识到，第二部分406的温度传感器180的数量可以大于或等于第一部分404的温度传感器180的数量。应当进一步意识到，多个温度传感器180中的被包括在第一部分404和第二部分406内的特定温度传感器180可以随着到太阳位置304的方位跨过天空前进而变化。例如，温度传感器
180可能在早晨耦合到遮蔽面228，但可能在中午被太阳照射。因此，温度传感器180可以从第二部分406转变到第一部分404。
63.在实施例中，温度指示402可以被控制器利用来确定温度差326。例如，控制器200可以确定对于遮蔽面328的遮蔽面温度408。遮蔽面温度408可以基于在给定时刻来自多个温度传感器180的第一部分404的每个温度传感器180的温度指示402的平均值。
64.除了确定遮蔽面温度408之外，在实施例中，控制器200还可以确定在给定时刻多个温度传感器180的第二部分406的最高温度指示410。然后，控制器200可以确定对于暴露面330的暴露面温度412。暴露面温度412可以至少部分地基于最高温度指示410。暴露面温度412可以对应于最高温度指示410的指定百分比414。照此，暴露面温度412可以低于或等于最高温度指示410。在实施例中，控制器200可以从暴露面温度412减去遮蔽面温度408，以确定塔架102的遮蔽面328与塔架的暴露面330之间的温度差326。
65.应当意识到，最高温度指示410(例如，热梯度的最大峰值318)可以表示暴露面330的相对小的部分的温度，其中，暴露面330的区域的剩余部分(例如，大部分)具有较低温度。照此，暴露面330的剩余部分可以表现出比将基于最高温度指示410而预计/预料的热膨胀更低程度的热膨胀。在暴露面330的整体可能不表现出暴露面330的与最高温度指示410对应的部分所表现出的热膨胀程度的范围内，将最高温度指示410的百分比作为暴露面温度412利用可以改进位移幅度314的确定的准确度。
66.在实施例中，经由过程400确定温度差326可以包括接收多个历史环境观察结果416。多个历史环境观察结果416可以在多个采样间隔418被接收。多个采样间隔418可以指示日期和一天中的时间。在各种实施例中，多个历史环境观察结果416可以包括周围温度、降雨量和/或云量的指示。应当意识到，多个历史环境观察结果416可以与在所指示的日期和一天中的时间的给定太阳位置304相关。
67.除了多个历史环境观察结果416之外，在实施例中，控制器200可以在多个采样间隔418接收对于塔架102的多个历史温度指示420。多个历史温度指示420可以是例如从多个热传感器180接收的多个温度指示402。然而，应当意识到，多个历史温度指示420可以从任何其它合适的感测器件记录。在实施例中，多个历史温度指示420可以作为多个历史热梯度被接收。
68.在实施例中，控制器200可以确定环境-塔架温度相关性422。环境-塔架温度相关性422可以指示塔架102在给定时间对影响风力涡轮100的环境条件的响应。例如，环境-塔架温度相关性422可以指示：每当环境条件对应于白昼时间期间的特定的周围温度和云量时，就产生特定热梯度302(例如，基于暴露的温度412和基于遮蔽的温度408)。环境-塔架温度相关性422可以是查找表、图形表示、计算机实施的功能和/或其组合。
69.继确定环境-塔架温度相关性422之后，控制器200可以配置成接收当前环境数据424，当前环境数据424可以包括在当前日期和时间的环境观察结果。然后，如在426指示的，控制器200可以基于在当前日期和时间的环境-塔架温度相关性422和环境观察结果而确定温度差326。换而言之，控制器200可以充分利用(leverage)塔架102对各种历史环境观察结果416的各种所记录的响应来确定塔架102对当前盛行的环境条件的当前响应(例如，温度差326)。应当意识到，利用环境-塔架温度相关性422来确定塔架102的当前温度差326可以促进利用当前环境观察结果(来自当前环境数据424)来确定参考点308的当前位移幅度
314。
70.如特别地在图8-11中图示的，位移方向316可以沿与塔架102上的热梯度302的最大峰值318的位置相反的径向方向。对于给定太阳位置304的最大峰值318的位置可以通过确定对于给定太阳位置304的热梯度302来识别。换而言之，确定热梯度302可以包括确定指示塔架102的温度变化的热梯度302的轮廓和热梯度302相对于塔架的取向两者。应当意识到，热梯度302的取向可以响应于在白昼时间期间在太阳位置304的方面的改变而围绕塔架102的竖直轴线(v)旋转。
71.为了确定位移方向316，在实施例中，控制器200可以确定对于给定太阳位置304的、太阳相对于风力涡轮100的方位角342。如在428描绘的，然后，控制器200可以至少部分地基于太阳的方位角342而确定热梯度302。然而，应当意识到，热梯度302的最大峰值318以及因而位移方向316可以不与太阳的方位角342对准。例如，起因于对于暴露面330的部分的温度响应于太阳加热而上升而要求的时间，在白昼时间期间，随着太阳跨过天空(例如，沿着太阳路径(sp))前进，最大峰值318可能滞后于太阳的方位角342。
72.除了太阳的方位角342之外，热梯度302的最大峰值318的周向位置436还可能受太阳的仰角430影响。具体地，太阳的仰角430可能影响太阳辐射影响塔架102的大体上竖直的表面所处于的角度。太阳辐射影响塔架102所处于的角度又可能影响暴露面330的受影响部分的温度由于太阳加热而升高所处于的速率。
73.例如，太阳在冬季月份和夏季月份中的不同仰角430可能导致太阳辐射对塔架102的不同影响角。在冬季月份期间，太阳可以具有比在夏季月份中更低的仰角430。因而，太阳辐射可以以在冬季月份中比在夏季月份中更垂直的角度影响塔架102，太阳辐射在冬季月份中的更直接的影响可能导致暴露面330的沿着到太阳的方位定位的部分的相对快速的加热。照此，可能在冬季月份期间存在比在夏季月份期间更小的在太阳的方位角342与最大峰值318的周向位置436之间的偏差。类似地，太阳辐射在夏季月份中的不那么直接的影响可能导致暴露面330的部分的更慢的加热，从而导致在夏季月份期间比在冬季月份期间更大的在太阳的方位角342与最大峰值318的周向位置436之间的偏差。
74.因此，在实施例中，系统300的过程400可以包括确定对于给定太阳位置304的、在地平线上方的太阳相对于风力涡轮100的仰角430。然后，控制器200可以确定对于热梯度302的方位偏移432。方位偏移432可以至少部分地基于仰角430。例如，在实施例中，方位偏移432可以与仰角430的正割成比例。
75.如特别地在图9中图示的，方位偏移432可以对应于太阳的方位角342与塔架102上的热梯度302的最大峰值318的位置的方位角434之间的角度差。应当意识到，方位偏移432可以反映太阳在太阳的方位角342与暴露面330的特定部分相交的时刻和热梯度302的最大峰值318位于暴露面330的特定部分处的时刻之间可能经过(例如，延迟)的时间量内所经过的角距离。例如，如图9中所描绘的，太阳位置304可以与太阳的方位角342与暴露面330的特定部分相交的时刻的位置s1对应，但可以已以在特定位置处建立热梯度302的最大峰值318的时间沿着太阳路径(sp)前进到位置s2。换而言之，方位偏移432可以反映最大峰值318(因而位移方向316)的位置的方位角434可能滞后于(例如，暂时地滞后于)太阳的方位角342所达的程度。还应当意识到，方位偏移432可以随着风力涡轮100的纬度、一年中的时间和/或一天中的时间而变化。
76.在实施例中，控制器200可以确定热梯度302的最大峰值318的周向位置436。周向位置436的确定可以基于方位偏移432。例如，如图9中所描绘的，最大峰值318的周向位置436可以以自东方和/或太阳与地平线的交点起的角度的用语表达。然而，周向位置436还可以以诸如自正北或由塔架102限定的坐标系起的角度或弧度之类的其它合适的用语表达。
77.在方位偏移432可能受到对于暴露面330的部分的温度响应于太阳加热而上升而要求的时间影响的范围内，方位偏移432可能受塔架102的热性质影响。因此，在实施例中，控制器200可以接收塔架材料(例如，塔架壁103的材料)的热性质的指示。然后，控制器200可以至少部分地基于塔架材料的热性质而确定对于热梯度302的方位偏移432。例如，在实施例(其中，在经受太阳加热时，塔架材料的热性质促进在温度方面的快速上升)中，方位偏移432可以小于对于抵抗温度改变的塔架材料的方位偏移。
78.仍然参考图4-11，在实施例中，系统300的控制器200可以配置成确定校正因子320。校正因子320可以配置成减轻位移306对风力涡轮100的操作(例如，至少一个控制设定点)的影响。因此，在实施过程500的实施例中，控制器200可以在多个采样间隔418接收太阳的多个历史位置观察结果502。如在504描绘的，控制器200可以确定塔架102在历史位置观察结果502中的每个下的热梯度302。塔架102在历史位置观察结果502中的每个下的热梯度302的确定可以例如基于从多个热传感器180接收的温度指示402(例如，历史温度指示420)。
79.然后，控制器200可以确定太阳-梯度相关性506。太阳-梯度相关性506可以描述多个历史位置观察结果502与在历史位置观察结果502中的每个下的热梯度302的最大峰值318的位置(例如，周向位置436)之间的关系。换而言之，控制器200可以利用历史数据来确定对于特定太阳位置304(例如，方位角342和仰角430)，最大峰值318可以具有特定周向位置436。照此，太阳-梯度相关性506可以是查找表、图形表示、计算机实施的功能和/或其组合。
80.如在508描绘的，控制器200可以利用太阳-梯度相关性506来确定最大峰值318的当前位置和/或预计位置。具体地，控制器200可以接收当前太阳位置510或预计太阳位置512(例如，当前和/或预计的方位角342和仰角430)。继而，在太阳位于当前位置510或预计位置512之一中时，热梯度302的最大峰值318的位置可以如由太阳-梯度相关性506指示的那样被确定。
81.如在过程500的514描绘的，控制器200可以基于当前太阳位置510和/或预计太阳位置512而确定参考点308的位移306。然后可以至少部分地基于对于当前太阳位置510和/或预计太阳位置512的参考点308的位移306而确定校正因子320。例如，在实施例中，当前太阳位置510可以被控制器200利用来确定校正因子320，以便促进风力涡轮100的实时控制。在额外的实施例中，控制器200可以利用预计太阳位置512来对针对各种未来操作周期的潜在校正因子320(诸如，在特定的一天的风力涡轮100的白昼操作期间的各种时间增量)进行建模。
82.如特别地在图7中所描绘的，在实施例中，确定与当前太阳位置510和/或预计太阳位置512对应的当前和/或潜在校正因子320可以至少部分地基于当前位移幅度518和/或预计位移幅度520。因此，如在上文中更全面地讨论的，在实施例中，控制器200可以在多个采样间隔418接收多个历史环境观察结果416。然后，控制器200可以在多个采样间隔418确定
多个历史环境观察结果416与对于塔架102的对应的多个历史温度指示420之间的环境-塔架温度相关性422。
83.如在516描绘的，控制器200可以基于环境-塔架温度相关性422和当前环境观察结果522和/或预报环境条件526而确定温度差326(例如，当前和/或预计温度差326)。当前环境观察结果522可以是当前环境数据424的至少部分，当前环境数据424可以包括从(多个)环境传感器156接收的在当前日期和时间的环境观察结果。
84.基于温度差326，控制器200可以确定在当前环境观察结果524和/或预报环境条件526下的当前位移幅度518和/或预计位移幅度520。换而言之，控制器200可以确定由对应的环境条件造成的当前位移幅度518和/或预计位移幅度520。校正因子320然后可以被确定，并且配置成减轻当前位移幅度518/预计位移幅度520对风力涡轮100的操作的影响。
85.如特别地在图5中描绘的，在实施例中，控制器200可以配置成接收描述影响风力涡轮100的风的环境数据424(例如，当前环境观察结果524)。环境数据424可以包括风向和风幅度(例如，风速)。如在528描绘的，基于环境数据424，控制器200可以确定风相对于热梯度302的最大峰值318的位置(例如，周向位置436)的取向。
86.如在530描绘的，控制器200可以确定风对位移幅度316的影响。具体地，在实施例中，控制器200可以确定由热膨胀造成的、对参考点308的位移306的位移幅度316的影响。换而言之，控制器200可以例如确定风向和幅度导致如可能仅仅可归因于热膨胀的、位移幅度316相对于这样的位移幅度316的增大还是减小。
87.继确定风对位移幅度316的影响之后，在实施例中，控制器200可以生成经修改校正因子532。经修改校正因子532可以减轻/消除风对位移幅度316的影响，使得可归因于热膨胀的位移幅度314的真值因此可以由系统300校正。
88.为了生成设定点322，在实施例中，控制器200可以诸如从(多个)操作传感器158接收操作数据344。操作数据344可以指示参考点308的位移向量346。位移向量346可以包括幅度分量和方向分量，幅度分量和方向分量可以可归因于由于太阳加热而导致的热膨胀、影响风力涡轮100的风、风力涡轮100的操作和/或其组合。照此，位移向量346可以表示参考点308的表观位移。例如，在实施例中，位移向量346可以对应于从(多个)操作传感器158接收的位置数据和/或加速度数据。
89.如在348描绘的，在实施例中，控制器200可以使位移向量346和经修改校正因子532组合以生成位移变量350。位移变量350可以指示塔架102对除了太阳加热之外的因素的响应。例如，位移变量350可以指示风力涡轮100对风的响应。换而言之，通过将经修改校正因子532应用于位移向量346，太阳加热对参考点308的感知位移的影响可以被减轻/消除，并且经修改位移向量346然后可以指示风力涡轮100对盛行风的响应。
90.应当意识到，在实施例中，位移变量350可以是控制输入，风力涡轮100的控制可以部分地基于该控制输入，以便在对于盛行风/电网条件的最佳设定点处建立风力涡轮100。因此，如在352描绘的，在实施例中，控制器200可以至少部分地基于位移变量而确定对于风力涡轮100的构件160的设定点322。换而言之，利用位移变量350可以促进基于参考点308的位移的控制决策，而控制决策不受由于太阳加热而导致的位移幅度314影响。
91.仍然特别地参考图5，在实施例中，为了生成对于构件160的设定点322，控制器200可以确定对于参考点308的所指示的三轴线坐标354。三轴线坐标354可以例如对应于从(多
个)操作传感器158接收的位置数据。所指示的三轴线坐标354可以表示参考点308响应于太阳加热、风和/或风力涡轮100的操作的经移位位置。
92.应当意识到，所指示的三轴线坐标354可能未准确地反映风力涡轮100的操作与对于给定风况的最佳设定点的偏差度。例如，在所指示的三轴线坐标354可以包括由太阳加热造成的位移幅度316和由风(或响应于风的操作)造成的位移幅度的范围内，所指示的三轴线坐标354可以对应于风力涡轮100上的推力水平，该推力水平不同于真正地施加于风力涡轮100上的推力。因而，基于所指示的三轴线坐标354而控制风力涡轮100可能例如导致生成比将在其它情况下对于给定风况而可能生成的功率或可能使风力涡轮100的构件160过载的功率更小的功率。
93.鉴于上文，为了促进响应于盛行风而对风力涡轮100的控制，在实施例中，控制器200可以确定对于参考点308的受风影响的三轴线坐标356。受风影响的三轴线坐标356可以基于所指示的三轴线坐标354和校正因子320。照此，受风影响的三轴线坐标356可以在不存在可归因于太阳加热的位移幅度314的情况下指示由于风和/或风力涡轮100响应于风的操作而导致的参考点308的位移。换而言之，受风影响的三轴线坐标356可以指示将作为控制输入利用的风力涡轮100的位移，该控制输入用于在对于给定风况的最佳设定点处建立风力涡轮100。因此，如在358描绘的，控制器200可以至少部分地基于受风影响的三轴线坐标356而确定对于风力涡轮100的构件160的设定点322。
94.参考图12，图示了用于控制风场152的多个风力涡轮162的方法600的一个实施例的流程图。多个风力涡轮162可以包括指定涡轮174，涡轮174具有安装于塔架102顶上的机舱106。方法600可以使用例如在上文中参考图4-11而讨论的系统300来实施。图12描绘出于图示和讨论的目的而按特定顺序实行的步骤。使用本文中所提供的公开内容，本领域普通技术人员将理解，在不脱离本公开的范围的情况下，方法600的各种步骤或本文中所公开的其它方法中的任何能够以各种方式被调整、修改、重排、同时地实行或修改。
95.如在(602)示出的，方法600可以包括经由控制器确定对于给定太阳位置的、由于太阳加热而导致的指定涡轮的塔架的热梯度。如在(604)示出的，方法600可以包括经由控制器确定由塔架的部分的热膨胀造成的、指定涡轮的参考点自标称位置起的位移。位移可以包括位移幅度和位移方向。位移方向可以沿与塔架上的热梯度的最大峰值的位置相反的径向方向。如在(606)示出的，方法600可以包括经由控制器确定与位移对应的校正因子。校正因子可以配置成减轻对由塔架的部分的热膨胀造成的位移的影响。另外，如在(608)示出的，方法600可以包括经由控制器在多个风力涡轮中的每个额外的风力涡轮处实施校正因子。而且，如在(610)示出的，方法600可以包括经由控制器至少部分地基于校正因子而确定对于多个风力涡轮中的每个风力涡轮的构件的设定点。而且，如在(612)示出的，方法600可以包括至少部分地基于设定点而建立多个风力涡轮中的每个风力涡轮的操作状态。
96.此外，熟练技术人员将认识到来自不同实施例的各种特征的可互换性。类似地，能够由本领域普通技术人员对所描述的各种方法步骤和特征以及对于各自的这样的方法和特征的其它已知的等同体进行混合和匹配，以根据本公开的原理而构建额外的系统和技术。当然，将理解，不一定可以根据任何特定实施例而实现上文中所描述的所有的这样的目标或优点。因而，例如，本领域技术人员将认识到，本文中所描述的系统和技术可以以如下的方式体现或实行：实现或优化如本文中所教导的一个优点或一组优点，但不一定实现如
可以在本文中教导或提出的其它目标或优点。
97.本书面描述使用示例来公开本发明(包括最佳模式)，并且还使本领域中的任何技术人员能够实践本发明(包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何并入的方法)。本发明的可专利性范围由权利要求书定义，并且可以包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例包括不异于权利要求书的字面语言的结构元件，或如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质性差异的等同结构元件，则这样的其它示例旨在处于权利要求书的范围内。
98.本发明的另外的方面由以下的条款的主题提供：条款1. 一种用于控制风力涡轮的方法，风力涡轮具有安装于塔架顶上的机舱，该方法包括：经由控制器确定对于给定太阳位置的、由于太阳加热而导致的塔架的热梯度；经由控制器确定由塔架的部分的热膨胀造成的、风力涡轮的参考点的自标称位置起的位移，位移包括位移幅度和位移方向，位移方向沿与塔架上的热梯度的最大峰值的位置相反的径向方向；经由控制器确定与位移对应的校正因子，其中，校正因子配置成减轻由塔架的部分的热膨胀造成的位移的影响；经由控制器至少部分地基于校正因子而生成对于风力涡轮的构件的设定点；以及至少部分地基于设定点而建立风力涡轮的操作状态。
99.条款2. 条款1的方法，其中，确定参考点的位移进一步包括：经由控制器确定如由热梯度指示的、在塔架的遮蔽面与塔架的暴露面之间的温度差；以及经由控制器基于塔架材料的热膨胀系数和温度差而确定在暴露面的高度上的增大，其中，位移幅度至少部分地基于高度上的增大。
100.条款3. 任何前述条款的方法，其中，塔架包括竖直地布置的多个塔架节段，并且其中，确定暴露面的高度上的增大进一步包括：经由控制器确定对于多个塔架节段中的每个塔架节段的温度差；经由控制器确定多个塔架节段中的每个塔架节段的暴露面的高度上的增大；以及经由控制器使多个塔架节段中的每个塔架节段的暴露面的高度上的增大组合，以确定在暴露面的高度上的增大。
101.条款4. 任何前述条款的方法，其中，风力涡轮进一步包括围绕风力涡轮的竖直轴线周向地分布并且操作性地耦合到塔架的多个温度传感器，并且其中，确定热梯度进一步包括：经由控制器从多个温度传感器接收多个温度指示，其中，多个温度指示对应于每个温度传感器位置处的塔架温度。
102.条款5. 任何前述条款的方法，其中，多个温度传感器的第一部分可操作地耦合到遮蔽面，并且多个温度传感器的第二部分可操作地耦合到暴露面，并且其中，确定温度差进一步包括：经由控制器基于在给定时刻来自多个温度传感器的第一部分的每个温度传感器的温度指示的平均值而确定遮蔽面温度；经由控制器确定在给定时刻多个温度传感器的第二部分的最高温度指示；经由控制器至少部分地基于最高温度指示而确定暴露面温度，其中，暴露面温度对应于最高温度指示的指定百分比，使得暴露面温度低于或等于最高温度指示；以及经由控制器从暴露面温度减去遮蔽面温度，以确定塔架的遮蔽面与塔架的暴露面之间的温度差。
103.条款6. 任何前述条款的方法，其中，确定热梯度进一步包括：经由控制器基于来自多个温度传感器的多个温度指示而确定热梯度作为周向热梯度。
104.条款7. 任何前述条款的方法，其中，确定温度差进一步包括：经由控制器在多个
采样间隔接收多个历史环境观察结果，其中，多个采样间隔指示日期和一天中的时间；经由控制器在多个采样间隔确定多个历史环境观察结果与对于塔架的多个历史温度指示的环境-塔架温度相关性；以及经由控制器基于在当前日期和时间的环境-塔架温度相关性和环境观察结果而确定温度差。
105.条款8. 任何前述条款的方法，其中，确定位移方向进一步包括：经由控制器确定对于给定太阳位置的、太阳相对于风力涡轮的方位角；以及经由控制器至少部分地基于太阳的方位角而确定热梯度。
106.条款9. 任何前述条款的方法，其中，确定热梯度进一步包括：确定对于给定太阳位置的、在地平线上方的太阳相对于风力涡轮的仰角；经由控制器至少部分地基于仰角而确定对于热梯度的方位偏移，其中，方位偏移对应于太阳的方位角与塔架上的热梯度的最大峰值的位置的方位角之间的角度差；以及经由控制器基于方位偏移而定位热梯度的最大峰值的周向位置。
107.条款10. 任何前述条款的方法，其中，确定方位偏移进一步包括：经由控制器接收塔架材料的热性质的指示；以及经由控制器至少部分地基于塔架材料的热性质而确定对于热梯度的方位偏移。
108.条款11. 任何前述条款的方法，其中，确定校正因子进一步包括：经由控制器在多个采样间隔接收太阳的多个历史位置观察结果；经由控制器在历史位置观察结果中的每个下确定塔架的热梯度；经由控制器在历史位置观察结果中的每个下确定在多个历史位置观察结果与塔架上的热梯度的最大峰值的位置之间的太阳-梯度相关性；经由控制器确定在太阳位于当前位置或预计位置之一中时如由太阳-梯度相关性指示的热梯度的最大峰值的位置；经由控制器基于当前太阳位置或预计太阳位置之一而确定参考点的位移；以及经由控制器至少部分地基于对于当前太阳位置或预计太阳位置之一的参考点的位移而确定校正因子。
109.条款12. 任何前述条款的方法，其中，确定校正因子进一步包括：经由控制器在多个采样间隔接收多个历史环境观察结果；经由控制器在多个采样间隔确定在多个历史环境观察结果与对于塔架的对应的多个历史温度指示之间的环境-塔架温度相关性；经由控制器基于环境-塔架温度相关性和当前环境观察结果或预报环境条件之一而确定温度差；经由控制器基于在当前环境观察结果或预报环境条件之一下的温度差而确定当前位移幅度或预计位移幅度之一；以及经由控制器至少部分地基于当前位移幅度或预计位移幅度之一而确定校正因子。
110.条款13. 任何前述条款的方法，其中，生成对于风力涡轮的构件的设定点进一步包括：经由控制器接收描述影响风力涡轮的风的环境数据，其中，环境数据包括风向和风幅度；经由控制器确定风相对于热梯度的最大峰值的取向；经由控制器确定风对由热膨胀造成的参考点的位移的位移幅度的影响；经由控制器至少部分地基于风对位移幅度的影响而生成经修改校正因子；经由控制器接收指示参考点的位移向量的操作数据；经由控制器使位移向量和经修改校正因子组合，以生成位移变量，其中，位移变量指示风力涡轮对风的响应；以及经由控制器至少部分地基于位移变量而确定对于风力涡轮的构件的设定点。
111.条款14. 任何前述条款的方法，其中，生成对于风力涡轮的构件的设定点进一步包括：经由控制器确定对于参考点的所指示的三轴线坐标；经由控制器基于所指示的三轴
线坐标和校正因子而确定对于参考点的受风影响的三轴线坐标；以及经由控制器至少部分地基于受风影响的三轴线坐标而确定对于风力涡轮的构件的设定点。
112.条款15. 一种用于控制风场的多个风力涡轮的方法，多个风力涡轮包括具有安装于塔架顶上的机舱的指定涡轮，该方法包括：经由控制器确定对于给定太阳位置的、由于太阳加热而导致的指定涡轮的塔架的热梯度；经由控制器确定由塔架的部分的热膨胀造成的、指定涡轮的参考点自标称位置起的位移，位移包括位移幅度和位移方向，位移方向沿与塔架上的热梯度的最大峰值的位置相反的径向方向；经由控制器确定与位移对应的校正因子，其中，校正因子配置成减轻由塔架的部分的热膨胀造成的位移的影响；经由控制器在多个风力涡轮中的每个额外的风力涡轮处实施校正因子；经由控制器至少部分地基于校正因子而确定对于多个风力涡轮中的每个风力涡轮的构件的设定点；以及至少部分地基于设定点而建立多个风力涡轮中的每个风力涡轮的操作状态。
113.条款16. 任何前述条款的方法，其中，指定涡轮的塔架包括竖直地布置的多个塔架节段，其中，确定参考点的位移进一步包括：经由控制器确定如由热梯度指示的、在塔架的遮蔽面与塔架的暴露面之间的温度差；经由控制器确定对于多个塔架节段中的每个塔架节段的温度差；经由控制器基于塔架材料的热膨胀系数和温度差而确定在多个塔架节段中的每个塔架节段的暴露面的高度上的增大；以及经由控制器使多个塔架节段中的每个塔架节段的暴露面的高度上的增大组合，以确定暴露面的高度上的增大，其中，位移幅度至少部分地基于高度上的增大。
114.条款17. 任何前述条款的方法，其中，确定位移方向进一步包括：经由控制器确定对于给定太阳位置的、太阳相对于指定涡轮的方位角；确定对于给定太阳位置的、在地平线上方的太阳相对于指定涡轮的仰角；经由控制器接收塔架材料的热性质的指示；经由控制器至少部分地基于仰角和热性质而确定对于热梯度的方位偏移，方位偏移对应于太阳的方位角与塔架上的热梯度的最大峰值的位置的方位角之间的角度差；以及经由控制器基于方位偏移而定位热梯度的最大峰值的周向位置。
115.条款18. 一种用于控制风力涡轮的系统，该系统包括：塔架，其包括竖直地布置的多个塔架节段；机舱，其安装于塔架顶上；以及控制器，控制器包括配置成实行多个操作的至少一个处理器，多个操作包括：确定对于给定太阳位置的、由于太阳加热而导致的塔架的热梯度，确定由塔架的部分的热膨胀造成的、风力涡轮的参考点的自标称位置起的位移，位移包括位移幅度和位移方向，位移方向沿与塔架上的热梯度的最大峰值的位置相反的径向方向，确定与位移对应的校正因子，其中，校正因子配置成减轻由塔架的部分的热膨胀造成的位移的影响，至少部分地基于校正因子而生成对于风力涡轮的构件的设定点，以及至少部分地基于设定点而建立风力涡轮的操作状态。
116.条款19. 任何前述条款的系统，其中，确定参考点的位移进一步包括：确定如由热梯度指示的、在塔架的遮蔽面与塔架的暴露面之间的温度差；以及确定对于多个塔架节段中的每个塔架节段的温度差；基于塔架材料的热膨胀系数和温度差而确定多个塔架节段中的每个塔架节段的暴露面的高度上的增大；以及使多个塔架节段中的每个塔架节段的暴露面的高度上的增大组合，以确定暴露面的高度上的增大，其中，位移幅度至少部分地基于高度上的增大。
117.条款20. 任何前述条款的系统，其中，确定位移方向进一步包括：确定对于给定太
阳位置的、太阳相对于风力涡轮的方位角；确定对于给定太阳位置的、在地平线上方的太阳相对于风力涡轮的仰角；接收塔架材料的热性质的指示；至少部分地基于仰角而确定对于热梯度的方位偏移，其中，方位偏移对应于太阳的方位角与塔架上的热梯度的最大峰值的位置的方位角之间的角度差；以及基于方位偏移而定位热梯度的最大峰值的周向位置。