CN102865191A - 一种新型风力发电机组偏航系统实时阻尼控制方法 - Google Patents

一种新型风力发电机组偏航系统实时阻尼控制方法 Download PDF

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Abstract

一种新型风力发电机组偏航系统实时阻尼控制方法：在风电机组正常运行的过程中，如果需要进行偏航运动，则先由风向仪接收当前状况下的风向和风速的数据；风向数据获取之后，将送入偏航系统，系统会根据风向的数据和当前风电机组的状况，计算出所需要转过的偏航角度，然后系统利用该偏航角度，从偏航角度与偏航速度的关系计算得到当前状况下最佳的偏航速度。

Description

一种新型风力发电机组偏航系统实时阻尼控制方法
技术领域
本发明涉及一种风力发电机组的控制方法，特别是一种新型风力发电机组偏航系统实时阻尼控制方法。
背景技术
偏航制动组件是风力发电机组偏航系统的重要组成部分，由制动盘、液压制动钳、摩擦制动衬垫和液压站组成。在发电机组偏航过程中，制动组件提供的阻尼力应保持平稳，制动过程不允许有异常振动和噪声，保证制动摩擦衬垫的正常使用寿命。现有的大型风机偏航制动时液压系统提供的压力值为一设定的恒定值，偏航速度也为恒定值，当偏航系统收到偏航指令时，偏航驱动以恒定功率开始动作驱动回转体大齿轮，从而带动风轮偏航对风。整个过程不根据风速和偏航角度的大小对偏航驱动功率和液压系统压力值进行调整。本发明是在现有偏航控制系统中增加一闭环控制回路，使得制动组件能根据风速、风向及偏航系统要偏转的角度来确定阻尼力矩的大小和偏航驱动功率的大小，从而实现高效偏航、节能并提高偏航驱动和摩擦制动衬垫寿命。
与本发明最相近的技术方案：目前同类型偏航制动方面的研究热点之一在制动摩擦衬垫及与摩擦副的接触方面，以实现制动力矩均匀分布。其二是集中式液压控制系统，以保证各个摩擦制动衬垫上所受压力大小相等。这些方面的研究都在一定程度上改善了偏航系统的性能，但整个偏航控制没有形成一闭合回路，只是实现了偏航和解缆功能，没有考虑节能及各个部件的有效配合，致使偏航系统运行的稳定性和可靠性得不到保证。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就在于：现有技术中，对于新型风力发电机组的偏航控制并不能针对不同的风速和风向来调整偏航运动时的偏航速度和偏航功率，在任何风力下都采用相同的偏航速度和偏航功率，这样对于能源造成了浪费，同时在一定程度上降低了发电机组的效率，并且对于摩擦衬垫的损耗也比较大。因此，有必要对现有技术进行改进。
针对上述现有技术中所存在的技术问题，本发明提供了一种新型风力发电机组偏航系统实时阻尼控制方法：
在风电机组正常运行的过程中，如果需要进行偏航运动，则先由风向仪接收当前状况下的风向和风速的数据。
进一步地，风向数据获取之后，将送入偏航系统，系统会根据风向的数据和当前风电机组的状况，计算出所需要转过的偏航角度，然后系统利用该偏航角度，从偏航角度与偏航速度的关系计算得到当前状况下最佳的偏航速度。
进一步地，风速数据要将风速信号输入到功率信号转换器之后才能获得；风速数据获取之后，系统将根据经验积累和理论分析得到的风速数据与偏航驱动功率关系数据库，来得到相应风速下的偏航驱动功率，并且将这个功率的大小传递给偏航驱动电机，偏航电机得到信号之后就开始工作。
进一步地，如果偏航电机功率过低不能启动时，则应返回并加大功率数值；如果偏航电机功率能够使得偏航电机启动，并且是平稳状态下的驱动，则实时监测此时的偏航速度。
进一步地，如果实际偏航转速与之前根据风向确定的偏航转速在允许的偏差范围内，则偏航动作继续；如果实际偏航转速大于之前根据风向确定的偏航转速且超出允许的偏差范围，偏航动作继续；如果实际偏航转速小于之前根据风向确定的偏航转速且超出允许的偏差范围，则需通过减小液压制动力来提高偏航转速。
进一步地，如果偏航驱动电机能启动但表现不平稳，监测此时的实际偏航转速，如果偏航转速偏大则通过增大液压制动力来减慢偏航转速，然后返回检测偏航驱动是否平稳，如果偏航转速偏小则通过减小液压制动力来提高偏航转速，然后返回检测偏航驱动是否平稳，直至得到合适的偏航转速后，偏航过程正式开始。
本发明的优点在于能够根据风速、风向及偏航系统要偏转的角度的大小使偏航驱动以最优功率运行，同时实时调节液压制动系统的压力以获取合适的阻尼使偏航系统以最佳的偏航转速偏转；在节能的同时，保证了偏航系统运行的稳定性和可靠性。
附图说明
图1为本发明的控制方法原理图
具体实施方式
结合图1所示，进一步讲解本方法的原理：
一种新型风力发电机组偏航系统实时阻尼控制方法：在风电机组正常运行的过程中，如果需要进行偏航运动，则先由风向仪接收当前状况下的风向和风速的数据。
作为本发明的进一步实施方式，风向数据获取之后，将送入偏航系统，系统会根据风向的数据和当前风电机组的状况，计算出所需要转过的偏航角度，然后系统利用该偏航角度，从偏航角度与偏航速度的关系计算得到当前状况下最佳的偏航速度。
作为本发明的进一步实施方式，风速数据要将风速信号输入到功率信号转换器之后才能获得；风速数据获取之后，系统将根据经验积累和理论分析得到的风速数据与偏航驱动功率关系数据库，来得到相应风速下的偏航驱动功率，并且将这个功率的大小传递给偏航驱动电机，偏航电机得到信号之后就开始工作。
作为本发明的进一步实施方式，如果偏航电机功率过低不能启动时，则应返回并加大功率数值；如果偏航电机功率能够使得偏航电机启动，并且是平稳状态下的驱动，则实时监测此时的偏航速度。
作为本发明的进一步实施方式，如果实际偏航转速与之前根据风向确定的偏航转速在允许的偏差范围内，则偏航动作继续；如果实际偏航转速大于之前根据风向确定的偏航转速且超出允许的偏差范围，偏航动作继续；如果实际偏航转速小于之前根据风向确定的偏航转速且超出允许的偏差范围，则需通过减小液压制动力来提高偏航转速。
作为本发明的进一步实施方式，如果偏航驱动电机能启动但表现不平稳，监测此时的实际偏航转速，如果偏航转速偏大则通过增大液压制动力来减慢偏航转速，然后返回检测偏航驱动是否平稳，如果偏航转速偏小则通过减小液压制动力来提高偏航转速，然后返回检测偏航驱动是否平稳，直至得到合适的偏航转速后，偏航过程正式开始。 

Claims (6)

1.一种新型风力发电机组偏航系统实时阻尼控制方法：在风电机组正常运行的过程中，如果需要进行偏航运动，则先由风向仪接收当前状况下的风向和风速的数据。
2.如权利要求1所述的一种新型风力发电机组偏航系统实时阻尼控制方法，其特征在于，风向数据获取之后，将送入偏航系统，系统会根据风向的数据和当前风电机组的状况，计算出所需要转过的偏航角度，然后系统利用该偏航角度，从偏航角度与偏航速度的关系计算得到当前状况下最佳的偏航速度。
3.如权利要求1所述的一种新型风力发电机组偏航系统实时阻尼控制方法，其特征在于，风速数据要将风速信号输入到功率信号转换器之后才能获得；风速数据获取之后，系统将根据经验积累和理论分析得到的风速数据与偏航驱动功率关系数据库，来得到相应风速下的偏航驱动功率，并且将这个功率的大小传递给偏航驱动电机，偏航电机得到信号之后就开始工作。
4.如权利要求2或3所述的一种新型风力发电机组偏航系统实时阻尼控制方法，其特征在于，如果偏航电机功率过低不能启动时，则应返回并加大功率数值；如果偏航电机功率能够使得偏航电机启动，并且是平稳状态下的驱动，则实时监测此时的偏航速度。
5.如权利要求2或3所述的一种新型风力发电机组偏航系统实时阻尼控制方法，其特征在于，如果实际偏航转速与之前根据风向确定的偏航转速在允许的偏差范围内，则偏航动作继续；如果实际偏航转速大于之前根据风向确定的偏航转速且超出允许的偏差范围，偏航动作继续；如果实际偏航转速小于之前根据风向确定的偏航转速且超出允许的偏差范围，则需通过减小液压制动力来提高偏航转速。
6.如权利要求4所述的一种新型风力发电机组偏航系统实时阻尼控制方法，其特征在于，如果偏航驱动电机能启动但表现不平稳，监测此时的实际偏航转速，如果偏航转速偏大则通过增大液压制动力来减慢偏航转速，然后返回检测偏航驱动是否平稳，如果偏航转速偏小则通过减小液压制动力来提高偏航转速，然后返回检测偏航驱动是否平稳，直至得到合适的偏航转速后，偏航过程正式开始。
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