專利名稱:偏航誤差角獲得方法及偏航控制方法/裝置和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù),尤其涉及一種風(fēng)機(jī)固有偏航誤差角獲得方法、偏航控制方法、裝置及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。
背景技術(shù):
現(xiàn)在大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)安裝過(guò)程中,由于裝配工藝的限制以及高空作業(yè)的困難,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)艙初始位置與風(fēng)向標(biāo)初始位置的精確標(biāo)定在實(shí)際操作中存在困難。目前在風(fēng)電場(chǎng)安裝機(jī)組時(shí)調(diào)試人員一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)采用目測(cè)來(lái)進(jìn)行風(fēng)向標(biāo)初始位置的標(biāo)定,這導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)艙初始位置與風(fēng)向標(biāo)初始位置存在固有偏差。此外,由于目前風(fēng)電場(chǎng)使用的風(fēng)向標(biāo)大多數(shù)為機(jī)械式風(fēng)速風(fēng)向儀,其長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生機(jī)械磨損且在寒冷環(huán)境下運(yùn)行時(shí)會(huì)結(jié)冰,這都會(huì)對(duì)偏航角的測(cè)量造成影響,因此即使在風(fēng)電場(chǎng)安裝機(jī)組時(shí)可以精確標(biāo)定風(fēng)向標(biāo)與風(fēng)機(jī)機(jī)艙的初始位置,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航角的測(cè)量也會(huì)存在測(cè)量偏差。由于上述固有偏差和測(cè)量偏差的存在,使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航角的測(cè)量不夠準(zhǔn)確,這會(huì)使得風(fēng)機(jī)的偏航控制不準(zhǔn)確,因而風(fēng)機(jī)機(jī)艙不能正對(duì)風(fēng)向,而是存在一定偏差,這降低了風(fēng)能的利用率,使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率降低,造成風(fēng)機(jī)功率和發(fā)電量得下降。目前,由于由上述固有偏差和測(cè)量偏差造成的固有偏誤差角較小,且傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)功率較小,因而上述固有偏航誤差角對(duì)傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)的影響較小,因此風(fēng)機(jī)制造商在制造傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)時(shí)并沒(méi)有重視固有偏航誤差角對(duì)風(fēng)機(jī)的影響,更沒(méi)有進(jìn)行充分的研究和修正。但是,隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量的不斷增大,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組固有偏航誤差角導(dǎo)致的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率損失不斷增大, 這大大降低了風(fēng)機(jī)的發(fā)電量;加之風(fēng)力發(fā)電設(shè)備制造行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈,風(fēng)力發(fā)電運(yùn)營(yíng)廠商對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電效率的要求也越來(lái)越高,因而迫切需要一種可以減小上述固有偏航誤差角造成的功率損失提高風(fēng)機(jī)發(fā)電效率和發(fā)電量的方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明致力于解決由于上述固有偏航誤差角造成風(fēng)機(jī)發(fā)電效率降低的問(wèn)題。為解決上述問(wèn)題,本發(fā)明提供了一種獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組固有偏航誤差角的方法,其可以獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組固有偏航誤差角,從而可在偏航過(guò)程中根據(jù)該固有偏航誤差角對(duì)偏航角進(jìn)行修正,以減小甚至消除固有偏航誤差角對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航的影響,使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航較準(zhǔn)確,從而可以保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組始終正對(duì)風(fēng)向,提高發(fā)電效率。為解決上述問(wèn)題,本發(fā)明還提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制方法,其應(yīng)用上述固有偏航誤差角獲得方法獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的固有偏航誤差角,并在偏航控制中根據(jù)該固有偏航誤差角對(duì)偏航角度進(jìn)行修正,從而可使得偏航控制較準(zhǔn)確,從而提高了風(fēng)能利用率, 以及發(fā)電效率和發(fā)電量。為解決上述問(wèn)題,本發(fā)明還提供了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制裝置,應(yīng)用該偏航控制裝置可提高風(fēng)能利用率,以及風(fēng)機(jī)發(fā)電效率和發(fā)電量。
為解決上述問(wèn)題,本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用上述偏航控制方法和/或上述偏航控制裝置的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,其具有較高的發(fā)電效率和發(fā)電量。為此,本發(fā)明提供了一種獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組固有偏航誤差角的方法,其包括下述步驟1)根據(jù)所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航角的理論值和檢測(cè)值,獲得所述固有偏航誤差角的絕對(duì)值;幻判斷所述固有偏航誤差角的正負(fù),以獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組固有偏航誤差角的數(shù)值。其中,所述步驟1)具體包括下述步驟獲得所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航角的理論值; 獲得所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航角的檢測(cè)值;根據(jù)所述偏航角的理論值和檢測(cè)值獲得所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)固有偏航誤差角的絕對(duì)值。其中,所述獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航角的理論值的步驟具體包括檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)當(dāng)前功率P1 ;檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)所處環(huán)境的當(dāng)前風(fēng)速,并根據(jù)該風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)速功率關(guān)系,獲得當(dāng)前風(fēng)速下風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航角為零時(shí)的輸出功率Ptl;根據(jù) P1和Ptl獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航角理論值。其中,所述步驟幻具體包括下述步驟21)將步驟1)獲得的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航角檢測(cè)值和固有偏航誤差角的絕對(duì)值分別作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的第一偏航角和第一偏航誤差角;2 將所述第一偏航誤差角加至所述第一偏航角以對(duì)第一偏航角進(jìn)行修正,并根據(jù)修正后的結(jié)果對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行偏航控制;2 重新獲得當(dāng)前偏航角的理論值和檢測(cè)值, 基于所述理論值和檢測(cè)值重新獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組當(dāng)前固有偏航誤差角的絕對(duì)值,并將其作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的第二偏航誤差角;24)判斷所述第一偏航誤差角和第二偏航誤差角的大小,若所述第一偏航誤差角小于所述第二偏航誤差角,則所述固有偏航誤差角為正;若所述第一固有偏航誤差角大于所述第二固有偏航誤差角,則所述固有偏航誤差角為負(fù),從而獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組固有偏航誤差角的數(shù)值。其中,所述步驟2、還包括下述步驟判斷所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航角的理論值是否小于等于設(shè)定值,若是,則在步驟24)獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組固有偏航誤差角的數(shù)值后直接結(jié)束;反之,則在步驟24)獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組固有偏航誤差角的數(shù)值后,根據(jù)當(dāng)前獲得的固有偏航誤差角及當(dāng)前偏航角進(jìn)行偏航控制,而后轉(zhuǎn)到步驟1),并重新執(zhí)行步驟1)至步驟2), 直到所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航角的理論值小于等于設(shè)定值。為此,本發(fā)明還提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制方法,其包括下述步驟10)檢測(cè)所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組當(dāng)前機(jī)艙所處位置及當(dāng)前偏航角;20)根據(jù)固有偏航誤差角對(duì)所述檢測(cè)的當(dāng)前偏航角進(jìn)行修正,并根據(jù)修正后的結(jié)果對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行偏航控制,其中,所述固有偏航誤差角基于本發(fā)明提供的上述獲得固有偏航誤差角的方法而獲得。為此,本發(fā)明還提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制裝置,其包括檢測(cè)單元,用于獲得所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組當(dāng)前航向、功率及所處環(huán)境的風(fēng)速、風(fēng)向;數(shù)據(jù)處理及控制單元,用于根據(jù)所述檢測(cè)單元的檢測(cè)數(shù)據(jù)獲得所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組當(dāng)前偏航角檢測(cè)值及固有偏航誤差角的數(shù)值,以用所述固有偏航誤差角對(duì)當(dāng)前偏航角進(jìn)行修正,并根據(jù)修正的結(jié)果對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行偏航控制。其中,所述檢測(cè)單元包括風(fēng)向傳感器,用于獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所處環(huán)境的當(dāng)前風(fēng)速,并將其傳輸至數(shù)據(jù)處理及控制單元;航向傳感器,用于獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)艙當(dāng)前所處位置,并將其傳輸至數(shù)據(jù)處理及控制單元;風(fēng)速傳感器,用于獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所處環(huán)境的當(dāng)前風(fēng)速,并將其傳輸至數(shù)據(jù)處理及控制單元;功率檢測(cè)模塊,用于獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的當(dāng)前功率P1,并將其傳輸至數(shù)據(jù)處理及控制單元。其中,所述數(shù)據(jù)處理及控制單元包括偏航角測(cè)量值獲得模塊,用于根據(jù)來(lái)自所述風(fēng)向傳感器的風(fēng)向及來(lái)自所述航向傳感器的機(jī)艙當(dāng)前位置而獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組當(dāng)前偏航角的測(cè)量值;理想功率獲得模塊,用于根據(jù)風(fēng)速功率關(guān)系及來(lái)自所述風(fēng)速傳感器的風(fēng)速獲得當(dāng)前風(fēng)速下偏航角為零時(shí)的功率Ptl偏航角理論值獲得模塊,用于根據(jù)來(lái)自所述理想功率獲得模塊的功率Ptl及來(lái)自所述功率檢測(cè)模塊的當(dāng)前功率P1而獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航角的理論值;固有偏航誤差角絕對(duì)值獲得模塊,用于根據(jù)所述偏航角的理論值和檢測(cè)值而獲得固有偏航誤差角的絕對(duì)值。其中,所述數(shù)據(jù)處理及控制單元還包括數(shù)據(jù)分析模塊,用于判斷所述固有偏航誤差角的正負(fù),以獲得所述固有偏航誤差角的數(shù)值;控制模塊,用于根據(jù)修正后的偏航角對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行偏航控制;其中,所述控制模塊將來(lái)自所述固有偏航誤差角絕對(duì)值獲得模塊的固有偏航誤差角絕對(duì)值加至當(dāng)前偏航角的檢測(cè)值而對(duì)當(dāng)前偏航角進(jìn)行修正、并根據(jù)修正后的結(jié)果進(jìn)行偏航控制,而后所述控制模塊向所述固有偏航誤差角絕對(duì)值獲得模塊發(fā)送重新獲得固有偏航誤差角絕對(duì)值的指示,所述固有偏航誤差角絕對(duì)值獲得模塊重新獲得固有偏航誤差角絕對(duì)值,并將所述重新獲得的固有偏航誤差角絕對(duì)值傳輸至所述數(shù)據(jù)分析模塊,所述數(shù)據(jù)分析模塊比較首次獲得的固有偏航誤差角絕對(duì)值與重新獲得的固有偏航誤差角絕對(duì)值的大小,若所述首次獲得的固有偏航誤差角絕對(duì)值小于所述重新獲得的固有偏航誤差角絕對(duì)值,則所述數(shù)據(jù)分析模塊判定所述首次獲得的固有偏航誤差角為正;若所述首次獲得的固有偏航誤差角絕對(duì)值大于所述重新獲得的固有偏航誤差角絕對(duì)值,則所述數(shù)據(jù)分析模塊判定所述首次獲得的固有偏航誤差角為負(fù)。其中,所述數(shù)據(jù)分析模塊還用于在判斷所述固有偏航誤差角正負(fù)之前判斷所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航角理論值是否小于等于設(shè)定值,若是,則在判斷所述固有偏航誤差角的正負(fù)而獲得所述固有偏航誤差角的數(shù)值;反之,則在判斷所述固有偏航誤差角的正負(fù)而獲得所述固有偏航誤差角的數(shù)值后,將該固有偏航誤差角的數(shù)值傳輸至所述控制模塊;所述控制模塊根據(jù)所述固有偏航誤差角的數(shù)值修正當(dāng)前偏航角并進(jìn)行偏航控制, 而后向所述偏航角理論值獲得模塊發(fā)送重新獲得所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航角理論值的指示;所述偏航角理論值獲得模塊重新獲得所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航角理論值,并將該重新獲得偏航角理論值傳輸至所述數(shù)據(jù)分析模塊;所述數(shù)據(jù)分析模塊判斷所述重新獲得的偏航角理論值是否小于等于設(shè)定值。其中,所述首次獲得的固有偏航誤差角絕對(duì)值指在固有偏航誤差角獲得過(guò)程中, 在未獲得固有偏航誤差角的數(shù)值之前所述固有偏航誤差角絕對(duì)值獲得模塊第一次獲得的固有偏航誤差角的絕對(duì)值,且當(dāng)獲得固有偏航誤差角的數(shù)值后,重新設(shè)定所述首次獲得的固有偏航誤差角絕對(duì)值。其中,所述偏航控制裝置還包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元,用于存儲(chǔ)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制過(guò)程所獲得的數(shù)據(jù)及相關(guān)數(shù)據(jù)。此外,本發(fā)明還提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,其應(yīng)用本發(fā)明提供的上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制方法進(jìn)行偏航控制,以提高其發(fā)電效率。
此外,本發(fā)明還提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,其包括本發(fā)明提供的上述用以進(jìn)行偏航控制以提高其發(fā)電效率的偏航控制裝置。本發(fā)明具有下述有益效果采用本發(fā)明提供的獲得固有偏航誤差角的方法可以獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組固有偏航誤差角,從而可在偏航過(guò)程中進(jìn)行誤差控制,以減小甚至消除固有偏航誤差角對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航的影響,使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制較準(zhǔn)確,從而可以保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組始終正對(duì)風(fēng)向,提高發(fā)電效率。本發(fā)明提供的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制方法應(yīng)用上述獲得固有偏航誤差角的方法獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的固有偏航誤差角,并在偏航控制中根據(jù)該固有偏航誤差角對(duì)偏航角度進(jìn)行修正,從而可使得偏航控制較準(zhǔn)確,從而提高了風(fēng)能利用率,以及發(fā)電效率和發(fā)電量。本發(fā)明提供的固有偏航控制裝置,及應(yīng)用上述偏航控制方法和/或裝置的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,具有同樣的優(yōu)點(diǎn)。
圖1為本發(fā)明提供的風(fēng)力發(fā)電機(jī)固有偏航誤差角獲得方法一具體實(shí)施例的流程圖;圖2為本發(fā)明提供的風(fēng)機(jī)固有偏航誤差角絕對(duì)值獲得方法的流程圖;圖3為本發(fā)明提供的風(fēng)機(jī)固有偏航誤差角正負(fù)判定方法流程圖;圖4為本法發(fā)明提供的風(fēng)力發(fā)電機(jī)固有偏航誤差角獲得方法另一具體實(shí)施例的流程圖;圖5為本發(fā)明提供的風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航控制方法一具體實(shí)施例的流程圖;圖6為本發(fā)明提供的風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;圖7為本發(fā)明提供的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與常規(guī)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率對(duì)比圖。
具體實(shí)施例方式為使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案,下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)固有偏航誤差角的方法、風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航控制方法、偏航控制裝置及應(yīng)用上述方法和/或裝置的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行詳細(xì)描述。請(qǐng)參閱圖1,為本發(fā)明提供的固有偏航誤差角測(cè)量方法一具體實(shí)施例的流程示意圖。如圖1所示,本實(shí)施例中,該風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航控制方法包括下述步驟1)根據(jù)所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的理論值和檢測(cè)值,獲得所述固有偏航誤差角的絕對(duì)值;幻判斷所述固有偏航誤差角的正負(fù),以獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組固有偏航誤差角,以獲得所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組固有偏航誤差角的數(shù)值。其中,在步驟1)中通過(guò)比較風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航角的理論值θ err all和檢測(cè)值θ err_det 來(lái)獲得,具體為根據(jù)公式I 0err_all-| θ errjet H來(lái)計(jì)算風(fēng)力發(fā)電機(jī)固有偏航誤差角的絕對(duì)值inte。具體實(shí)施過(guò)程請(qǐng)參閱圖2:在步驟11)中讀入由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)量的風(fēng)速V、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率P1、以及偏航角檢測(cè)值,然后在步驟12)中利用存儲(chǔ)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)內(nèi)的風(fēng)速功率關(guān)系獲得當(dāng)前風(fēng)速V對(duì)應(yīng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航角為零時(shí)的輸出功率Ptl ;然后在步驟13)中根據(jù)公式θ err_all = Brccos(P1ZP0)來(lái)計(jì)算風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航角的理論值all,最后在步驟14)中根據(jù)公式inhe= I 0err all- Θ err_det II,即可求得風(fēng)力發(fā)電機(jī)的固有偏航誤差角inte。在步驟1)中獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的固有偏航誤差角絕對(duì)值后,在步驟2)中判斷所述固有偏航誤差角的正負(fù),具體實(shí)施過(guò)程請(qǐng)參閱圖3,在步驟21)中,將步驟1)中獲得偏航角all和固有偏航誤差角—作為第一偏航角θ all—工和第一固有偏航誤差角
――i ;然后在步驟22)中根據(jù)第一偏航角all—工和第一固有偏航誤差角――1進(jìn)行偏航控制,即將第一偏航誤差角Gm inte lW至第一偏航角檢測(cè)值i對(duì)至第一偏航角檢測(cè)值進(jìn)行修正,然后根據(jù)修正后的結(jié)果進(jìn)行偏航控制,并延時(shí)設(shè)定時(shí)間,待偏航穩(wěn)定后,在步驟2 中重新獲得第二偏航角all—2和第二固有偏航誤差角Om inte2,并在步驟 24)中比較第一固有偏航誤差角――工和第二固有偏航誤差角all—2,如果inhe—i 小于2則固有偏航誤差角――工即,inhe為正,反之則為負(fù)。其中,第二偏航角all—2和第二固有偏航誤差角Qm inte 2的獲得方法同步驟ι)中的方法相同;所述設(shè)定時(shí)間一般采用10分鐘至15分鐘,當(dāng)然也可根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整。請(qǐng)參閱圖4,為本發(fā)明提供的固有偏航誤差角測(cè)量方法另一具體實(shí)施例的流程示意圖。與前述實(shí)施例不同的是,在該實(shí)施例中增加一個(gè)判斷步驟,用于判斷在步驟1)中獲得的偏航角理論值Θ e all是否小于設(shè)定值,該設(shè)定值為10°到15°之間的任意值,并且優(yōu)選地選用10°作為該設(shè)定值。其具體實(shí)施過(guò)程為首先,獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航角理論值
all和固有偏航誤差角inhe;然后判斷所述偏航角理論值all是否小于設(shè)定值; 如果小于,則繼續(xù)判斷所述固有偏航誤差角的正負(fù),以獲得所述固有偏航誤差角θ err_inhe的數(shù)值,其過(guò)程同前述相同,在此不再贅述,反之則在經(jīng)過(guò)固有偏航誤差角正負(fù)判定步驟后, 根據(jù)所述固有偏航誤差角的數(shù)值對(duì)偏航角檢測(cè)值進(jìn)行修正,并根據(jù)修正后的結(jié)果進(jìn)行偏航控制,然后轉(zhuǎn)至步驟1,重復(fù)該過(guò)程直到所述偏航角理論值θ err_all小于設(shè)定值為止。作為本發(fā)明的另一種技術(shù)方案,本發(fā)明提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制方法, 請(qǐng)參閱圖5,為本發(fā)明提供的風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航控制方法一具體實(shí)施例的流程圖。在本實(shí)施例中,該偏航控制方法包括下述步驟10)檢測(cè)所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組當(dāng)前機(jī)艙所處位置及當(dāng)前偏航角;20)根據(jù)固有偏航誤差角對(duì)所述檢測(cè)的當(dāng)前偏航角進(jìn)行修正,并根據(jù)修正后的結(jié)果對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行偏航控制,具體地,以所述當(dāng)前偏航角θ err_det減去固有偏航誤差角 θ err_inhe的數(shù)值(即,帶有符號(hào)的固有偏航誤差角θ err_inhe)所獲得的值為依據(jù)進(jìn)行偏航控制,從而降低甚至消除所述固有偏航誤差角對(duì)偏航的影響,使風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航控制較準(zhǔn)確, 從而使風(fēng)力發(fā)電機(jī)可最大程度地利用風(fēng)能,提高發(fā)電效率,增加發(fā)電量。其中,所述固有偏航誤差角基于本發(fā)明提供的上述獲得固有偏航誤差角的方法而獲得,其可通過(guò)本發(fā)明提供的上述方法預(yù)先獲得,并將其存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元,當(dāng)需要進(jìn)行偏航控制時(shí),只需調(diào)用該固有偏航誤差角即可;或者在每次偏航控制時(shí),首先根據(jù)所述方法獲得所述固有偏航誤差角,然后再根據(jù)所述固有偏航誤差角及當(dāng)前偏航角進(jìn)行偏航控制。需要說(shuō)明的是,當(dāng)根據(jù)本發(fā)明提供的上述獲得固有偏航誤差角的方法預(yù)先獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組固有偏航誤差角時(shí),每次偏航控制均以該固有偏航誤差角為準(zhǔn)進(jìn)行修正,每次偏航只需調(diào)用該固有偏航誤差角對(duì)當(dāng)前偏航角進(jìn)行修正即可,并且在實(shí)際應(yīng)用中由于經(jīng)過(guò)一定時(shí)間運(yùn)行后,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的固有偏航誤差角可能發(fā)生變化,因此,在實(shí)際應(yīng)用中,每隔一定時(shí)間,可采用前述方法重新獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的固有偏航誤差角,并以該重新獲得固有偏航誤差角替換當(dāng)前固有偏航誤差角。作為本發(fā)明的另一種技術(shù)方案,本發(fā)明還提供了一種偏航控制裝置,其具體結(jié)構(gòu)請(qǐng)參閱圖6。如圖6所示,該偏航控制裝置包括檢測(cè)單元100、數(shù)據(jù)處理及控制單元200和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元300。其中,檢測(cè)單元100用于獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的當(dāng)前所處環(huán)境的風(fēng)速V、風(fēng)向、當(dāng)前功率P1、以及風(fēng)機(jī)航向(即,機(jī)艙所處位置);具體地,檢測(cè)單元100包括風(fēng)向傳感器,用于獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所處環(huán)境的當(dāng)前風(fēng)速,并將其傳輸至數(shù)據(jù)處理及控制單元;航向傳感器, 用于獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)艙當(dāng)前所處位置,并將其傳輸至數(shù)據(jù)處理及控制單元;風(fēng)速傳感器,用于獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所處環(huán)境的當(dāng)前風(fēng)速,并將其傳輸至數(shù)據(jù)處理及控制單元;功率檢測(cè)模塊,用于獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的當(dāng)前功率P1,并將其傳輸至數(shù)據(jù)處理及控制單元。數(shù)據(jù)處理及控制單元200,用于根據(jù)所述檢測(cè)單元的檢測(cè)數(shù)據(jù)獲得所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組當(dāng)前偏航角檢測(cè)值及固有偏航誤差角θ m i-的數(shù)值,以用所述固有偏航誤差角inhe對(duì)當(dāng)前偏航角θ吧—-進(jìn)行修正,并根據(jù)修正的結(jié)果對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行偏航控制。具體地,數(shù)據(jù)處理及控制單元200包括偏航角測(cè)量值獲得模塊、理想功率獲得模、偏航角理論值獲得模塊、固有偏航誤差角絕對(duì)值獲得模塊、數(shù)據(jù)分析模塊和控制模塊。其中,所述偏航角測(cè)量值獲得模塊,用于根據(jù)來(lái)自所述風(fēng)向傳感器的風(fēng)向及來(lái)自所述航向傳感器的機(jī)艙當(dāng)前位置而獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組當(dāng)前偏航角的測(cè)量值Qm drt ;所述理想功率獲得模塊,用于根據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)內(nèi)的風(fēng)速功關(guān)系率及來(lái)自所述風(fēng)速傳感器的風(fēng)速ν獲得當(dāng)前風(fēng)速下偏航角為零時(shí)的功率Ptl ;所述偏航角理論值獲得模塊,用于根據(jù)來(lái)自所述理想功率獲得模塊的功率Po、來(lái)自所述功率檢測(cè)模塊的當(dāng)前功率P1及公式all = ^irccos(PyPci)而獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航角的理論值all;固有偏航誤差角絕對(duì)值獲得模塊,用于根據(jù)所述偏航角的理論值all、檢測(cè)值drt及公式
θε _311-| θ err_det Il而獲得固有偏航誤差角的絕對(duì)值;所述數(shù)據(jù)分析模塊,用于判斷所述偏航角理論值的大小和所述固有偏航誤差角θ errJnhe的正負(fù),以獲得所述固有偏航誤差角的數(shù)值;所述控制模塊,用于根據(jù)修正后的偏航角對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行偏航控制。其中,當(dāng)所述固有偏航誤差角絕對(duì)值獲得模塊獲得所述固有偏航誤差角的絕對(duì)值 θ err_inheJ后,將其傳輸至所述數(shù)據(jù)分析模塊和所述控制模塊,并指示所述控制模塊以該固有偏航誤差角絕對(duì)值修正當(dāng)前偏航角并進(jìn)行偏航控制;所述控制模塊在獲得固有偏航誤差角絕對(duì)值θ errJnheJ后將該固有偏航誤差角絕對(duì)值工加至當(dāng)前偏航角工,以對(duì)當(dāng)前偏航角drt—工進(jìn)行修正,并根據(jù)修正后的偏航角進(jìn)行偏航控制;而后所述控制模塊向所述固有偏航誤差角絕對(duì)值獲得模塊發(fā)送重新獲得所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的固有偏航誤差角絕對(duì)值θ err_inhe_2的指示;經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后,所述固有偏航誤差角絕對(duì)值獲得模塊發(fā)送重新獲得所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的固有偏航誤差角絕對(duì)值θ err inhe 2,并將該重新獲得的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的固有偏航誤差角絕對(duì)值θ err_inhe_2傳輸至所述數(shù)據(jù)分析模塊;所述數(shù)據(jù)分析模塊比較來(lái)自固有偏航誤差角絕對(duì)值值獲得模塊的θ err_inheJ與 θ err_inhe_2的大小,其中,θ errjnhej為首次獲得的固有偏航誤差角絕對(duì)值,θ errjnhe_2為重新獲得的固有偏航誤差角絕對(duì)值――2;若――i小于2,則所述數(shù)據(jù)分析模塊判定所述首次獲得的固有偏航誤差角θ err inhe工為正;若θ err inhe工大于θ err inhe 2,則所述數(shù)據(jù)分析模塊判定所述首次獲得的固有偏航誤差角θ errJnheJ為負(fù);當(dāng)所述數(shù)據(jù)分析模塊判定所述θ負(fù)后將所述固有偏航誤差角的數(shù)值(即,帶有符號(hào)的、 ——」)作為風(fēng)力
發(fā)電機(jī)組的固有偏航誤差角,將其傳輸至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元或控制模塊。其中,所述數(shù)據(jù)分析模塊還用于在判斷所述固有偏航誤差角正負(fù)之前判斷所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航角理論值θ err_all是否小于等于設(shè)定值,若是,則在判斷所述固有偏航誤差角正負(fù)而獲得所述固有偏航誤差角θ inhe的數(shù)值;反之,則在判斷所述固有偏航誤差角的正負(fù)而獲得所述固有偏航誤差角的數(shù)值后,將所述固有偏航誤差角的數(shù)值傳輸至所述控制模塊;所述控制模塊根據(jù)所述固有偏航誤差角Qm inhe的數(shù)值修正當(dāng)前偏航角并進(jìn)行偏航控制后,向所述偏航角理論值獲得模塊發(fā)送重新獲得所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航角理論值θ err_all'的指示;所述偏航角理論值獲得模塊重新獲得所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航角理論值θ err all',并將該傳輸重新獲得所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航角理論值θ err_all'至所述數(shù)據(jù)分析模塊;所述數(shù)據(jù)分析模塊判斷所述重新獲得的偏航角理論值θ all’是否小于等于設(shè)定值。其中,該設(shè)定值為10°到15°之間的任意值,并且優(yōu)選地選用10°作為該設(shè)定值。其中,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元300,用于存儲(chǔ)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)速功率關(guān)系及所述數(shù)據(jù)處理及控制單元運(yùn)行過(guò)程中獲得的各種數(shù)據(jù),其中,所述風(fēng)速功率關(guān)系可以為風(fēng)速功率曲線或風(fēng)速功率關(guān)系表。作為本發(fā)明的另一種技術(shù)方案,本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用上述偏航控制方法和/ 或偏航控制裝置的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,其可在偏航降低甚至消除所述固有偏航誤差角對(duì)偏航的影響,使風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航控制較準(zhǔn)確,從而使風(fēng)力發(fā)電機(jī)可最大程度地利用風(fēng)能,提高發(fā)電效率,增加發(fā)電量,具體效果請(qǐng)參閱圖7,其中,曲線1為采用上述偏航控制方法和/或偏航控制裝置的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率時(shí)間關(guān)系曲線,曲線2為未為采用上述偏航控制方法和/ 或偏航控制裝置的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率時(shí)間關(guān)系曲線。由圖7可知,采用上述偏航控制方法和/或偏航控制裝置后大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率輸出有較顯著提高,即,發(fā)電效率提高, 從而提高了發(fā)電量,增加了風(fēng)能利用率。可以理解的是,以上實(shí)施方式僅僅是為了說(shuō)明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式,然而本發(fā)明并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言,在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下,可以做出各種變型和改進(jìn),這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
1權(quán)利要求
1.一種獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組固有偏航誤差角的方法,其特征在于,包括下述步驟1)根據(jù)所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航角的理論值和檢測(cè)值,獲得所述固有偏航誤差角的絕對(duì)值;2)判斷所述固有偏航誤差角的正負(fù),以獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組固有偏航誤差角的數(shù)值。
2.如權(quán)利要求1所述的獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組固有偏航誤差角的方法,其特征在于,所述步驟1)具體包括下述步驟獲得所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航角的理論值;獲得所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航角的檢測(cè)值;根據(jù)所述偏航角的理論值和檢測(cè)值獲得所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)固有偏航誤差角的絕對(duì)值。
3.如權(quán)利要求2所述的獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組固有偏航誤差角的方法,其特征在于,所述獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航角的理論值的步驟具體包括檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)當(dāng)前功率P1;檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)所處環(huán)境的當(dāng)前風(fēng)速,并根據(jù)該風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)速功率關(guān)系,獲得當(dāng)前風(fēng)速下風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航角為零時(shí)的輸出功率Ptl ;根據(jù)P1和Ptl獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航角理論值。
4.如權(quán)利要求1所述的獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組固有偏航誤差角的方法,其特征在于,所述步驟2~)具體包括下述步驟21)將步驟1)獲得的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航角檢測(cè)值和固有偏航誤差角的絕對(duì)值分別作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的第一偏航角和第一偏航誤差角;22)將所述第一偏航誤差角加至所述第一偏航角以對(duì)第一偏航角進(jìn)行修正,并根據(jù)修正后的結(jié)果對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行偏航控制;23)重新獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組當(dāng)前偏航角的理論值和檢測(cè)值,并基于所述理論值和檢測(cè)值重新獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組當(dāng)前固有偏航誤差角的絕對(duì)值,并將所述重新獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組當(dāng)前固有偏航誤差角的絕對(duì)值作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的第二偏航誤差角;24)判斷所述第一偏航誤差角和第二偏航誤差角的大小,若所述第一偏航誤差角小于所述第二偏航誤差角,則所述固有偏航誤差角為正;若所述第一固有偏航誤差角大于所述第二固有偏航誤差角,則所述固有偏航誤差角為負(fù),從而獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組固有偏航誤差角的數(shù)值。
5.如權(quán)利要求1所述的獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組固有偏航誤差角的方法,其特征在于,所述步驟2、還包括下述步驟判斷所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航角的理論值是否小于等于設(shè)定值,若是,則在步驟24)獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組固有偏航誤差角的數(shù)值后直接結(jié)束;反之,則在步驟24)獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組固有偏航誤差角的數(shù)值后,根據(jù)當(dāng)前獲得的固有偏航誤差角及當(dāng)前偏航角進(jìn)行偏航控制,而后轉(zhuǎn)到步驟1),并重新執(zhí)行步驟1)至步驟幻,直到所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航角的理論值小于等于設(shè)定值。
6.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制方法,其特征在于,包括下述步驟10)檢測(cè)所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組當(dāng)前機(jī)艙所處位置及當(dāng)前偏航角;20)根據(jù)固有偏航誤差角對(duì)所述檢測(cè)的當(dāng)前偏航角進(jìn)行修正,并根據(jù)修正后的結(jié)果對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行偏航控制,其中,所述固有偏航誤差角基于權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的獲得固有偏航誤差角的方法而獲得。
7.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制裝置,其特征在于包括檢測(cè)單元,用于獲得所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組當(dāng)前航向、功率及所處環(huán)境的風(fēng)速、風(fēng)向;數(shù)據(jù)處理及控制單元,用于根據(jù)所述檢測(cè)單元的檢測(cè)數(shù)據(jù)獲得所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組當(dāng)前偏航角檢測(cè)值及固有偏航誤差角的數(shù)值,以用所述固有偏航誤差角對(duì)當(dāng)前偏航角進(jìn)行修正,并根據(jù)修正的結(jié)果對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行偏航控制。
8.如權(quán)利要求7風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制裝置,其特征在于,所述檢測(cè)單元包括風(fēng)向傳感器,用于獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所處環(huán)境的當(dāng)前風(fēng)速,并將其傳輸至數(shù)據(jù)處理及控制單元;航向傳感器,用于獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)艙當(dāng)前所處位置,并將其傳輸至數(shù)據(jù)處理及控制單元;風(fēng)速傳感器,用于獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所處環(huán)境的當(dāng)前風(fēng)速,并將其傳輸至數(shù)據(jù)處理及控制單元;功率檢測(cè)模塊,用于獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的當(dāng)前功率P1,并將其傳輸至數(shù)據(jù)處理及控制單元。
9.如權(quán)利要求8所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制裝置,其特征在于,所述數(shù)據(jù)處理及控制單元包括偏航角測(cè)量值獲得模塊,用于根據(jù)來(lái)自所述風(fēng)向傳感器的風(fēng)向及來(lái)自所述航向傳感器的機(jī)艙當(dāng)前位置而獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組當(dāng)前偏航角的測(cè)量值;理想功率獲得模塊,用于根據(jù)風(fēng)速功率關(guān)系及來(lái)自所述風(fēng)速傳感器的風(fēng)速獲得當(dāng)前風(fēng)速下偏航角為零時(shí)的功率Ptl ;偏航角理論值獲得模塊,用于根據(jù)來(lái)自所述理想功率獲得模塊的功率Ptl及來(lái)自所述功率檢測(cè)模塊的當(dāng)前功率P1而獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航角的理論值;固有偏航誤差角絕對(duì)值獲得模塊,用于根據(jù)所述偏航角的理論值和檢測(cè)值而獲得固有偏航誤差角的絕對(duì)值。
10.如權(quán)利要求9所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制裝置,其特征在于,所述數(shù)據(jù)處理及控制單元還包括數(shù)據(jù)分析模塊,用于判斷所述固有偏航誤差角的正負(fù),以獲得所述固有偏航誤差角的數(shù)值;控制模塊,用于根據(jù)修正后的偏航角對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行偏航控制;其中,所述控制模塊將來(lái)自所述固有偏航誤差角絕對(duì)值獲得模塊的固有偏航誤差角絕對(duì)值加至當(dāng)前偏航角的檢測(cè)值而對(duì)當(dāng)前偏航角進(jìn)行修正、并根據(jù)修正后的結(jié)果進(jìn)行偏航控制,而后所述控制模塊向所述固有偏航誤差角絕對(duì)值獲得模塊發(fā)送重新獲得固有偏航誤差角絕對(duì)值的指示,所述固有偏航誤差角絕對(duì)值獲得模塊重新獲得固有偏航誤差角絕對(duì)值,并將所述重新獲得的固有偏航誤差角絕對(duì)值傳輸至所述數(shù)據(jù)分析模塊,所述數(shù)據(jù)分析模塊比較首次獲得的固有偏航誤差角絕對(duì)值與重新獲得的固有偏航誤差角絕對(duì)值的大小,若所述首次獲得的固有偏航誤差角絕對(duì)值小于所述重新獲得的固有偏航誤差角絕對(duì)值,則所述數(shù)據(jù)分析模塊判定所述首次獲得的固有偏航誤差角為正;若所述首次獲得的固有偏航誤差角絕對(duì)值大于所述重新獲得的固有偏航誤差角絕對(duì)值,則所述數(shù)據(jù)分析模塊判定所述首次獲得的固有偏航誤差角為負(fù)。
11.如權(quán)利要求10所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制裝置,其特征在于,所述數(shù)據(jù)分析模塊還用于在判斷所述固有偏航誤差角正負(fù)之前判斷所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航角理論值是否小于等于設(shè)定值,若是,則在判斷所述固有偏航誤差角的正負(fù)而獲得所述固有偏航誤差角的數(shù)值;反之,則在判斷所述固有偏航誤差角的正負(fù)而獲得所述固有偏航誤差角的數(shù)值后,將該固有偏航誤差角的數(shù)值傳輸至所述控制模塊;所述控制模塊根據(jù)所述固有偏航誤差角的數(shù)值修正當(dāng)前偏航角并進(jìn)行偏航控制,而后向所述偏航角理論值獲得模塊發(fā)送重新獲得所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航角理論值的指示;所述偏航角理論值獲得模塊重新獲得所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航角理論值,并將該重新獲得偏航角理論值傳輸至所述數(shù)據(jù)分析模塊;所述數(shù)據(jù)分析模塊判斷所述重新獲得的偏航角理論值是否小于等于設(shè)定值。
12.如權(quán)利要求7-11任意一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制裝置,其特征在于,還包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元,用于存儲(chǔ)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制過(guò)程所獲得的數(shù)據(jù)及相關(guān)數(shù)據(jù)。
13.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,其特征在于,應(yīng)用權(quán)利要求6所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制方法進(jìn)行偏航控制,以提高其發(fā)電效率。
14.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,其特征在于,包括權(quán)利要求7-12任意一項(xiàng)所述的用以進(jìn)行偏航控制以提高發(fā)電效率的偏航控制裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組固有偏航誤差角方法,其包括下述步驟1)根據(jù)所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航角的理論值和檢測(cè)值,獲得所述固有偏航誤差角的絕對(duì)值;2)判斷所述固有偏航誤差角的正負(fù),以獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組固有偏航誤差角的數(shù)值。本發(fā)明提供的獲得固有偏航誤差角的方法可以獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組固有偏航誤差角,從而可在偏航過(guò)程中進(jìn)行誤差控制,以減小甚至消除固有偏航誤差角對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航的影響,使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制較準(zhǔn)確,從而可以保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組始終正對(duì)風(fēng)向,提高發(fā)電效率。
文檔編號(hào)F03D7/00GK102213182SQ201110121958
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月12日
發(fā)明者唐浩, 王方超, 王明江 申請(qǐng)人:北京金風(fēng)科創(chuàng)風(fēng)電設(shè)備有限公司