一種環(huán)境友好型的風電機組控制系統(tǒng)及方法
【專利摘要】一種環(huán)境友好型的風偏航電機組控制系統(tǒng)及方法，包括GPS系統(tǒng)、主控PLC、數(shù)據(jù)存儲模塊、判斷模塊、偏航電機；所述的GPS系統(tǒng)與數(shù)據(jù)存儲模塊均和主控PLC的輸入端相連，主控PLC的輸出端與判斷模塊的輸入端相連，判斷模塊的輸出端與偏航電機相連；數(shù)據(jù)存儲模塊將當?shù)鼐用駞^(qū)信息傳輸至主控PLC，GPS系統(tǒng)將采集的參數(shù)傳輸至主控PLC，主控PLC將陰影區(qū)域D的數(shù)據(jù)和當?shù)鼐用駞^(qū)信息傳輸至判斷模塊，所述的判斷模塊將陰影區(qū)域D的數(shù)據(jù)和當?shù)鼐用駞^(qū)信息進行比較判斷，一旦檢測出陰影區(qū)域D的數(shù)據(jù)與當?shù)鼐用駞^(qū)信息有交集，則控制偏航電機進行一定的規(guī)避動作；本發(fā)明能夠自動的控制風電機組偏航角度以及停機來避免因葉片投影影響居民生活。
【專利說明】—種環(huán)境友好型的風電機組控制系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種控制方法，尤其涉及一種環(huán)境友好型的風電機組控制方法。
【背景技術】
[0002]風電機組運行的原理是葉片把空氣中的風能轉化為輪轂的動能，然后經(jīng)過齒輪箱、傳動鏈把動能傳遞給發(fā)偏航電機，最后發(fā)偏航電機把動能轉化為電能，經(jīng)電網(wǎng)輸送給用戶使用。風電機組在有日照的情況下進行工作時，旋轉的葉片會在地面上投射不斷移動的陰影。
[0003]隨著風電機組的大型化，越來越多大型風電機組采用了超過一百米高的塔筒和長度超過五十米的葉片以增大掃風面積、提高機組的發(fā)電效率。然而在歐洲及美洲的一些國家，風電機組經(jīng)常會建設在靠近居民居所的區(qū)域，由于大型風電機組塔筒高度更高、葉片更長，從而很容易影響到居民的正常生活，需要有一種風電機組控制方法來解決上述問題。
[0004]在建筑設計中通常要考慮到采光問題，但是普通建筑設計所考慮的對象是地面上的固定物體，而風電機組因為需要不斷的調(diào)整機艙位置以迎風工作，陰影問題也因此變得更為復雜，必須要有一種實時的控制方法來不斷計算當前機組所造成的陰影范圍，調(diào)整機組運行情況用以避免影響居民的生活。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種環(huán)境友好型的風電機組控制方法，能夠自動的控制風電機組偏航以及停機來避免因葉片投影影響居民生活。
[0006]本發(fā)明的設計思路為:以當?shù)鼐暥?、當?shù)貢r區(qū)、塔筒高度、葉片長度和居民區(qū)域為定量，以當?shù)毓庹涨闆r、日期和時間、機艙與北向夾角為變量對風電機組進行控制。
[0007]本發(fā)明的技術方案如下:
[0008]一種環(huán)境友好型的風電機組控制系統(tǒng)，包括GPS系統(tǒng)、主控PLC、數(shù)據(jù)存儲模塊、判斷模塊、偏航電機；所述的GPS系統(tǒng)與數(shù)據(jù)存儲模塊均和主控PLC的輸入端相連，主控PLC的輸出端與判斷模塊的輸入端相連，判斷模塊的輸出端與偏航電機相連；
[0009]所述GPS系統(tǒng)用于采集當?shù)鼐暥?、當?shù)貢r區(qū)、塔筒高度、葉片長度、日期和時間、機艙與北向夾角等參數(shù)；
[0010]所述的數(shù)據(jù)存儲模塊用于存儲當?shù)鼐用駞^(qū)信息；
[0011]所述的主控PLC用于計算陰影區(qū)域D，還用于當?shù)鼐用駞^(qū)信息和陰影區(qū)域D的數(shù)據(jù)傳給判斷模塊；
[0012]所述的判斷模塊用于判斷地居民區(qū)信息和陰影區(qū)域D是否交集。
[0013]一種環(huán)境友好型的風電機組控制方法，是在上述系統(tǒng)中實現(xiàn)的，具體步驟包括:
[0014]a、數(shù)據(jù)存儲模塊將當?shù)鼐用駞^(qū)信息傳輸至主控PLC，GPS系統(tǒng)將采集的當?shù)鼐暥取數(shù)貢r區(qū)、塔筒高度、葉片長度、當?shù)毓庹涨闆r、日期和時間、機艙與北向夾角等參數(shù)傳輸至主控PLC，主控PLC通過計算得出陰影區(qū)域D之后，將陰影區(qū)域D的數(shù)據(jù)和當?shù)鼐用駞^(qū)信息傳輸至判斷模塊；
[0015]b、所述的判斷模塊將陰影區(qū)域D的數(shù)據(jù)和當?shù)鼐用駞^(qū)信息進行比較，判斷陰影區(qū)域D的數(shù)據(jù)與當?shù)鼐用駞^(qū)信息是否有交集；
[0016]C、判斷模塊一旦檢測出陰影區(qū)域D的數(shù)據(jù)與當?shù)鼐用駞^(qū)信息有交集，則控制偏航電機進行一定的規(guī)避動作；
[0017]d、由于太陽高度角h是無法控制的量，只能通過主動改變偏航角度用以減小投影面Z來減小陰影區(qū)域D以避開居民區(qū)，通過判斷模塊計算得出，為避開居民區(qū)需要偏轉的角度大于15°時，則必須強制風機停止工作，直到計算的角度合理再重新啟動。
[0018]當?shù)氐墓庹涨闆r通過主控PLC中的光敏傳感器采集回來，在光照強度極低的情況下則可以不采用上述方法。
[0019]風電機組葉片掃風的平面與太陽光線入射方向的垂直投影面為Z ;葉片的旋轉遮擋陽光，從而在地面上形成的一個陰影區(qū)域D，陰影區(qū)域D覆蓋的面積會不斷變化；太陽高度角為h ;機組高度為H;機艙偏航角度與正北方向的夾角為Θ ;主控PLC通過當?shù)鼐暥?、日期及時間參數(shù)精確的算出太陽高度角h，投影面Z則需要根據(jù)風力發(fā)偏航電機組的葉片長度、當前的機艙偏航角度與正北方向的夾角Θ計算得出；陰影區(qū)域D覆蓋的面積，由當時的太陽高度角h、機組高度H及投影面Z決定，機組高度值H是固定的，太陽高度角h越小則陰影區(qū)域D越大，投影面Z越大則陰影區(qū)域D也越大。
[0020]本發(fā)明的有益效果在于:一種環(huán)境友好型的風電機組控制方法，能夠自動的控制風電機組偏航以及停機，來避免因風電機組的葉片投影影響居民生活，本方法易于實現(xiàn)，提供了生活在風電機組周圍的人們生活的舒適度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]本發(fā)明共有附圖3幅。
[0022]圖1為一種環(huán)境友好型的風電機組控制方法原理圖；
[0023]圖2為機艙偏航角度與正北方向的夾角Θ圖；
[0024]圖3為一種環(huán)境友好型的風電機組控制系統(tǒng)圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合本實施例對本發(fā)明進一步說明:
[0026]一種環(huán)境友好型的風電機組控制系統(tǒng)，包括GPS系統(tǒng)、主控PLC、數(shù)據(jù)存儲模塊、判斷模塊、偏航電機；所述的GPS系統(tǒng)與數(shù)據(jù)存儲模塊均和主控PLC的輸入端相連，主控PLC的輸出端與判斷模塊的輸入端相連，判斷模塊的輸出端與偏航電機相連；
[0027]所述GPS系統(tǒng)用于采集當?shù)鼐暥取數(shù)貢r區(qū)、塔筒高度、葉片長度、日期和時間、機艙與北向夾角等參數(shù)；
[0028]所述的數(shù)據(jù)存儲模塊用于存儲當?shù)鼐用駞^(qū)信息；
[0029]所述的主控PLC用于計算陰影區(qū)域D，還用于當?shù)鼐用駞^(qū)信息和陰影區(qū)域D的數(shù)據(jù)傳給判斷模塊；
[0030]所述的判斷模塊用于判斷地居民區(qū)信息和陰影區(qū)域D是否交集。
[0031]一種環(huán)境友好型的風電機組控制方法，是在上述系統(tǒng)中實現(xiàn)的，具體步驟包括:[0032]C、數(shù)據(jù)存儲模塊將當?shù)鼐用駞^(qū)信息傳輸至主控PLC，GPS系統(tǒng)將采集的當?shù)鼐暥取數(shù)貢r區(qū)、塔筒高度、葉片長度、當?shù)毓庹涨闆r、日期和時間、機艙與北向夾角等參數(shù)傳輸至主控PLC，主控PLC通過計算得出陰影區(qū)域D之后，將陰影區(qū)域D的數(shù)據(jù)和當?shù)鼐用駞^(qū)信息傳輸至判斷模塊；
[0033]d、所述的判斷模塊將陰影區(qū)域D的數(shù)據(jù)和當?shù)鼐用駞^(qū)信息進行比較，判斷陰影區(qū)域D的數(shù)據(jù)與當?shù)鼐用駞^(qū)信息是否有交集；
[0034]C、判斷模塊一旦檢測出陰影區(qū)域D的數(shù)據(jù)與當?shù)鼐用駞^(qū)信息有交集，則控制偏航電機進行一定的規(guī)避動作。
[0035]d、由于太陽高度角h是無法控制的量，只能通過主動改變偏航角度用以減小投影面Z來減小陰影區(qū)域D以避開居民區(qū)，通過判斷模塊計算得出，為避開居民區(qū)需要偏轉的角度大于15°時，則必須強制風機停止工作，直到計算的角度合理再重新啟動。
[0036]當?shù)氐墓庹涨闆r通過光敏傳感器采集回來，在光照強度極低的情況下則可以不采用上述方法。
[0037]風電機組葉片掃風的平面與太陽光線入射方向的垂直投影面為Z ;葉片的旋轉遮擋陽光，從而在地面上形成的一個陰影區(qū)域D，陰影區(qū)域D覆蓋的面積會不斷變化；太陽高度角為h ;機組高度為H;機艙偏航角度與正北方向的夾角為Θ ;主控PLC通過當?shù)鼐暥?、日期及時間參數(shù)精確的算出太陽高度角h，投影面Z則需要根據(jù)風力發(fā)偏航電機組的葉片長度、當前的機艙偏航角度與正北方向的夾角Θ計算得出；陰影區(qū)域D覆蓋的面積，由當時的太陽高度角h、機組高度H及投影面Z決定，機組高度值H是固定的，太陽高度角h越小則陰影區(qū)域D越大，投影面Z越大則陰影區(qū)域D也越大。
【權利要求】
1.一種環(huán)境友好型的風電機組控制系統(tǒng)，其特征在于包括GPS系統(tǒng)、主控PLC、數(shù)據(jù)存儲模塊、判斷模塊、電機；所述的GPS系統(tǒng)與數(shù)據(jù)存儲模塊均和主控PLC的輸入端相連，主控PLC的輸出端與判斷模塊的輸入端相連,判斷模塊的輸出端與電機相連；所述GPS系統(tǒng)用于采集當?shù)鼐暥?、當?shù)貢r區(qū)、塔筒高度、葉片長度、日期和時間、機艙與北向夾角等參數(shù)；所述的數(shù)據(jù)存儲模塊用于存儲當?shù)鼐用駞^(qū)信息；所述的主控PLC用于計算陰影區(qū)域D，還用于當?shù)鼐用駞^(qū)信息和陰影區(qū)域D的數(shù)據(jù)傳給判斷模塊；所述的判斷模塊用于判斷地居民區(qū)信息和陰影區(qū)域D是否交集。
2.—種環(huán)境友好型的風電機組控制方法，是在權I的系統(tǒng)中實現(xiàn)的，其特征在于具體步驟包括:a、數(shù)據(jù)存儲模塊將當?shù)鼐用駞^(qū)信息傳輸至主控PLC，GPS系統(tǒng)將采集的當?shù)鼐暥?、當?shù)貢r區(qū)、塔筒高度、葉片長度、當?shù)毓庹涨闆r、日期和時間、機艙與北向夾角等參數(shù)傳輸至主控PLC,主控PLC通過計算得出陰影區(qū)域D之后，將陰影區(qū)域D的數(shù)據(jù)和當?shù)鼐用駞^(qū)信息傳輸至判斷模塊；b、所述的判斷模塊將陰影區(qū)域D的數(shù)據(jù)和當?shù)鼐用駞^(qū)信息進行比較，判斷陰影區(qū)域D的數(shù)據(jù)與當?shù)鼐用駞^(qū)信息是否有交集；C、判斷模塊一旦檢測出陰影區(qū)域D的數(shù)據(jù)與當?shù)鼐用駞^(qū)信息有交集，則控制電機進行一定的規(guī)避動作；d、由于太陽高度角h是無法控制的量，只能通過主動改變偏航角度用以減小投影面Z來減小陰影區(qū)域D以避開居民區(qū)，通過判斷模塊計算得出，為避開居民區(qū)需要偏轉的角度大于15°時，則必須強制風機停止工作，直到計算的角度合理再重新啟動。
【文檔編號】F03D7/04GK103590975SQ201310604345
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月23日 優(yōu)先權日:2013年11月23日
【發(fā)明者】嚴嵐, 馬靖聰, 李楠, 張紅軍 申請人:大連尚能科技發(fā)展有限公司