CN103590975B - 一种环境友好型的风电机组控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种环境友好型的风偏航电机组控制系统及方法，包括GPS系统、主控PLC、数据存储模块、判断模块、偏航电机；所述的GPS系统与数据存储模块均和主控PLC的输入端相连，主控PLC的输出端与判断模块的输入端相连，判断模块的输出端与偏航电机相连；数据存储模块将当地居民区信息传输至主控PLC，GPS系统将采集的参数传输至主控PLC，主控PLC将阴影区域D的数据和当地居民区信息传输至判断模块，所述的判断模块将阴影区域D的数据和当地居民区信息进行比较判断，一旦检测出阴影区域D的数据与当地居民区信息有交集，则控制偏航电机进行一定的规避动作；本发明能够自动的控制风电机组偏航角度以及停机来避免因叶片投影影响居民生活。

Description

一种环境友好型的风电机组控制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种控制方法，尤其涉及一种环境友好型的风电机组控制方法。

背景技术

风电机组运行的原理是叶片把空气中的风能转化为轮毂的动能，然后经过齿轮箱、传动链把动能传递给发偏航电机，最后发偏航电机把动能转化为电能，经电网输送给用户使用。风电机组在有日照的情况下进行工作时，旋转的叶片会在地面上投射不断移动的阴影。

随着风电机组的大型化，越来越多大型风电机组采用了超过一百米高的塔筒和长度超过五十米的叶片以增大扫风面积、提高机组的发电效率。然而在欧洲及美洲的一些国家，风电机组经常会建设在靠近居民居所的区域，由于大型风电机组塔筒高度更高、叶片更长，从而很容易影响到居民的正常生活，需要有一种风电机组控制方法来解决上述问题。

在建筑设计中通常要考虑到采光问题，但是普通建筑设计所考虑的对象是地面上的固定物体，而风电机组因为需要不断的调整机舱位置以迎风工作，阴影问题也因此变得更为复杂，必须要有一种实时的控制方法来不断计算当前机组所造成的阴影范围，调整机组运行情况用以避免影响居民的生活。

发明内容

为了实现上述目的，本发明提供了一种环境友好型的风电机组控制方法，能够自动的控制风电机组偏航以及停机来避免因叶片投影影响居民生活。

本发明的设计思路为：以当地纬度、当地时区、塔筒高度、叶片长度和居民区域为定量，以当地光照情况、日期和时间、机舱与北向夹角为变量对风电机组进行控制。

本发明的技术方案如下：

一种环境友好型的风电机组控制系统，包括GPS系统、主控PLC、数据存储模块、判断模块、偏航电机；所述的GPS系统与数据存储模块均和主控PLC的输入端相连，主控PLC的输出端与判断模块的输入端相连，判断模块的输出端与偏航电机相连；

所述GPS系统用于采集当地纬度、当地时区、塔筒高度、叶片长度、日期和时间、机舱与北向夹角等参数；

所述的数据存储模块用于存储当地居民区信息；

所述的主控PLC用于计算阴影区域D，还用于当地居民区信息和阴影区域D的数据传给判断模块；

所述的判断模块用于判断地居民区信息和阴影区域D是否交集。

一种环境友好型的风电机组控制方法,是在上述系统中实现的，具体步骤包括：

a、数据存储模块将当地居民区信息传输至主控PLC，GPS系统将采集的当地纬度、当地时区、塔筒高度、叶片长度、当地光照情况、日期和时间、机舱与北向夹角等参数传输至主控PLC，主控PLC通过计算得出阴影区域D之后，将阴影区域D的数据和当地居民区信息传输至判断模块；

b、所述的判断模块将阴影区域D的数据和当地居民区信息进行比较，判断阴影区域D的数据与当地居民区信息是否有交集；

c、判断模块一旦检测出阴影区域D的数据与当地居民区信息有交集，则控制偏航电机进行一定的规避动作；

d、由于太阳高度角h是无法控制的量，只能通过主动改变偏航角度用以减小投影面Z来减小阴影区域D以避开居民区，通过判断模块计算得出，为避开居民区需要偏转的角度大于15°时，则必须强制风机停止工作，直到计算的角度合理再重新启动。

当地的光照情况通过主控PLC中的光敏传感器采集回来，在光照强度极低的情况下则可以不采用上述方法。

风电机组叶片扫风的平面与太阳光线入射方向的垂直投影面为Z；叶片的旋转遮挡阳光，从而在地面上形成的一个阴影区域D，阴影区域D覆盖的面积会不断变化；太阳高度角为h；机组高度为H；机舱偏航角度与正北方向的夹角为θ；主控PLC通过当地纬度、日期及时间参数精确的算出太阳高度角h，投影面Z则需要根据风力发偏航电机组的叶片长度、当前的机舱偏航角度与正北方向的夹角θ计算得出；阴影区域D覆盖的面积，由当时的太阳高度角h、机组高度H及投影面Z决定，机组高度值H是固定的，太阳高度角h越小则阴影区域D越大，投影面Z越大则阴影区域D也越大。

本发明的有益效果在于：一种环境友好型的风电机组控制方法，能够自动的控制风电机组偏航以及停机，来避免因风电机组的叶片投影影响居民生活，本方法易于实现，提供了生活在风电机组周围的人们生活的舒适度。

附图说明

本发明共有附图3幅。

图1为一种环境友好型的风电机组控制方法原理图；

图2为机舱偏航角度与正北方向的夹角θ图；

图3为一种环境友好型的风电机组控制系统图。

具体实施方式

下面结合本实施例对本发明进一步说明：

一种环境友好型的风电机组控制系统，包括GPS系统、主控PLC、数据存储模块、判断模块、偏航电机；所述的GPS系统与数据存储模块均和主控PLC的输入端相连，主控PLC的输出端与判断模块的输入端相连，判断模块的输出端与偏航电机相连；

所述GPS系统用于采集当地纬度、当地时区、塔筒高度、叶片长度、日期和时间、机舱与北向夹角等参数；

所述的数据存储模块用于存储当地居民区信息；

所述的主控PLC用于计算阴影区域D，还用于当地居民区信息和阴影区域D的数据传给判断模块；

所述的判断模块用于判断地居民区信息和阴影区域D是否交集。

一种环境友好型的风电机组控制方法,是在上述系统中实现的，具体步骤包括：

c、数据存储模块将当地居民区信息传输至主控PLC，GPS系统将采集的当地纬度、当地时区、塔筒高度、叶片长度、当地光照情况、日期和时间、机舱与北向夹角等参数传输至主控PLC，主控PLC通过计算得出阴影区域D之后，将阴影区域D的数据和当地居民区信息传输至判断模块；

d、所述的判断模块将阴影区域D的数据和当地居民区信息进行比较，判断阴影区域D的数据与当地居民区信息是否有交集；

c、判断模块一旦检测出阴影区域D的数据与当地居民区信息有交集，则控制偏航电机进行一定的规避动作。

d、由于太阳高度角h是无法控制的量，只能通过主动改变偏航角度用以减小投影面Z来减小阴影区域D以避开居民区，通过判断模块计算得出，为避开居民区需要偏转的角度大于15°时，则必须强制风机停止工作，直到计算的角度合理再重新启动。

当地的光照情况通过光敏传感器采集回来，在光照强度极低的情况下则可以不采用上述方法。

风电机组叶片扫风的平面与太阳光线入射方向的垂直投影面为Z；叶片的旋转遮挡阳光，从而在地面上形成的一个阴影区域D，阴影区域D覆盖的面积会不断变化；太阳高度角为h；机组高度为H；机舱偏航角度与正北方向的夹角为θ；主控PLC通过当地纬度、日期及时间参数精确的算出太阳高度角h，投影面Z则需要根据风力发偏航电机组的叶片长度、当前的机舱偏航角度与正北方向的夹角θ计算得出；阴影区域D覆盖的面积，由当时的太阳高度角h、机组高度H及投影面Z决定，机组高度值H是固定的，太阳高度角h越小则阴影区域D越大，投影面Z越大则阴影区域D也越大。

Claims (2)

1.一种环境友好型的风电机组控制系统，其特征在于包括GPS系统、主控PLC、数据存储模块、判断模块、电机；所述的GPS系统与数据存储模块均和主控PLC的输入端相连，主控PLC的输出端与判断模块的输入端相连，判断模块的输出端与电机相连；

所述GPS系统用于采集当地纬度、当地时区、塔筒高度、叶片长度、日期和时间、机舱与北向夹角的参数；

所述的数据存储模块用于存储当地居民区信息；

所述的主控PLC用于计算阴影区域D，还用于当地居民区信息和阴影区域D的数据传给判断模块；

所述的判断模块用于判断地居民区信息和阴影区域D是否交集。

2.一种环境友好型的风电机组控制方法,是在权利要求1的系统中实现的，其特征在于具体步骤包括：

a、数据存储模块将当地居民区信息传输至主控PLC，GPS系统将采集的当地纬度、当地时区、塔筒高度、叶片长度、当地光照情况、日期和时间、机舱与北向夹角的参数传输至主控PLC，主控PLC通过计算得出阴影区域D之后，将阴影区域D的数据和当地居民区信息传输至判断模块；

b、所述的判断模块将阴影区域D的数据和当地居民区信息进行比较，判断阴影区域D的数据与当地居民区信息是否有交集；

c、判断模块一旦检测出阴影区域D的数据与当地居民区信息有交集，则控制电机进行一定的规避动作；

d、由于太阳高度角h是无法控制的量，只能通过主动改变偏航角度用以减小投影面Z来减小阴影区域D以避开居民区，通过判断模块计算得出，为避开居民区需要偏转的角度大于15°时，则必须强制风机停止工作，直到计算的角度合理再重新启动。