預(yù)測風(fēng)速風(fēng)向的智能控制系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種預(yù)測風(fēng)速風(fēng)向的智能控制系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)電行業(yè)作為可再生能源，越來越受到重視，大家對風(fēng)電行業(yè)要求也越來越高，隨著行業(yè)的發(fā)展，風(fēng)電行業(yè)未來將會(huì)進(jìn)入到“智能風(fēng)機(jī)”的時(shí)代，能夠根據(jù)風(fēng)況的變化最大限度的捕捉風(fēng)能，減小動(dòng)態(tài)載；這就要求每天風(fēng)機(jī)都配有能夠及時(shí)準(zhǔn)確獲取風(fēng)速和風(fēng)向信息的設(shè)備。
[0003]目前行業(yè)中多數(shù)采用位于機(jī)艙尾部的機(jī)械式風(fēng)速儀、風(fēng)向標(biāo)或者超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀進(jìn)行風(fēng)速和風(fēng)向的采集，由于葉片的尾流等影響，測量到的風(fēng)速和風(fēng)向是不準(zhǔn)確的，風(fēng)速和風(fēng)向不能準(zhǔn)確的控制機(jī)組的偏航及載荷；本發(fā)明能夠在風(fēng)還沒到達(dá)葉片之前就能再頂部準(zhǔn)確地測定風(fēng)向與風(fēng)速，根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，可以控制機(jī)組根據(jù)風(fēng)況提前調(diào)整風(fēng)機(jī)狀態(tài)，這樣必然能帶來發(fā)電量的提升，同時(shí)減少風(fēng)機(jī)部件的磨損。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種預(yù)測風(fēng)速風(fēng)向的智能控制系統(tǒng)及其控制方法。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種預(yù)測風(fēng)速風(fēng)向的智能控制系統(tǒng)，包括至少一個(gè)測風(fēng)傳感器I和智能控制器，所述智能控制器置于機(jī)艙內(nèi)，測風(fēng)傳感器I置于機(jī)艙外靠近葉片端，智能控制器分別連接風(fēng)力機(jī)組的主控制器和原有測風(fēng)傳感器II。
[0007]進(jìn)一步地，所述測風(fēng)傳感器I為激光測風(fēng)傳感器。
[0008]進(jìn)一步地，所述智能控制器包括電源模塊、控制器和通信模塊，接收原有測風(fēng)傳感器II的風(fēng)速和風(fēng)向傳感器信號(hào)，同時(shí)將測風(fēng)傳感器I傳輸來的信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榕c原有測風(fēng)傳感器II相同的通信協(xié)議，接收到測風(fēng)傳感器I和原有測風(fēng)傳感器II發(fā)出的數(shù)據(jù)信號(hào)，并將其傳輸?shù)斤L(fēng)機(jī)的主控制器。
[0009]進(jìn)一步地，在所述機(jī)艙內(nèi)還設(shè)置有3G/4G模塊，所述3G/4G模塊分別連接測風(fēng)傳感器I和智能控制器。
[0010]所述預(yù)測風(fēng)速風(fēng)向的智能控制系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟:
[0011](I)測風(fēng)傳感器I和原有測風(fēng)傳感器II分別測量數(shù)據(jù)，包括風(fēng)向、風(fēng)速數(shù)據(jù)；
[0012](2)測風(fēng)傳感器I測得的數(shù)據(jù)輸送至智能控制器，由智能控制器判斷測量得到的數(shù)據(jù)是否有效？
[0013](3)如果測風(fēng)傳感器I測得的數(shù)據(jù)無效，則使用原有測風(fēng)傳感器II測得的風(fēng)速、風(fēng)向數(shù)據(jù)，由主控制器控制變槳系統(tǒng)和偏航系統(tǒng)動(dòng)作；如果測風(fēng)傳感器I測得的數(shù)據(jù)有效，則由智能控制器直接控制變槳系統(tǒng)和偏航系統(tǒng)動(dòng)作。
[0014]進(jìn)一步地，所述第(2)步驟中智能控制器判斷測量得到的數(shù)據(jù)是否有效的判斷方法為:根據(jù)測風(fēng)傳感器I的測量范圍，如果測風(fēng)傳感器I測得數(shù)據(jù)超出其量程，則數(shù)據(jù)無效。
[0015]進(jìn)一步地，所述第(2)步驟中智能控制器判斷測量得到的數(shù)據(jù)是否有效的判斷方法為:將測風(fēng)傳感器I實(shí)時(shí)測量的數(shù)據(jù)與其上一次測量采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，如果實(shí)時(shí)測量的新數(shù)據(jù)變化率超過上一次測量數(shù)據(jù)的200%，則數(shù)據(jù)無效。
[0016]進(jìn)一步地，所述第(2)步驟中智能控制器判斷測量得到的數(shù)據(jù)是否有效的判斷方法為:如果測風(fēng)傳感器I測得的數(shù)據(jù)與原有測風(fēng)傳感器II測得的數(shù)據(jù)偏差大余2倍，再根據(jù)上述的判斷方法進(jìn)行判斷，如果不存在上述情況，認(rèn)定測風(fēng)傳感器I的數(shù)據(jù)無效；否則判斷原有測風(fēng)傳感器II無效。
[0017]本發(fā)明的有益效果為:
[0018]本發(fā)明能夠通過超前測量風(fēng)速和風(fēng)向信號(hào)，能夠有效的控制機(jī)組出現(xiàn)超速情況，優(yōu)化偏航系統(tǒng)，提高風(fēng)能的利用率和降低載荷，同時(shí)能夠遠(yuǎn)程訪問和控制該系統(tǒng)裝置，大大提尚效率。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為本發(fā)明控制系統(tǒng)框圖。
[0021]圖3為本發(fā)明控制流程圖。
[0022]圖中:1.輪轂，2.葉片，3.測風(fēng)傳感器I ,4.3G/4G模塊，5.智能控制器，6.測風(fēng)傳感器II，7.主控制器，8.機(jī)艙，9.塔筒。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面通過實(shí)施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。
[0024]實(shí)施例:如圖1所示，本發(fā)明一種預(yù)測風(fēng)速風(fēng)向的智能控制系統(tǒng)，包括至少一個(gè)測風(fēng)傳感器I 3和智能控制器5，所述智能控制器5置于機(jī)艙8內(nèi)，測風(fēng)傳感器I 3置于機(jī)艙8外靠近葉片2端，智能控制器5分別連接風(fēng)力機(jī)組的主控制器7和原有測風(fēng)傳感器II 6。
[0025]所述測風(fēng)傳感器I 3為激光測風(fēng)傳感器。
[0026]如圖2所示，所述智能控制器5包括電源模塊、控制器和通信模塊，接收原有測風(fēng)傳感器II 6的風(fēng)速和風(fēng)向傳感器信號(hào)，同時(shí)將測風(fēng)傳感器I 3傳輸來的信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榕c原有測風(fēng)傳感器II 6相同的通信協(xié)議，接收到測風(fēng)傳感器I 3和原有測風(fēng)傳感器II 6發(fā)出的數(shù)據(jù)信號(hào)，并將其傳輸?shù)斤L(fēng)機(jī)的主控制器7。
[0027]在所述機(jī)艙8內(nèi)還設(shè)置有3G/4G模塊4，所述3G/4G模塊4分別連接測風(fēng)傳感器I 3和智能控制器5。這樣可以在遠(yuǎn)程或者辦公室通過Internet連接對智能測風(fēng)控制裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問和提取數(shù)據(jù)。
[0028]如圖3所示，本發(fā)明預(yù)測風(fēng)速風(fēng)向的智能控制系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟:
[0029](I)測風(fēng)傳感器I 3和原有測風(fēng)傳感器II 6分別測量數(shù)據(jù)，包括風(fēng)向、風(fēng)速數(shù)據(jù)；
[0030](2)測風(fēng)傳感器I 3測得的數(shù)據(jù)輸送至智能控制器5，由智能控制器5判斷測量得到的數(shù)據(jù)是否有效？
[0031](3)如果測風(fēng)傳感器I 3測得的數(shù)據(jù)無效，則使用原有測風(fēng)傳感器II 6測得的風(fēng)速、風(fēng)向數(shù)據(jù)，由主控制器7控制變槳系統(tǒng)和偏航系統(tǒng)動(dòng)作；如果測風(fēng)傳感器I 3測得的數(shù)據(jù)有效，則由智能控制器5直接控制變槳系統(tǒng)和偏航系統(tǒng)動(dòng)作。
[0032]所述第⑵步驟中智能控制器5判斷測量得到的數(shù)據(jù)是否有效的判斷方法為:根據(jù)測風(fēng)傳感器I 3的測量范圍，如果測風(fēng)傳感器I 3測得數(shù)據(jù)超出其量程，則數(shù)據(jù)無效。
[0033]所述第⑵步驟中智能控制器5判斷測量得到的數(shù)據(jù)是否有效的判斷方法為:將測風(fēng)傳感器I 3實(shí)時(shí)測量的數(shù)據(jù)與其上一次測量采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，如果實(shí)時(shí)測量的新數(shù)據(jù)變化率超過上一次測量數(shù)據(jù)的200 %，則數(shù)據(jù)無效。
[0034]所述第⑵步驟中智能控制器5判斷測量得到的數(shù)據(jù)是否有效的判斷方法為:如果測風(fēng)傳感器I 3測得的數(shù)據(jù)與原有測風(fēng)傳感器II 6測得的數(shù)據(jù)偏差大余2倍，再根據(jù)上述判斷方法進(jìn)行判斷，如果不存在上述情況，認(rèn)定測風(fēng)傳感器I的數(shù)據(jù)無效；否則判斷原有測風(fēng)傳感器II 6無效。
[0035]本發(fā)明在機(jī)艙8前端安裝新型測風(fēng)傳感器I 3，如激光測風(fēng)傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離準(zhǔn)確測量風(fēng)向和風(fēng)速，將超前測量到的風(fēng)速和風(fēng)向信號(hào)輸入到智能控制器5中，智能控制器5與風(fēng)機(jī)主控制器7相連，連接使用的通信包括RS485，Ethernet, USB等，智能控制器5為外購件，是核心部件，能夠接收原有的風(fēng)速和風(fēng)向傳感器信號(hào)，同時(shí)將新型測風(fēng)傳感器I 3傳輸來的信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榕c原測風(fēng)傳感器II 6相同的通信協(xié)議，只要新型測風(fēng)傳感器I 3發(fā)出的信號(hào)是有效的，智能控制器5就會(huì)將其信號(hào)傳輸?shù)斤L(fēng)機(jī)的主控制器7，主控制器7將會(huì)根據(jù)超前測量的風(fēng)速進(jìn)行提前變槳控制，預(yù)防超速問題，同時(shí)根據(jù)測量到的風(fēng)向進(jìn)行偏航控制，能夠有效的校準(zhǔn)靜態(tài)偏航誤差角度，能夠有效的獲取更多風(fēng)能，降低載荷，提高發(fā)電效率，在特殊情況下，如極端天氣或設(shè)備出現(xiàn)故障無法輸出有效信號(hào)的情況下，智能控制器將會(huì)切換輸出原傳感器信號(hào)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種預(yù)測風(fēng)速風(fēng)向的智能控制系統(tǒng)，其特征在于:包括至少一個(gè)測風(fēng)傳感器I和智能控制器，所述智能控制器置于機(jī)艙內(nèi)，測風(fēng)傳感器I置于機(jī)艙外靠近葉片端，智能控制器分別連接風(fēng)力機(jī)組的主控制器和原有測風(fēng)傳感器II。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述預(yù)測風(fēng)速風(fēng)向的智能控制系統(tǒng)，其特征在于:所述測風(fēng)傳感器I為激光測風(fēng)傳感器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述預(yù)測風(fēng)速風(fēng)向的智能控制系統(tǒng)，其特征在于:所述智能控制器包括電源模塊、控制器和通信模塊，接收原有測風(fēng)傳感器II的風(fēng)速和風(fēng)向傳感器信號(hào)，同時(shí)將測風(fēng)傳感器I傳輸來的信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榕c原有測風(fēng)傳感器II相同的通信協(xié)議，接收到測風(fēng)傳感器I和原有測風(fēng)傳感器II發(fā)出的數(shù)據(jù)信號(hào)，并將其傳輸?shù)斤L(fēng)機(jī)的主控制器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述預(yù)測風(fēng)速風(fēng)向的智能控制系統(tǒng)，其特征在于:在所述機(jī)艙內(nèi)還設(shè)置有3G/4G模塊，所述3G/4G模塊分別連接測風(fēng)傳感器I和智能控制器。5.如權(quán)利要求1所述預(yù)測風(fēng)速風(fēng)向的智能控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)測風(fēng)傳感器I和原有測風(fēng)傳感器II分別測量數(shù)據(jù)，包括風(fēng)向、風(fēng)速數(shù)據(jù)； (2)測風(fēng)傳感器I測得的數(shù)據(jù)輸送至智能控制器，由智能控制器判斷測量得到的數(shù)據(jù)是否有效？ (3)如果測風(fēng)傳感器I測得的數(shù)據(jù)無效，則使用原有測風(fēng)傳感器II測得的風(fēng)速、風(fēng)向數(shù)據(jù)，由主控制器控制變槳系統(tǒng)和偏航系統(tǒng)動(dòng)作；如果測風(fēng)傳感器I測得的數(shù)據(jù)有效，則由智能控制器直接控制變槳系統(tǒng)和偏航系統(tǒng)動(dòng)作。6.如權(quán)利要求5所述預(yù)測風(fēng)速風(fēng)向的智能控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:所述第(2)步驟中智能控制器判斷測量得到的數(shù)據(jù)是否有效的判斷方法為:根據(jù)測風(fēng)傳感器I的測量范圍，如果測風(fēng)傳感器I測得數(shù)據(jù)超出其量程，則數(shù)據(jù)無效。7.如權(quán)利要求5所述預(yù)測風(fēng)速風(fēng)向的智能控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:所述第(2)步驟中智能控制器判斷測量得到的數(shù)據(jù)是否有效的判斷方法為:將測風(fēng)傳感器I實(shí)時(shí)測量的數(shù)據(jù)與其上一次測量采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，如果實(shí)時(shí)測量的新數(shù)據(jù)變化率超過上一次測量數(shù)據(jù)的200%，則數(shù)據(jù)無效。8.如權(quán)利要求5所述預(yù)測風(fēng)速風(fēng)向的智能控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:所述第(2)步驟中智能控制器判斷測量得到的數(shù)據(jù)是否有效的判斷方法為:如果測風(fēng)傳感器I測得的數(shù)據(jù)與原有測風(fēng)傳感器II測得的數(shù)據(jù)偏差大余2倍，再根據(jù)權(quán)利要求5和權(quán)利要求6所述的判斷方法進(jìn)行判斷，如果不存在權(quán)利要求5和權(quán)利要求6所述情況，認(rèn)定測風(fēng)傳感器I的數(shù)據(jù)無效；否則判斷原有測風(fēng)傳感器II無效。
【專利摘要】一種預(yù)測風(fēng)速風(fēng)向的智能控制系統(tǒng)及其控制方法，屬于風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域?？刂葡到y(tǒng)包括至少一個(gè)測風(fēng)傳感器Ⅰ和智能控制器，所述智能控制器置于機(jī)艙內(nèi)，測風(fēng)傳感器Ⅰ置于機(jī)艙外靠近葉片端，智能控制器分別連接風(fēng)力機(jī)組的主控制器和原有測風(fēng)傳感器Ⅱ。本發(fā)明能夠通過超前測量風(fēng)速和風(fēng)向信號(hào)，能夠有效的控制機(jī)組出現(xiàn)超速情況，優(yōu)化偏航系統(tǒng)，提高風(fēng)能的利用率和降低載荷，同時(shí)能夠遠(yuǎn)程訪問和控制該系統(tǒng)裝置，大大提高效率。
【IPC分類】F03D7/04
【公開號(hào)】CN105041571
【申請?zhí)枴緾N201510512006
【發(fā)明人】王云濤, 胡明清, 劉衍選, 蔡曉峰
【申請人】沈陽華創(chuàng)風(fēng)能有限公司, 青島華創(chuàng)風(fēng)能有限公司, 通遼華創(chuàng)風(fēng)能有限公司, 寧夏華創(chuàng)風(fēng)能有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年8月20日