CN101995488B - 风力发电机可避开紊流的测风向方法 - Google Patents
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Abstract
一种风力发电机可避开紊流的测风向方法,其特征是:所述测风仪为超声波测风仪,且发电机使用两个超声波测风仪分别安装在机舱两侧,每个超声波测风仪的输出信号线与控制器的输入接口连接。本发明利用了超声波测风仪可以测三维风向的特点,有效排除了紊流的影响,提高风机偏航准确度,由于消除了紊流的影响,提高了对风精度和风力机使用寿命,简化了数据处理,为大型化风机偏航对风困难提出了解决办法。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电机,具体说是一种风力发电机可避开紊流的测风向方法。
背景技术
偏航系统确保风力机舱始终正面对风,是风力发电机组的特有控制系统。其设计理念的提出解决了由于风作为随机矢量,不宜捕获的特性,在提高风能利用效率的同时延长了风机使用寿命。
现有技术,偏航有两种模式,被动迎风与主动迎风。其中被动迎风方式又包括尾舵偏航、下风向偏航及侧风轮偏航三种。其中下尾舵偏航由于结构简单,可靠度高,被广泛运用于中小型,小型,微型风向发电机组,但不适用于大型风力发电机;下风向偏航由于叶片需要经过塔架下风向紊流区,导致叶片振动以至于叶片梁与轮毂的连结处产生疲劳断裂;侧风轮偏航是早期大型风机唯一的偏航方式,但随着主动迎风的兴起,逐渐被淘汰。主动迎风基于控制器控制偏航电机实现偏航功能,由风向标、伺服电机、减速器、回转齿轮共同构成,通过风向传感器来测量当前风向,与机舱位置进行比较,通过计算机舱与风向位置差,实现电机控制,调整机舱位置,最终达到主动迎风的目的。为了提高主动迎风的性能,工程师在控制器中添加了一系列复杂的控制算法,例如采用PID、模糊算法、最优控制等等。但只是起到改善的作用,根本问题无法解决。其根本原因是风向传感器安置在下风向,会受到紊流影响,导致无法准确测量当前风向。
另一方面,伴随着装机容量的增加,风力机的叶片长度逐渐增加,对风不准导致主轴累积性疲劳损伤成为风机大型化的障碍。为此,有必要对此进行研究,提出一个新的方法来解决风向测量不准确的问题。
发明内容
针对目前风力机偏航装置无法准确对风的现状,尤其是针对于大型并网风力发电机组,本发明提出了一种风力发电机可避开紊流的测风向方法。
所述风力发电机可避开紊流的测风向方法,其特征是:发电机使用两个超声波测风仪分别安装在机舱两侧,连接每个超声波测风仪的输出信号线到控制器的输入接口,取两个超声波测风仪所测风力风向信号的水平面投影确定风向:取较大一组信号的水平面投影值,控制器通过如下算式确定当前风向与机舱轴向的相对位置:
θ=arctan(b/a),
此处θ为风向偏移角,b为机舱向外延展方向所测得的风力,a为机舱轴向方向所测得的风力。
本发明的有益效果是,由于消除了紊流的影响,提高了对风精度和风力机使用寿命,简化了数据处理,为大型化风机偏航对风困难提出了解决办法。
附图说明
图1是带传统测风向装置的风力发电机,
图2是本发明结构示意图,
图3是本发明测风向示意图。
图中:1-风向传感器,2-机舱左侧风向传感器,3-机舱右侧风向传感器,4-机舱正面,5-风向偏移角。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明:如图2中所示风力发电机可避开紊流的测风向方法,其特征是:发电机使用两个超声波测风仪分别安装在机舱两侧,连接每个超声波测风仪的输出信号线到控制器的输入接口,取两个超声波测风仪所测风力风向信号的水平面投影确定风向:取较大一组信号的水平面投影值,控制器通过如下算式确定当前风向与机舱轴向的相对位置:
θ=arctan(b/a),
此处θ为风向偏移角,b为机舱向外延展方向所测得的风力,a为机舱轴向方向所测得的风力。
传统偏航测风向方法将测风仪分别安装在机舱顶部(见图1)。为了提高主动迎风的性能,控制器中添加了一系列复杂的控制算法,例如采用PID、模糊算法、最优控制等等。但只是起到改善的作用,根本问题无法解决。其根本原因是风向传感器1安置在下风向,会受到紊流影响,导致无法准确测量当前风向。
如图3所示,利用超声波测风仪可以测三位风向的特点,通过安装在机舱左右两侧的超声波测风仪器,可以获得机舱两侧的两组三维风向图。即机舱左侧超声波测风仪1与机舱右侧超声波测风仪2分别提供了机舱左侧x-y-z坐标风向及右侧x-y-z坐标风向。
其中:x为机舱轴向,y为机舱相外延展方向,z为竖直向上方向。
每当其中一个风向传感器3朝向当前风向时,另一个风向传感器2由于机舱的原因,在背风处。取正风向的风向传感器3所发送的风向信号为准,即水平平面风向较大的一组风向信号为准。具体说就是y向数值较大的风向标信号为有效信号。
风向测量时,由于风向标处于下风向,因而会受到紊流影响。由于紊流是由风轮漩涡中心涡导致,紊流方向与机舱外壳相切。当风向标安装在机舱两侧时,其受到的紊流方向作用在竖直平面,与偏航所需的水平面风向互不影响,因而取水平面风向能够有效的避免紊流对偏航对风的影响。
由此,所获取的水平面风向是当前真实风向,于是可以取较大一组的风向标信号的水平面投影为有效值,风向偏移角5的获得是控制器通过如下算式确定当前风向与机舱的相对位置:
θ=arctan(b/a),
此处b为机舱向外延展方向所测得的风力,a为机舱轴向方向所测得的风力。
如此可以满足机舱准确对风需要,同时减少叶片及轮毂所受疲劳,最终提高风力机的使用寿命。
Claims (1)
1.一种风力发电机可避开紊流的测风向方法,其特征是:发电机使用两个超声波测风仪分别安装在机舱左右两侧,连接每个超声波测风仪的输出信号线到控制器的输入接口,取两个超声波测风仪所测风力风向信号的水平面投影确定风向:取较大一组信号的水平面投影值,控制器通过如下算式确定当前风向与机舱轴向的相对位置:
θ=arctan(b/a),
此处θ为风向偏移角,b为机舱向外延展方向所测得的风力,a为机舱轴向方向所测得的风力。
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002057800A1 (es) * | 2001-01-22 | 2002-07-25 | Sociedad Anónima De Instalaciones De Control | Veleta y anemómetro de flexión |
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WO2002057800A1 (es) * | 2001-01-22 | 2002-07-25 | Sociedad Anónima De Instalaciones De Control | Veleta y anemómetro de flexión |
CN1627092A (zh) * | 2003-12-08 | 2005-06-15 | 陈通训 | 小型风力发电机监测器 |
CN201138269Y (zh) * | 2008-01-07 | 2008-10-22 | 四川东风电机厂有限公司 | 风力发电机试验装置 |
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李金成.《小型风力发电机的风速风向检测》.《电工技术》.2000,(第8期),39-40. * |
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