CN107131099B - 一种风力机自适应控制方法、装置及风力机 - Google Patents

一种风力机自适应控制方法、装置及风力机 Download PDF

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Abstract

本发明属于风电技术领域，尤其涉及一种风力机自适应控制方法、装置及风力机，其中，该方法包括：基于WRF的天气预报结合测风塔的测控数据，获取当前来流方向数据及风速数据，并判定主要来流方向；将当前风速数据与额定风速数据进行比较，若当前风速小于额定风速，基于预报监测信息，判断主要来流方向的停留时间，若所述主要来流方向超过预设时间，将偏航方向调整为所述主要来流方向。本发明实现了风力机叶片或叶轮方向的自动调节，达到了减震、降载、增效的目的，提高了风力机运行的安全性。

Description

一种风力机自适应控制方法、装置及风力机
技术领域
本发明属于风电技术领域，尤其涉及一种风力机自适应控制方法、装置及风力机。
背景技术
目前，风电信息监控一般采用SCADA(Supervisory Control And DataAcquisition，数据采集与监视控制系统)进行风场数据信息监控，由于风向及风速的不断变化，常常会给风力机的振动及载荷带来较大变化，从而影响到风力机的效率及安全性，有待进一步改进。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种风力机自适应控制方法、装置及风力机，根据监测的振动数据和风速风向数据自动调节叶片或叶轮方向，并实现减震、降载、增效的目的。
本发明提供了一种风力机自适应控制方法，其特征在于，包括：
基于WRF的天气预报结合测风塔的测控数据，获取当前来流方向数据及风速数据，并判定主要来流方向；
将当前风速数据与额定风速数据进行比较，若当前风速小于额定风速，基于预报监测信息，判断主要来流方向的停留时间，若主要来流方向超过预设时间，将偏航方向调整为主要来流方向。
进一步地，该方法还包括：若主要来流方向未超过预设时间，将偏航方向改变为其他来流方向，并基于预报监测信息判断其他来流方向的停留时间，直至停留时间大于预设时间，维持偏航方向不变。
进一步地，该方法还包括：若当前风速大于额定风速，且风速范围为10-12m/s时，基于结构应力及功率输出达标，通过调节扭矩，调整风力机振动及载荷至最小值。
进一步地，该方法还包括：若当前风速大于额定风速，且风速范围为13-15m/s时，基于风力机振动检测及载荷数据，自动调节变桨，用以达到风力机振动和载荷的安全要求。
进一步地，该方法还包括：若当前风速大于额定风速，且风速大于15m/s时，大幅调节变桨，基于振动及载荷达标，减小功率输出。
本发明还提供了一种风力机自适应控制装置，包括：
获取模块，用于基于WRF的天气预报结合测风塔的测控数据获取当前来流方向数据及风速数据，并判定主要来流方向；
控制模块，用于将当前风速数据与额定风速数据进行比较，若当前风速小于额定风速，基于预报监测信息，判断主要来流方向的停留时间，若主要来流方向超过预设时间，将偏航方向调整为主要来流方向。
进一步地，该控制模块还用于：
若主要来流方向未超过预设时间，将偏航方向改变为其他来流方向，并基于预报监测信息判断其他来流方向的停留时间，直至若停留时间大于预设时间，维持偏航方向不变。
进一步地，该控制模块还用于：
若当前风速大于额定风速，且风速范围为10-12m/s时，基于结构应力及功率输出达标，通过调节扭矩，调整风力机振动及载荷至最小值；
若当前风速大于额定风速，且风速范围为13-15m/s时，基于风力机振动检测及载荷数据，自动调节变桨，用以达到风力机振动和载荷的安全要求；
若当前风速大于额定风速，且风速大于15m/s时，大幅调节变桨，基于振动及载荷达标，减小功率输出。
本发明还提供了一种风力机，包括上述任一风力机自适应控制装置。
借由上述方案，通过风力机自适应控制方法、装置及风力机，实现了风力机叶片或叶轮方向(偏航方向)的自动调节，达到了减震、降载、增效的目的，提高了风力机运行的安全性。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明一种风力机自适应控制方法一实施例的流程图；
图2是本发明一种风力机自适应控制装置一实施例的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参图1所示，本实施例提供了一种风力机自适应控制方法，包括：
步骤S1，基于WRF(The Weather Research and Forecasting Model，天气预报模式)的天气预报结合测风塔的测控数据，获取当前来流方向数据及风速数据，并判定主要来流方向。
步骤S2，将当前风速数据与额定风速数据进行比较，若当前风速小于额定风速，基于预报监测信息，判断主要来流方向的停留时间，若主要来流方向超过预设时间，将偏航方向(通过风力机叶片或叶轮)调整为主要来流方向。
在本实施例中，该方法还包括：若主要来流方向未超过预设时间，将偏航方向改变为其他来流方向，并基于预报监测信息判断其他来流方向的停留时间，直至停留时间大于预设时间，维持偏航方向不变。
在本实施例中，该方法还包括：若当前风速大于额定风速，且风速范围为10-12m/s时，基于结构应力及功率输出达标，通过调节扭矩，调整风力机振动及载荷至最小值。
在本实施例中，该方法还包括：若当前风速大于额定风速，且风速范围为13-15m/s时，基于风力机振动检测及载荷数据，自动调节变桨，用以达到风力机振动和载荷的安全要求。
在本实施例中，该方法还包括：若当前风速大于额定风速，且风速大于15m/s时，大幅调节变桨，基于振动及载荷达标，减小功率输出。
参图2所示，本实施例还提供了一种风力机自适应控制装置，包括：
获取模块10，用于基于WRF的天气预报结合测风塔的测控数据获取当前来流方向数据及风速数据，并判定主要来流方向；
控制模块20，用于将当前风速数据与额定风速数据进行比较，若当前风速小于额定风速，基于预报监测信息，判断主要来流方向的停留时间，若主要来流方向超过预设时间，将偏航方向调整为主要来流方向。
在本实施例中，控制模块20还用于：若主要来流方向未超过预设时间，将偏航方向改变为其他来流方向，并基于预报监测信息判断其他来流方向的停留时间，直至若停留时间大于预设时间，维持偏航方向不变。
在本实施例中，控制模块20还用于：若当前风速大于额定风速，且风速范围为10-12m/s时，基于结构应力及功率输出达标，通过调节扭矩，调整风力机振动及载荷至最小值；若当前风速大于额定风速，且风速范围为13-15m/s时，基于风力机振动检测及载荷数据，自动调节变桨，用以达到风力机振动和载荷的安全要求；若当前风速大于额定风速，且风速大于15m/s时，大幅调节变桨，基于振动及载荷达标，减小功率输出。
本实施例还提供了一种风力机，该风力机加载有上述任一风力机自适应控制装置。
本实施例提供的风力机具有自适应功能，可根据监测的振动数据和风速数据自动调节叶片或叶轮方向，达到减震、降载、增效的效果，提高运行的安全性。
本发明主要调节方式包括：
1、首先通过风向检测，判定主要来流方向，判定风速大小，风速小于额定风速，根据预报监测情况，风速来流方向超过一定时间T0，调整偏航方向为来流方向，如果来流方向未超过时间T0就改变为另一方向，继续判定另一方向是否满足停留时间大于T0。
2、风速大于额定风速情况。风速10-12m/s，满足结构应力要求下，调节扭矩，保证功率前提下，达到振动和载荷最小。风速超过一定数值(比如12m/s-15m/s)，根据风力机振动检测和载荷情况，自动调节变桨，使之风力机振动和载荷达到安全要求。风速大于15m/s，大幅变桨调节，以振动和载荷为首要目标，减小功率输出。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种风力机自适应控制方法，其特征在于，包括：
基于WRF的天气预报结合测风塔的测控数据，获取当前来流方向数据及风速数据，并判定主要来流方向；
将当前风速数据与额定风速数据进行比较，若当前风速小于额定风速，基于预报监测信息，判断主要来流方向的停留时间，若所述主要来流方向的停留时间超过预设时间，将偏航方向调整为所述主要来流方向；若主要来流方向的停留时间未超过所述预设时间，将偏航方向改变为其他来流方向，并基于预报监测信息判断所述其他来流方向的停留时间，直至停留时间大于预设时间，维持偏航方向不变；
若当前风速大于额定风速，且风速范围为10-12m/s时，基于结构应力及功率输出达标，通过调节扭矩，调整风力机振动及载荷至最小值；
若当前风速大于额定风速，且风速范围为13-15m/s时，基于风力机振动检测及载荷数据，自动调节变桨，用以达到风力机振动和载荷的安全要求；
若当前风速大于额定风速，且风速大于15m/s时，大幅调节变桨，基于振动及载荷达标，减小功率输出。
2.一种风力机自适应控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取当前来流方向数据及风速数据，并判定主要来流方向；
控制模块，用于将当前风速数据与额定风速数据进行比较，若当前风速小于额定风速，基于预报监测信息，判断主要来流方向的停留时间，若所述主要来流方向的停留时间超过预设时间，将偏航方向调整为所述主要来流方向，若主要来流方向的停留时间未超过所述预设时间，将偏航方向改变为其他来流方向，并基于预报监测信息判断所述其他来流方向的停留时间，直至停留时间大于预设时间，维持偏航方向不变；
若当前风速大于额定风速，且风速范围为10-12m/s时，基于结构应力及功率输出达标，通过调节扭矩，调整风力机振动及载荷至最小值；
若当前风速大于额定风速，且风速范围为13-15m/s时，基于风力机振动检测及载荷数据，自动调节变桨，用以达到风力机振动和载荷的安全要求；
若当前风速大于额定风速，且风速大于15m/s时，大幅调节变桨，基于振动及载荷达标，减小功率输出。
3.一种风力机，其特征在于，包括权利要求2所述的一种风力机自适应控制装置。
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