CN104196680A - 基于临近预测的风机预知性偏航控制 - Google Patents
基于临近预测的风机预知性偏航控制 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及风力发电偏航技术领域，尤其是涉及一种基于临近预测的风机预知性偏航控制，包括：风速风向仪、预测模块、偏航计数器、主控制器、偏航变频器和偏航编码器，风速风向仪和预测模块分别与主控制器信号连接，主控制器输出端依次连接有偏航控制变频器、偏航电机和风力发电机，偏航电机的输出端通过偏航计数器与主控制器信号连接，风力发电机通过偏航解码器与主控制器信号连接。本发明提供的一种基于临近预测的风机预知性偏航控制，基于风速风向的超短期预测模型实现的主动型智能偏航系统，并能在风机风速仪损坏的情况下实现模拟控制而不停机影响发电量。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电偏航技术领域，尤其是涉及一种基于临近预测的风机预知性偏航控制。
背景技术
传统的风力发电机组的偏航系统是一个基于风向的被动随动系统，机舱上的风速风向仪采集的风向信号，通过485通信协议传送给风机的主PLC，计算出10分钟平均风向，与偏航计数器采集的偏航角度数据的绝对值比较，当偏航角度相差大于30°的时候，作为输出偏航动作指令来驱动四台偏航电机(带失电制动)，将叶轮朝正对风的方向进行偏航调整，并记录当前调整的角度，对叶轮风角度在+-8°的区间内就会停止偏航，通过偏航编码器来通知主控PLC偏航结束，调整完毕后偏航电机停转并启动偏航制动。还有一种情况就是比如到了极限位置，还要偏航动作时，就会在主控PLC中计算确定先反向动作360°，在进行相似的偏航动作。
从整个偏航的原理的介绍中可以发现，它存在的缺点：
1、风向的采集和计算需要一定的时间，对于实时风向的变化是无法精度控制的。
2、若风向频繁变化，就会出现频繁偏航情况，对于风机的寿命有一定影响。
3、一旦风速风向仪损坏就无法偏航而以故障的状态停止运行，影响发电量。
4、被动式的控制方式无预见性控制，在台风等灾害性极端天气危害性更大，可能造成“毁机”事故。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中风向的采集和计算需要一定的时间，对于实时风向的变化是无法精度控制的问题，提供一种基于临近预测的风机预知性偏航控制，通过设置用于超短期预测风速风向信号的预测模块，能在风机风速仪损坏的情况下实现模拟控制而不停机影响发电量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于临近预测的风机预知性偏航控制，包括：
用于检测当前风向的风速风向仪，
用于超短期预测风速风向信号的预测模块，
用于采集偏航电机偏航角度数据的偏航计数器，
用于根据获取的风速风向信号和采集的偏航电机偏航角度数据进行比较的主控制器，
用于获取所述主控制指令的以控制所述偏航电机动作的偏航变频器，
用于通知主控制器偏航结束的偏航编码器；
所述风速风向仪和预测模块分别与主控制器信号连接，所述主控制器输出端依次连接有偏航控制变频器、偏航电机和风力发电机，所述偏航电机的输出端通过偏航计数器与主控制器信号连接，所述风力发电机通过偏航解码器与主控制器信号连接。
作为优选，所述主控制器为PLC。
具体的，所述风速风向仪和预测模块通过485通信协议分别与主控制器信号连接。
作为优选，所述主控制器与偏航控制变频器之间设有用于对主控制器的偏航动作的校验和修正的从控PLC。
作为优选，所述从控PLC信号连接有主动式偏航规则模块。
基于风速风向的超短期预测模型实现的主动型智能偏航解决方案：
对于未来X分钟的风向风速测试，越靠近起始时刻，准确度越高。取准确度最高的0到T分钟内的风速风向，认为是有效预测，并能及时响应给风机的主控PLC中，这样就在原来的依靠10分钟平均风速风向输入下，提供T分钟内风速风向的预测值，在风速风向频繁变化中，决策机制由原来被动等待参数输入触发，改变为由于预测值输入触发，这样在预测的T分钟内，可以实现风机基于不同时间长度的偏航动作效率对比而进行偏航动作，将一些原来偏航处理中一些不必要的动作从偏航的开始时间直接修正或从要进行的偏航角度值直接修正或是两者同时优化修正，达到少偏航，短偏航；对于即将出现的新的稳定风向，可以实现早偏航，少等待。另外由于原偏航机制中的依靠对风角度进行偏航决策，而这里可以预测T分钟内的风速风向，就可以提前得知风机角度不超过360度的情况下采取优先解缆，在保证对风要求下同时实现避免超360度解缆动作，可以减少动力电缆的物理损伤。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种基于临近预测的风机预知性偏航控制，具有以下优点：
1.基于风速风向的超短期预测模型实现的主动型智能偏航系统，能在风机风速仪损坏的情况下实现模拟控制而不停机影响发电量；
2.对于频繁风向风速变化的地址，该系统能启到在不影响发电量的情况下提前做偏航决策，把一些无效的偏航动作过滤，延长风机的偏航寿命；
3.风机角度不超过360度的情况下采取优先解缆，在保证对风要求下同时实现避免超360度解缆动作，可以减少动力电缆的物理损伤；
4.无效偏航的过滤和提前对风偏航，能实现提供风机发电量。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的一种基于临近预测的风机预知性偏航控制的结构框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步对本发明进行阐述，应理解，引用实施例仅用于说明本发明，而不用于限制本发明的范围。
如图1所示，一种基于临近预测的风机预知性偏航控制，包括：
用于检测当前风向的风速风向仪，
用于超短期预测风速风向信号的预测模块，
用于采集偏航电机偏航角度数据的偏航计数器，
用于根据获取的风速风向信号和采集的偏航电机偏航角度数据进行比较的主控PLC，
用于获取主控制指令的以控制偏航电机动作的偏航变频器，
用于通知主控制器偏航结束的偏航编码器；
风速风向仪和预测模块通过485通信协议分别与主控制器信号连接，主控制器输出端依次连接有偏航控制变频器、偏航电机和风力发电机，偏航电机的输出端通过偏航计数器与主控制器信号连接，风力发电机通过偏航解码器与主控制器信号连接。
在一种具体实施方式中，主控制器与偏航控制变频器之间设有用于对主控制器的偏航动作的校验和修正的从控PLC，从控PLC信号连接有主动式偏航规则模块。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (5)
1.一种基于临近预测的风机预知性偏航控制，其特征在于包括：
用于检测当前风向的风速风向仪，
用于超短期预测风速风向信号的预测模块，
用于采集偏航电机偏航角度数据的偏航计数器，
用于根据获取的风速风向信号和采集的偏航电机偏航角度数据进行比较的主控制器，
用于获取所述主控制指令的以控制所述偏航电机动作的偏航变频器，
用于通知主控制器偏航结束的偏航编码器；
所述风速风向仪和预测模块分别与主控制器信号连接，所述主控制器输出端依次连接有偏航控制变频器、偏航电机和风力发电机，所述偏航电机的输出端通过偏航计数器与主控制器信号连接，所述风力发电机通过偏航解码器与主控制器信号连接。
2.如权利要求1所述的基于临近预测的风机预知性偏航控制，其特征在于：所述主控制器为PLC。
3.如权利要求1所述的基于临近预测的风机预知性偏航控制，其特征在于：所述风速风向仪和预测模块通过485通信协议分别与主控制器信号连接。
4.如权利要求1所述的基于临近预测的风机预知性偏航控制，其特征在于：所述主控制器与偏航控制变频器之间设有用于对主控制器的偏航动作的校验和修正的从控PLC。
5.如权利要求4所述的基于临近预测的风机预知性偏航控制，其特征在于：所述从控PLC信号连接有主动式偏航规则模块。
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