風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航控制方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航控制方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 偏航控制系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組（以下簡(jiǎn)稱(chēng)機(jī)組)控制系統(tǒng)的重要組成部分，用于控 制機(jī)組的對(duì)風(fēng)方位，實(shí)現(xiàn)正面迎風(fēng)，增大風(fēng)能吸收效率，并有效降低由于葉輪沒(méi)有正對(duì)風(fēng)而 造成的不對(duì)稱(chēng)載荷。偏航控制的目標(biāo)是使得機(jī)組盡可能地運(yùn)行在風(fēng)能吸收效率較高的風(fēng)向 區(qū)域內(nèi)。
[0003] 通常，現(xiàn)有的偏航控制方式具有以下兩種，一種是通過(guò)風(fēng)向標(biāo)反饋的風(fēng)向進(jìn)行偏 航，如風(fēng)向標(biāo)檢測(cè)的風(fēng)向偏差9度持續(xù)90秒，或者偏差15度持續(xù)50秒，以及偏差達(dá)到25度持 續(xù)20秒則開(kāi)始偏航。另一種是通過(guò)在風(fēng)機(jī)葉輪前方設(shè)置多個(gè)虛擬截面，然后測(cè)量各時(shí)刻位 于葉輪前方N個(gè)不同截面的截面風(fēng)向和截面風(fēng)速，并將截至到當(dāng)前時(shí)刻t測(cè)量的各時(shí)刻對(duì)應(yīng) 的不同截面的截面風(fēng)向與風(fēng)速進(jìn)行等效處理，生成當(dāng)前時(shí)刻t對(duì)應(yīng)的等效測(cè)量風(fēng)向0t并作 為機(jī)組偏航控制的依據(jù)。
[0004] 然而，上述兩種方式具有以下不足之處，一是易受風(fēng)切變效應(yīng)的作用而無(wú)法進(jìn)一 步提高風(fēng)能利用率;二是等效處理過(guò)程中由于風(fēng)向以風(fēng)速值為權(quán)重的線(xiàn)性平均，因此引入 的紊流效應(yīng)誤差會(huì)變大；三是對(duì)風(fēng)機(jī)葉輪前方位于不同距離的虛擬截面上風(fēng)速風(fēng)向的等 效，然后以一延時(shí)系數(shù)進(jìn)一步等效到風(fēng)機(jī)葉輪上的風(fēng)速風(fēng)向，這一過(guò)程會(huì)放大風(fēng)切變帶來(lái) 的誤差。由此，通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)提供給風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航的依據(jù)準(zhǔn)確率較低，從而降低了機(jī)組 偏航的準(zhǔn)確性，也就無(wú)法提高風(fēng)能利用率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明實(shí)施例的目的在于，提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航控制方法及裝置，以實(shí) 現(xiàn)為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航提供了較為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，提高機(jī)組偏航的準(zhǔn)確性，從而提高風(fēng) 能利用率。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航控制方 法，所述方法包括：按照預(yù)設(shè)時(shí)間長(zhǎng)度實(shí)時(shí)獲取風(fēng)況參數(shù);對(duì)獲取的風(fēng)況參數(shù)進(jìn)行矢量分 析，得到該預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的主風(fēng)能方向角;根據(jù)所述主風(fēng)能方向角控制所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏 航。
[0007] 本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航控制裝置，所述裝置包括:參 數(shù)獲取模塊，用于按照預(yù)設(shè)時(shí)間長(zhǎng)度實(shí)時(shí)獲取風(fēng)況參數(shù);方向角生成模塊，用于對(duì)獲取的風(fēng) 況參數(shù)進(jìn)行矢量分析，得到該預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的主風(fēng)能方向角;偏航控制模塊，用于根據(jù)所述主 風(fēng)能方向角控制所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航。
[0008] 本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航控制裝置，所述裝置包括:獲 取裝置，用于按照預(yù)設(shè)時(shí)間長(zhǎng)度實(shí)時(shí)獲取風(fēng)況參數(shù);處理器，用于對(duì)獲取的風(fēng)況參數(shù)進(jìn)行矢 量分析，得到該預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的主風(fēng)能方向角;控制器，用于根據(jù)所述主風(fēng)能方向角控制所述 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航。
[0009] 本發(fā)明實(shí)施例提供的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航控制方法及裝置，通過(guò)實(shí)時(shí)獲取預(yù)設(shè)時(shí) 間長(zhǎng)度內(nèi)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所處環(huán)境下的風(fēng)況參數(shù)，進(jìn)一步對(duì)獲取的風(fēng)況參數(shù)進(jìn)行矢量分析確 定主風(fēng)能方向角，實(shí)現(xiàn)了為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航提供了較為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，提高了機(jī)組偏 航的準(zhǔn)確性，從而提高了風(fēng)能利用率。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航控制方法的流程示意圖；
[0011] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例一的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航控制方法中步驟12的流程示意圖；
[0012] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例一的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航控制方法中矢量分解運(yùn)算的示例性 示意圖；
[0013] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例一的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航控制方法中矢量合成運(yùn)算的示例性 示意圖；
[0014] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例一的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航控制方法中步驟12的另一流程示意 圖；
[0015] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例一的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航控制方法中步驟12的又一流程示意 圖；
[0016] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例二的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖8為本發(fā)明實(shí)施例三的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航控制方法及裝置進(jìn)行詳細(xì)描 述。
[0019] 實(shí)施例一
[0020] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航控制方法的流程示意圖，如圖1所 示，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航控制方法包括：
[0021] 步驟11:按照預(yù)設(shè)時(shí)間長(zhǎng)度實(shí)時(shí)獲取風(fēng)況參數(shù)。
[0022] 需要說(shuō)明的是，風(fēng)況參數(shù)可包括風(fēng)向角和風(fēng)速。例如，通過(guò)例如風(fēng)速風(fēng)向儀的測(cè)風(fēng) 設(shè)備實(shí)時(shí)測(cè)量風(fēng)況參數(shù)并存儲(chǔ)，如tj時(shí)刻的風(fēng)向角0i和相應(yīng)的風(fēng)速 Vij。
[0023] 在實(shí)際應(yīng)用中，采用風(fēng)速風(fēng)向儀可以降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航控制的成本。除風(fēng) 速風(fēng)向儀外，還可采用激光雷達(dá)或超聲波等其它可以獲得風(fēng)況參數(shù)的設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量。
[0024] 步驟12:對(duì)獲取的風(fēng)況參數(shù)進(jìn)行矢量分析，得到該預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的主風(fēng)能方向角。 [0025]在實(shí)時(shí)獲取到上述風(fēng)況參數(shù)如k時(shí)刻的風(fēng)向角Q 1和相應(yīng)的風(fēng)速Vlj之后，根據(jù)從Os 開(kāi)始到k時(shí)刻這一時(shí)間段內(nèi)各時(shí)刻的風(fēng)向角和風(fēng)速做矢量分析，計(jì)算主風(fēng)能方向角。
[0026]步驟13:根據(jù)主風(fēng)能方向角控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明示例性的實(shí)施例，步驟13包括:獲取當(dāng)前時(shí)刻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的機(jī)艙方 位角，計(jì)算主風(fēng)能方向角與機(jī)艙方位角之間的差值，根據(jù)主風(fēng)能方向角與機(jī)艙方位角之間 的差值控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航。
[0028] 在獲取得到主風(fēng)能方向角與機(jī)艙方位角之間的差值后，可通過(guò)這一差值進(jìn)行判斷 以控制偏航系統(tǒng)采取相應(yīng)偏航操作，本實(shí)施例對(duì)具體判斷方法以及執(zhí)行偏航的操作不作限 定。
[0029] 具體地，本實(shí)施例提供一種根據(jù)主風(fēng)能方向角與機(jī)艙方位角之間的差值控制風(fēng)力 發(fā)電機(jī)組偏航的具體實(shí)現(xiàn)方式，如下：在預(yù)設(shè)的偏航偏差閾值增益調(diào)度表中查找與當(dāng)前風(fēng) 速相對(duì)應(yīng)的偏航偏差閾值;其中，上述偏航偏差閾值增益調(diào)度表中預(yù)先存儲(chǔ)有根據(jù)仿真以 及實(shí)際控制偏航的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理獲得的用于判斷調(diào)度偏航的偏航偏差閾值。若上述主風(fēng)能 方向角與機(jī)艙方位角之間的角度差值大于查找到的偏航偏差閾值，則確定指示機(jī)組觸發(fā)偏 航操作。機(jī)組可以根據(jù)預(yù)設(shè)的偏航操作流程完成偏航。
[0030] 本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航控制方法，通過(guò)實(shí)時(shí)獲取預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)風(fēng)力發(fā)電機(jī) 組所處環(huán)境下的風(fēng)況參數(shù)，進(jìn)一步對(duì)獲取的風(fēng)況參數(shù)進(jìn)行矢量分析確定主風(fēng)能方向角，實(shí) 現(xiàn)了為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航提供了較為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，提高了機(jī)組偏航的準(zhǔn)確性，從而提 尚了風(fēng)能利用率。
[0031] 在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，圖2為本發(fā)明實(shí)施例一的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航控制方法 中步驟12的流程示意圖，參照?qǐng)D2,根據(jù)本發(fā)明示例性的實(shí)施例，步驟12可包括：
[0032]步驟1221:計(jì)算預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)每個(gè)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的風(fēng)速的立方值。
[0033]步驟1222:基于每個(gè)時(shí)刻的風(fēng)向角分別對(duì)與其對(duì)應(yīng)的風(fēng)速的立方值在地理坐標(biāo)系 下進(jìn)行分解運(yùn)算，得到每個(gè)時(shí)刻的風(fēng)速立方值的90度坐標(biāo)軸分量和0度坐標(biāo)軸分量。具體 地，對(duì)V1/在地理坐標(biāo)系下進(jìn)行矢量分解運(yùn)算，圖3為本發(fā)明實(shí)施例一的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏 航控制方法中矢量分解運(yùn)算的示例性示意圖，參照?qǐng)D3，假設(shè)0°方向?yàn)閄正方向，相反為X負(fù) 方向，90°方向?yàn)閅正方向，相反為Y負(fù)方向，采用下式（1)和式(2)對(duì)前述時(shí)間段內(nèi)的所有風(fēng) 況參數(shù)進(jìn)行分解運(yùn)算：
[0036]步驟122