CN104847586A - 一种用于风力发电机组的偏航控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于风力发电机组的偏航控制系统，包括：风速风向传感器、PLC控制器和偏航执行机构；所述风速风向传感器采集风速风向传送到所述PLC控制器；所述PLC控制器根据风速和输出功率确定所述偏航执行机构进行顺时针或逆时针偏航；所述PLC控制器内设有偏航系统程序。通过上述方式，本发明能够通过判断风速是否达到启动风速来控制风机是否进行解绕，保证充分发电的前提下保护风机电缆；采用自动解绕和人工解绕相结合，双重保护风机，减少强制停机的次数；控制原理简单，操作方便。

Description

一种用于风力发电机组的偏航控制系统
技术领域
本发明涉及新能源领域，特别是涉及一种用于风力发电机组的偏航控制系统。
背景技术
随着经济的发展，能源的消耗越来越大，迫切需要一些新兴的、可再生的能源。目前，风能作为一种无污染的、可再生的清洁能源，使风力发电具备了独特的优势。风力发电机组是可以将气流能量转换成电能的发电装置。首先在风能的驱动下，风力机风轮就会转动，获得机械动能；其次由风轮驱动旋转电机，即发电机，产生电能。但是，在风力发电的过程中，风向是随机变化的。为了捕获更多的风能，风力发电机必须进行偏航对风。
目前，风机的对风都通过计算风向和风机的角度差，根据角度差来进行偏航对风。如果仅仅考虑了机和风向的角度差，当风机朝着同一个方向累计偏转转多圈后，风机内部的传输电缆会发生缠绕，容易造成风机故障。
通过设定风机朝同一方向的最大偏转圈数进行对风；在小于最大偏转圈数的时候，风机正常对风；一旦风机达到最大偏转圈数，需要立即停机进行解绕，使风机转回到角度的原点；且风机在解绕的过程中，在较长一段时间内，由于停机将导致风能的损失，同时，较频繁的启停将增加机组功率元件的损耗，减少机组的使用寿命。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种用于风力发电机组的偏航控制系统，能够通过判断风速是否达到启动风速来控制风机是否进行解绕，保证充分发电的前提下保护风机电缆；采用自动解绕和人工解绕相结合，双重保护风机，减少强制停机的次数；控制原理简单，操作方便。
    为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种用于风力发电机组的偏航控制系统，包括：风速风向传感器、PLC控制器和偏航执行机构；所述风速风向传感器采集风速风向传送到所述PLC控制器；所述PLC控制器根据风速和输出功率确定所述偏航执行机构进行顺时针或逆时针偏航；所述PLC控制器内设有偏航系统程序。
优选的是，所述风速风向传感器为DCF01A/DCF01C风速风向传感器。
优选的是，所述偏航系统程序包括自动偏航程序、解绕程序和解缆程序；
优选的是，所述自动偏航程序计算角度差；当角度差大于最大允许值时，左偏航；当角度差小于最小允许值时，右偏航。
优选的是，所述解绕程序收到解绕信号后，风机停车；偏航角大于最大允许值时，左偏航；偏航角小于最小允许值时，右偏航。
优选的是，所述解缆程序收到解缆信号后，计算解缆角度差；当偏航角度大于900°并且解缆角度差大于允许值，左偏航；当偏航角度小于-900°并且解缆角度差大于允许值，右偏航。
本发明的有益效果是：本发明能够通过判断风速是否达到启动风速来控制风机是否进行解绕，保证充分发电的前提下保护风机电缆；采用自动解绕和人工解绕相结合，双重保护风机，减少强制停机的次数；控制原理简单，操作方便。
附图说明
    图1是本发明一种用于风力发电机组的偏航控制系统的结构示意图；
图2是本发明一种用于风力发电机组的偏航控制系统的偏航系统程序流程图；
    图3是本发明一种用于风力发电机组的偏航控制系统的自动偏航程序流程图；
    图4是本发明一种用于风力发电机组的偏航控制系统的解绕程序流程图；
    图5是本发明一种用于风力发电机组的偏航控制系统的解缆程序流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1至图5，本发明实施例包括：
    一种用于风力发电机组的偏航控制系统，包括：风速风向传感器、PLC控制器和偏航执行机构；所述风速风向传感器采集风速风向传送到所述PLC控制器；所述PLC控制器根据风速和输出功率确定所述偏航执行机构进行顺时针或逆时针偏航；所述PLC控制器内设有偏航系统程序。所述风速风向传感器为DCF01A/DCF01C风速风向传感器。所述偏航系统程序包括自动偏航程序、解绕程序和解缆程序。
通过DCF01A/DCF01C风速风向传感器采集实时风速风向，PLC控制器计算风向角度和偏航角的角度差。当偏航角度在-1080°~1080°之内，进行自动偏航；当偏航角在-1080°~-1440°或者1080°~1400°之间，如果风速小于启动风速，进行解绕；如果风速大于启动风速并且有功率输出，则进行自动偏航，若此时没有功率输出，则进行解缆程序。当偏航角达到-1440°或者1440°时候，停机，进行解绕；若因故障没有进行解绕，在偏航角度达到-1800°或者1800°时，故障停机，等待工作人员进行人工解绕。
自动偏航：计算角度差，角度差等于风向角减去偏航角；当偏航角大于n*360或者偏航角小于-n*360°时，此时的角度差=角度差+n*360°；当角度差大于最大允许值时，左偏航；当角度差小于最小允许值时，右偏航。
解绕程序：当收到解绕信号后，风机停车。偏航角大于最大允许值时，左偏航；偏航角小于最小允许值时，右偏航。
解缆程序：当收到解缆信号后，计算解缆角度差Β=360°-|角度差|；当偏航角度大于900°并且解缆角度差大于允许值，左偏航；当偏航角度小于-900°并且解缆角度差大于允许值，右偏航。
当风力机向同一方向累计偏转3圈后，若此时风速小于风力发电机组启动风速，则执行解绕程序，即风机停机，机舱反方向旋转3圈回到原点完成解绕。若此时风速大于等于风力发电机的启动风速且机组有功率输出，则风机继续正常偏航。若此时风速大于等于风力发电机的启动风速但机组无功率输出，则执行解缆。当风力机向同一方向偏转累计达 4 圈时，则控制停机，解绕；若因故障没有进行解绕，在偏转达5圈时，故障停机，等待工作人员进行人工解绕。
通过在第三圈时的提前判断，可以在很大程度上减少风机电缆缠绕达到4圈以上的次数，在日常运行中有效的减少因解缆导致的强制停机，既增加了发电机组的有效工作时间，又延长了机组的使用寿命。
本发明能够通过判断风速是否达到启动风速来控制风机是否进行解绕，保证充分发电的前提下保护风机电缆；采用自动解绕和人工解绕相结合，双重保护风机，减少强制停机的次数；控制原理简单，操作方便。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于风力发电机组的偏航控制系统，其特征在于，包括：风速风向传感器、PLC控制器和偏航执行机构；所述风速风向传感器采集风速风向传送到所述PLC控制器；所述PLC控制器根据风速和输出功率确定所述偏航执行机构进行顺时针或逆时针偏航；所述PLC控制器内设有偏航系统程序。
2.根据权利要求1所述的一种用于风力发电机组的偏航控制系统，其特征在于：所述风速风向传感器为DCF01A/DCF01C风速风向传感器。
3.根据权利要求1所述的一种用于风力发电机组的偏航控制系统，其特征在于：所述偏航系统程序包括自动偏航程序、解绕程序和解缆程序。
4.根据权利要求3所述的一种用于风力发电机组的偏航控制系统，其特征在于：所述自动偏航程序计算角度差；当角度差大于最大允许值时，左偏航；当角度差小于最小允许值时，右偏航。
5.根据权利要求3所述的一种用于风力发电机组的偏航控制系统，其特征在于：所述解绕程序收到解绕信号后，风机停车；偏航角大于最大允许值时，左偏航；偏航角小于最小允许值时，右偏航。
6.根据权利要求3所述的一种用于风力发电机组的偏航控制系统，其特征在于：所述解缆程序收到解缆信号后，计算解缆角度差；当偏航角度大于900°并且解缆角度差大于允许值，左偏航；当偏航角度小于-900°并且解缆角度差大于允许值，右偏航。
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