CN107420264B - 一种风力涡轮机偏航对风启停的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种风力涡轮机偏航对风启停的控制方法，其包括以下步骤：步骤1、偏航系统处于停止状态时，采集机头与风向的夹角值，确认风力涡轮机系统正常，偏航控制器实时采集风力涡轮机机头与风向的夹角值并计算设定时间段的平均风夹角；步骤2、判断θ1与θi、α的大小关系；步骤3、判断启动偏航的方向；步骤4、判断是否继续偏航或停止偏航。本发明利用采集及计算出来的较小时间段风夹角的变化灵敏特性来提升偏航对风快速响应的能力，有效提高对风效率，能更大的获取风能；通过设定至少两个或两个以上的偏航停止角，从而可以利用较长周期风夹角的趋势准确性来提升偏航对风停止控制方法的有效性，有效降低偏航对风时间和偏航对风启动次数。

Description

一种风力涡轮机偏航对风启停的控制方法
技术领域
本发明涉及风力发电领域，尤其涉及一种风力涡轮机偏航对风启停的控制方法。
背景技术
风力涡轮机的偏航系统也称为对风装置，其作用在于当风速矢量的方向变化时，能够快速平稳地对准风向，以便风轮获得最大的风能。目前，风力涡轮机偏航启停控制的主要依据是通过对风力涡轮机机头与风向的夹角来控制，当一个周期内的平均风向夹角值达到一定值后则偏航启动，当另一个周期内的平均风向夹角小于某一值后则偏航停止。由于山地风电场特别是低风速山地风场，风向变化复杂、频繁，采用这种启停控制方法不但造成偏航系统频繁启动导致加速偏航系统的疲劳损伤，而且可能造成偏航对风不准的情况，使得风轮不能充分利用风能，造成经济收益的损失。
本发明内容
本发明的目的在于以上缺陷，提供一种不但充分利用风能资源，而且能够有效的降低偏航启动次数且偏航较为精确的风力涡轮机偏航对风启停的控制方法。
为实现以上目的，本发明的技术方案是，一种风力涡轮机偏航对风启停的控制方法，其包括以下步骤：
步骤1、偏航系统处于停止状态时，采集机头与风向的夹角值，确认风力涡轮机系统正常，偏航控制器实时采集风力涡轮机机头与风向的夹角值并计算设定时间段的平均风夹角，其中：分别设定三个或三个以上的时间段t1、t2、t3、……、tn内的平均风夹角为θ1、θ2、θ3、……θn，其中t1＞ti，i=2、3、……n，且至少有一个tf＞tf+1，其中f=2、3、……（n-1）；设定偏航启动角度α、至少两个或两个以上的偏航停止角β1、β2、……βj，其中j=2、3、…n-1,其中α＞β1、β1≥βj＞0°；
步骤2、判断θ1与θi、α的大小关系，当某一个θi≥θ1≥α则进入步骤3.1，当某一个θi≤θ1≤-α则进入步骤3.2，否则返回步骤1；
步骤3.1、启动左偏航,并进入步骤4.1；
步骤3.2、启动右偏航，并进入步骤4.2；
步骤4.1、判断θf≤β1，是则进入步骤5.1，否则返回步骤3.1；
步骤4.2、判断θf≥-β1，是则进入步骤5.2，否则返回步骤3.2；
步骤5.1、判断θf+1＞-βj，是则进入步骤6.1，否则进入步骤8;
步骤5.2、判断θf+1＜βj，是则进入步骤6.2，否则进入步骤8；
步骤6.1、继续左偏航，并进入步骤7.1；
步骤6.2、继续右偏航，并进入步骤7.2；
步骤7.1、判断|θf+1|≤βj，是则进入步骤8，否则返回步骤6.1；
步骤7.2、判断|θf+1|≤βj，是则进入步骤8，否则返回步骤6.2；
步骤8、停止偏航，并返回步骤1。
优选的，所述设定的时间段为四段t1、t2、t3、t4，且t1＞t2，t3＞t4，t1＞t4。
优选的，所述设定的偏航停止角为2个β1、β2，且β1≥β2＞0。
优选的，t1取值在15s至25s之间。
优选的，α取值在10°至20°之间。
优选的，β1取值在5°至20°之间。
优选的，β2取值在2°至10°之间。
本发明的有益技术效果是：通过偏航控制器采集并计算三个或三个以上的时间段的风力涡轮机机头与风向平均夹角也就是平均风夹角。利用采集及计算出来的较小时间段风夹角的变化灵敏特性来提升偏航对风快速响应的能力，有效提高对风效率，使得风力涡轮机能够更大的获取风能；通过设定至少两个或两个以上的偏航停止角，从而可以利用较长周期风夹角的趋势准确性来提升偏航对风停止控制方法的有效性，有效降低偏航对风时间和偏航对风启动次数，同时降低风力涡轮机的设备损耗。
附图说明
图1 为本发明实施例流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
一种风力涡轮机偏航对风启停的控制方法，其包括以下步骤：
步骤1、偏航系统处于停止状态时，采集机头与风向的夹角值，确认风力涡轮机系统正常，偏航控制器实时采集风力涡轮机机头与风向的夹角值并计算设定时间段的平均风夹角，本实施例设定的时间段为四段，即t1、t2、t3、t4，且t1＞t2，t3＞t4，t1＞t4；并计算设定时间段的对应平均风夹角，即θ1、θ2、θ3、θ4，设定偏航启动角度α、本实施例设定的偏航停止角为两个，即第一偏航停止角β1、第二偏航停止角β2，且β1≥β2＞0；
步骤2、判断θ1与θ2、α的大小关系，当θ2≥θ1≥α则进入步骤3.1，当某一个θ2≤θ1≤-α则进入步骤3.2，否则返回步骤1；
步骤3.1、启动左偏航,并进入步骤4.1；
步骤3.2、启动右偏航，并进入步骤4.2；
步骤4.1、判断θ3≤β1，是则进入步骤5.1，否则返回步骤3.1；
步骤4.2、判断θ3≥-β1，是则进入步骤5.2，否则返回步骤3.2；
步骤5.1、判断θ4＞-β2，是则进入步骤6.1，否则进入步骤8；
步骤5.2、判断θ4＜β2，是则进入步骤6.2，否则进入步骤8；
步骤6.1、继续左偏航,并进入步骤7.1；
步骤6.2、继续右偏航，并进入步骤7.2；
步骤7.1、判断|θ4|≤β2，是则进入步骤8，否则返回步骤5.1；
步骤7.2、判断|θ4|≤β2，是则进入步骤8，否则返回步骤5.2；
步骤8、停止偏航，并返回步骤1。

Claims (8)

1.一种风力涡轮机偏航对风启停的控制方法，其特征在于，其包括以下步骤：
步骤1、偏航系统处于停止状态时，采集机头与风向的夹角值，确认风力涡轮机系统正常，偏航控制器实时采集风力涡轮机机头与风向的夹角值并计算设定时间段的平均风夹角，其中：分别设定三个或三个以上的时间段t1、t2、t3、……、tn内的平均风夹角为θ1、θ2、θ3、……θn，其中t1＞ti，i＝2、3、……n，且至少有一个tf＞tf+1，其中f＝2、3、……(n-1)；设定偏航启动角度α、设定两个偏航停止角β1、β2,其中α＞β1、β1≥β2＞0°；
步骤2、判断θ1与θi、α的大小关系，当某一个θi≥θ1≥α则进入步骤3.1，当某一个θi≤θ1≤-α则进入步骤3.2，否则返回步骤1；
步骤3.1、启动左偏航,并进入步骤4.1；
步骤3.2、启动右偏航，并进入步骤4.2；
步骤4.1、判断θf≤β1，是则进入步骤5.1，否则返回步骤3.1；
步骤4.2、判断θf≥-β1，是则进入步骤5.2，否则返回步骤3.2；
步骤5.1、判断θf+1＞-β2，是则进入步骤6.1，否则进入步骤8；
步骤5.2、判断θf+1＜β2，是则进入步骤6.2，否则进入步骤8；
步骤6.1、继续左偏航，并进入步骤7.1；
步骤6.2、继续右偏航，并进入步骤7.2；
步骤7.1、判断|θf+1|≤β2，是则进入步骤8，否则返回步骤6.1；
步骤7.2、判断|θf+1|≤β2，是则进入步骤8，否则返回步骤6.2；
步骤8、停止偏航，并返回步骤1。
2.根据权利要求1所述的一种风力涡轮机偏航对风启停的控制方法，其特征在于，所述设定的时间段为四段t1、t2、t3、t4，且t1＞t2，t3＞t4，t1＞t4。
3.根据权利要求1所述的一种风力涡轮机偏航对风启停的控制方法，其特征在于，所述t1取值在15s至25s之间。
4.根据权利要求3所述的一种风力涡轮机偏航对风启停的控制方法，其特征在于，所述α取值在10°至20°之间。
5.根据权利要求3所述的一种风力涡轮机偏航对风启停的控制方法，其特征在于，所述β1取值在5°至20°之间。
6.根据权利要求3所述的一种风力涡轮机偏航对风启停的控制方法，其特征在于，所述β2取值在2°至10°之间。
7.根据权利要求4所述的一种风力涡轮机偏航对风启停的控制方法，其特征在于，所述β2取值在2°至10°之间。
8.根据权利要求5所述的一种风力涡轮机偏航对风启停的控制方法，其特征在于，所述β2取值在2°至10°之间。
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