CN110159483B

CN110159483B - 一种风机偏航控制方法、装置及风电机组

Info

Publication number: CN110159483B
Application number: CN201910522256.1A
Authority: CN
Inventors: 高凤翔; 董召然; 高坤
Original assignee: Sany Renewable Energy Co Ltd
Current assignee: Sany Renewable Energy Co Ltd
Priority date: 2019-06-17
Filing date: 2019-06-17
Publication date: 2020-07-28
Anticipated expiration: 2039-06-17
Also published as: CN110159483A

Abstract

本发明涉及风电技术领域，公开了一种风机偏航控制方法、装置及风电机组。风机偏航控制方法包括判断风电机组是否满足偏航条件；当判定风电机组满足偏航条件时，控制液压制动器释放；自释放液压制动器起第一预设时间内，若液压制动器的压力降低至第一预设偏航压力以下，则开启偏航驱动部。采用本发明实施例的控制方法，可以使得液压制动的压力降低到第一预设偏航压力以下时，开启偏航驱动部。通过合理地设置第一预设偏航压力，可以改善在液压制动力较大时开启偏航驱动部，导致偏航驱动部过载的问题；也可以改善制动力降到较低水准后迟迟未打开偏航驱动部，导致风机偏航漂移的问题。风机偏航控制装置、风电机组均用于实现上述的偏航控制方法。

Description

一种风机偏航控制方法、装置及风电机组

技术领域

本发明涉及风电技术领域，具体而言，涉及一种风机偏航控制方法、装置及风电机组。

背景技术

目前，风电机组的偏航控制策略主要为释放液压制动器一定时间后启动偏航电机，偏航电机停止后延时一定时间液压制动器制动。这种策略不能保证液压制动器和偏航电机动作的一致，因而有可能出现在液压制动器没有释放到偏航压力时，启动偏航电机，偏航阻力过大可能导致难以偏航或者偏航跳闸；也有可能出现液压制动器释放后没有及时启动偏航电机，液压制动器约束力下降，造成风机在风力作用下漂移。

发明内容

本发明的目的包括提供一种风机偏航控制方法、装置及风电机组，以改善现有的风电机组容易产生偏航电机过载或者偏航漂移的问题。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供一种风机偏航控制方法，应用于风电机组，风电机组包括风机、偏航驱动部，风机用于风力发电，偏航驱动部用于驱动风机转动，液压制动器用于向风机提供制动力，风机偏航控制方法包括：

判断风电机组是否满足偏航条件；

当判定风电机组满足偏航条件时，控制液压制动器释放；

自释放液压制动器起第一预设时间内，若液压制动器的压力降低至第一预设偏航压力以下，则开启偏航驱动部。

在本发明的一种实施例中，风机偏航控制方法包括：

当偏航满足停止条件时，控制液压制动器制动；

自控制液压制动器制动起第二预设时间内，若液压制动器的压力升高至第二预设偏航压力以上，则关闭偏航驱动部；若液压制动器的压力未在第二预设时间内升高至第二预设偏航压力以上，则自控制液压制动器制动起经过第二预设时间后，关闭偏航驱动部。

在本发明的一种实施例中，偏航条件包括：

风速大于第一预设风速、不大于第二预设风速且风向角大于第一预设风向角，并持续第三预设时间；

或者，

风速大于第二预设风速且风向角大于第二预设风向角，并持续第四预设时间；

或者，

风速大于第二预设风速且风向角大于第三预设风向角；

其中，第二预设风向角小于第一预设风向角，第三预设风向角大于第二预设风向角。

在本发明的一种实施例中，当风电机组满足偏航条件，且在风速大于第二预设风速、风向角大于第四预设风向角的情况下，在释放液压制动器之前，降低风机的功率或者关闭风机；

其中，第四预设风向角大于第三预设风向角。

在本发明的一种实施例中，当风电机组满足偏航条件，且在风速大于第二预设风速、风向角大于第四预设风向角的情况下，在释放液压制动器之前，降低风机的功率或者关闭风机的步骤，具体包括：

当风电机组满足偏航条件，且在风速大于第二预设风速、风向角大于第四预设风向角的情况下，判断风向角是否大于第五预设风向角；

当判定风向角大于第五预设风向角时，在释放液压制动器之前，关闭风机；

当判定风向角不大于第五预设风向角时，在释放液压制动器之前，降低风机的功率；

其中，第五预设风向角大于第四预设风向角。

在本发明的一种实施例中，风机偏航控制方法还包括：

检测自偏航驱动部开启之后第五预设之间内的偏航角度改变量；

当偏航驱动部开启之后第五预设之间内的偏航角度改变量小于第一预设角度时，关闭偏航驱动部并降低风机的功率；

其中，偏航角度改变量为风机在偏航驱动部的驱动方向上转过的角度。

在本发明的一种实施例中，关闭偏航驱动部并降低风机的功率的步骤之后，风机偏航控制方法还包括：

再次开启偏航驱动部，并检测自此次开启偏航驱动部之后第六预设时间内的偏航角度改变量；

当此次开启偏航驱动部之后第六预设时间内的偏航角度改变量小于第二预设角度时，关闭偏航驱动部并关闭风机。

在本发明的一种实施例中，关闭偏航驱动部并关闭风机的步骤之后，风机偏航控制方法还包括：

再次开启偏航驱动部，并检测自此次开启偏航驱动部之后第七预设时间内的偏航角度改变量；

当此次开启偏航驱动部之后第七预设时间内的偏航角度改变量小于第三预设角度时，关闭偏航驱动部。

第二方面，本发明实施例提供一种风机偏航控制装置，应用于风电机组，风电机组包括风机、液压制动器、偏航驱动部，风机用于风力发电，偏航驱动部用于驱动风机转动，液压制动器用于向风机提供制动力，风机偏航控制装置包括：

条件判断模块，用于判断风电机组是否满足偏航条件；

液压释放模块，用于当判定风电机组满足偏航条件时，控制液压制动器释放；

偏航开启模块，用于自释放液压制动器起第一预设时间内，若液压制动器的压力降低至第一预设偏航压力以下，则开启偏航驱动部。

第三方面，本发明实施例提供一种风电机组，风电机组包括风机、偏航驱动部、液压制动器以及控制器，风机用于风力发电，偏航驱动部用于驱动风机转动，液压制动器用于向风机提供制动力，风机、液压制动器、偏航驱动部均与控制器电连接，控制器被配置为：

判断风电机组是否满足偏航条件；当判定风电机组满足偏航条件时，控制液压制动器释放；自释放液压制动器起第一预设时间内，若液压制动器的压力降低至第一预设偏航压力以下，则开启偏航驱动部。

本发明实施例的有益效果是：

本发明实施例提供的风机偏航控制方法包括判断风电机组是否满足偏航条件；当判定风电机组满足偏航条件时，控制液压制动器释放；自释放液压制动器起第一预设时间内，若液压制动器的压力降低至第一预设偏航压力以下，则开启偏航驱动部。采用本发明实施例的控制方法，可以使得液压制动的压力降低到第一预设偏航压力以下时，开启偏航驱动部。通过合理地设置第一预设偏航压力，可以改善在液压制动力较大时开启偏航驱动部，导致偏航驱动部过载的问题；也可以改善制动力降到较低水准后迟迟未打开偏航驱动部，导致风机偏航漂移的问题。

本发明实施例提供的风机偏航控制装置、风电机组均可以实现上述的偏航控制方法，因此也具有相应的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例风电机组的组成框图；

图2为本发明实施例中第一种风机偏航控制方法的流程图；

图3为本发明一种实施例中判断风电机组是否满足偏航条件的流程图；

图4为本发明一种实施例中开启偏航驱动部之后的流程图；

图5为本发明实施例中风机偏航控制装置的模块示意图。

图标：010-风电机组；100-风机；200-偏航驱动部；300-液压制动器；400-控制器；410-条件判断模块；420-液压释放模块；430-偏航开启模块；500-风向仪；600-风速仪；700-转角检测装置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明实施例提供一种风机偏航控制方法、装置及风电机组，为了便于对控制方法进行阐述，首先对本发明实施例的风电机组进行介绍。图1为本发明实施例风电机组010的组成框图。请参照图1，风电机组010包括风机100、偏航驱动部200、液压制动器300以及控制器400。风机100搭载桨叶(图中未示出)，当桨叶迎风时最大程度利用风的动能，风机100获得最高的发电效率。偏航驱动部200用于驱动风机100转动，以调整桨叶的朝向。液压制动器300用于向风机100提供制动力，这样可以防止风机100转动或者令风机100转动的时候更加稳定。风机100、液压制动器300、偏航驱动部200均与控制器400电连接。

另外，风电机组010还包括与控制器400电连接的风向仪500、风速仪600以及转角检测装置700。转角检测装置700用于检测风机100的转角，并将该信号发送给控制器400。

控制器400可以接收检测到的信号、做出逻辑判断，并控制相应的装置进行相应的操作。在本实施例中，控制器400用于判断风电机组010是否满足偏航条件，当判定风电机组010满足偏航条件时，控制液压制动器300释放，自释放液压制动器300起第一预设时间t1内，若液压制动器300的压力降低至第一预设偏航压力p1以下，则开启偏航驱动部200。

通过本实施例的风电机组010，可以确保液压制动器300的液压降到合适的时候(第一预设偏航压力p1)开启偏航驱动部200进行偏航作业。有效地防止了液压过大导致偏航驱动部200的电机过载的问题，也防止了液压过小却还未开启偏航驱动部200所导致的风机100发生漂移的问题。

图2为本发明实施例中第一种风机偏航控制方法的流程图。本发明实施例提供的风机偏航控制方法可适用于本发明实施例提供的风电机组010，其包括：

步骤S100，判断风电机组是否满足偏航条件。

以本发明实施例的风电机组010为例，控制器400通过风速仪600、风向仪500的反馈来判断风电机组010是否满足偏航条件。可选的，满足以下三项中任意一项即可判定满足偏航条件：

1)风速大于第一预设风速v1、不大于第二预设风速v2且风向角大于第一预设风向角d1，并持续第三预设时间t3。

2)风速大于第二预设风速v2且风向角大于第二预设风向角d2，并持续第四预设时间t4。

3)风速大于第二预设风速v2且风向角大于第三预设风向角d3。

其中，第二预设风向角小于第一预设风向角，第三预设风向角大于第二预设风向角。当风速大于第二预设风速v2时，属于高风速条件偏航，风速处于v1和v2之间时，属于低风速条件偏航。可以理解，当风速较高时，对风向的要求更为苛刻(更要求桨叶正对风向)，因此d2小于d1，也即是说，在高风速下，无需等到风向角到达d1才开启偏航，在风向角到达d2，就应当开启。同理，当风向角过大时，更应尽快开始偏航，因此d3大于d2。

步骤S200，当判定风电机组满足偏航条件时，控制液压制动器释放。

以本发明实施例的风电机组010为例，控制器400在判定风电机组010满足偏航条件后，控制液压制动器300释放，以减小对风机100的制动力。

步骤S300，自释放液压制动器起第一预设时间内，若液压制动器的压力降低至第一预设偏航压力以下，则开启偏航驱动部。

以本发明实施例的风电机组010为例，当控制器400判定自释放液压制动器300起第一预设时间t1内，液压制动器300的压力降低至第一预设偏航压力p1以下时，控制偏航驱动部200开启，以令风机100朝向迎风的方向转动。

图3为本发明一种实施例中判断风电机组是否满足偏航条件的流程图。请参照图2，在图2实施例的基础上，当风电机组010满足偏航条件，且在风速大于第二预设风速v2、风向角大于第四预设风向角d4的情况下，在释放液压制动器300之前，降低风机100的功率或者关闭风机100；其中，第四预设风向角d4大于第三预设风向角d3。

具体的，当风电机组010满足偏航条件，且在风速大于第二预设风速v2、风向角大于第四预设风向角d4的情况下，判断风向角是否大于第五预设风向角d5；

当判定风向角大于第五预设风向角d5时，在释放液压制动器300之前，关闭风机100；

当判定风向角不大于第五预设风向角d5时，在释放液压制动器300之前，降低风机100的功率。

其中，第五预设风向角d5大于第四预设风向角d4。

图4为本发明一种实施例中开启偏航驱动部之后的流程图。在图2实施例的基础上，步骤S300之后，风机偏航控制方法还包括：

检测自偏航驱动部200开启之后第五预设之间t5内的偏航角度改变量。当偏航驱动部200开启之后第五预设之间t5内的偏航角度改变量小于第一预设角度a1时，关闭偏航驱动部200并降低风机100的功率。以第五预设之间t5内的偏航角度改变量可以判断风机100的偏航过程是否顺利。在本实施例中，当控制器400通过转角检测装置700采集到的偏航角度改变量小于a1时，可以判断偏航过程遭遇较大的阻力，此时关闭偏航驱动部200，控制风机100降低功率，以便减小偏航的阻力。

进一步的，风机偏航控制方法还包括：再次开启偏航驱动部200，并检测自此次开启偏航驱动部200之后第六预设时间t6内的偏航角度改变量；当此次开启偏航驱动部200之后第六预设时间t6内的偏航角度改变量小于第二预设角度a2时，关闭偏航驱动部200并关闭风机100。通过关闭风机100可以进一步减小偏航的阻力。进一步的，在关闭偏航驱动部200并关闭风机100的步骤之后，风机偏航控制方法还包括：再次开启偏航驱动部200，并检测自此次开启偏航驱动部200之后第七预设时间t7内的偏航角度改变量；当此次开启偏航驱动部200之后第七预设时间t7内的偏航角度改变量小于第三预设角度a3时，关闭偏航驱动部200。若第七预设时间t7内的偏航角度改变量小于第三预设角度a3，则无法实现偏航，停止偏航驱动部200的运转。

其中，偏航角度改变量为风机100在偏航驱动部200的驱动方向上转过的角度。以本发明实施例提供的风电机组010为例，控制器400通过转角检测装置700获取风机100转过的角度。

进一步的，风机偏航控制方法包括：当偏航满足停止条件时，控制液压制动器300制动；自控制液压制动器300制动起第二预设时间t2内，若液压制动器300的压力升高至第二预设偏航压力p2以上，则关闭偏航驱动部200；若液压制动器300的压力未在第二预设时间t2内升高至第二预设偏航压力p2以上，则自控制液压制动器300制动起经过第二预设时间t2后，关闭偏航驱动部200。如此能够更好地防止关闭偏航驱动部200之后由于制动力不够而产生的风机100漂移。

图5为本发明实施例中风机偏航控制装置的模块示意图。请参照图5，本发明实施例还提供一种风机偏航控制装置，可适用于本发明实施例提供的风电机组010。风机偏航控制装置包括：

条件判断模块410，用于判断风电机组010是否满足偏航条件。具体可参见图2实施例的步骤S100。

液压释放模块420，用于当判定风电机组010满足偏航条件时，控制液压制动器300释放。具体可参见图2实施例的步骤S200。

偏航开启模块430，用于自释放液压制动器300起第一预设时间内，若液压制动器300的压力降低至第一预设偏航压力以下，则开启偏航驱动部200。具体可参见图2实施例的步骤S300。

上述风机偏航控制装置的各模块能够应用于本发明实施例的风电机组010的控制器400中，各模块可以为可执行的指令，当其被执行时以完成相应的步骤。应当理解，风机偏航控制装置可以包括更多的模块，以实现上述图2至图4中所提到的各种判断步骤、控制步骤。各步骤的具体内容可参见上述实施例内容，此处不再赘述。

综上所述，本发明实施例提供的风机偏航控制方法包括判断风电机组是否满足偏航条件；当判定风电机组满足偏航条件时，控制液压制动器释放；自释放液压制动器起第一预设时间内，若液压制动器的压力降低至第一预设偏航压力以下，则开启偏航驱动部。采用本发明实施例的控制方法，可以使得液压制动的压力降低到第一预设偏航压力以下时，开启偏航驱动部。通过合理地设置第一预设偏航压力，可以改善在液压制动力较大时开启偏航驱动部，导致偏航驱动部过载的问题；也可以改善制动力降到较低水准后迟迟未打开偏航驱动部，导致风机偏航漂移的问题。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种风机偏航控制方法，应用于风电机组，所述风电机组包括风机、液压制动器、偏航驱动部，所述风机用于风力发电，所述偏航驱动部用于驱动所述风机转动，所述液压制动器用于向所述风机提供制动力，其特征在于，所述风机偏航控制方法包括：

判断所述风电机组是否满足偏航条件，所述偏航条件包括：风速大于第一预设风速、不大于第二预设风速且风向角大于第一预设风向角，并持续第三预设时间；或者，风速大于第二预设风速且风向角大于第二预设风向角，并持续第四预设时间；或者，风速大于所述第二预设风速且风向角大于第三预设风向角；其中，所述第二预设风向角小于所述第一预设风向角，所述第三预设风向角大于所述第二预设风向角；

当判定所述风电机组满足偏航条件时，控制所述液压制动器释放；当所述风电机组满足所述偏航条件，且在风速大于所述第二预设风速、风向角大于第四预设风向角的情况下，在释放所述液压制动器之前，降低所述风机的功率或者关闭所述风机；其中，所述第四预设风向角大于所述第三预设风向角；

自释放所述液压制动器起第一预设时间内，若所述液压制动器的压力降低至第一预设偏航压力以下，则开启偏航驱动部。

2.根据权利要求1所述的风机偏航控制方法，其特征在于，所述风机偏航控制方法包括：

当偏航满足停止条件时，控制所述液压制动器制动；

自控制所述液压制动器制动起第二预设时间内，若所述液压制动器的压力升高至第二预设偏航压力以上，则关闭所述偏航驱动部；若所述液压制动器的压力未在所述第二预设时间内升高至所述第二预设偏航压力以上，则自控制所述液压制动器制动起经过所述第二预设时间后，关闭所述偏航驱动部。

3.根据权利要求1所述的风机偏航控制方法，其特征在于，所述当所述风电机组满足所述偏航条件，且在风速大于所述第二预设风速、风向角大于所述第四预设风向角的情况下，在释放所述液压制动器之前，降低所述风机的功率或者关闭所述风机的步骤，具体包括：

当所述风电机组满足所述偏航条件，且在风速大于所述第二预设风速、风向角大于所述第四预设风向角的情况下，判断风向角是否大于第五预设风向角；

当判定所述风向角大于所述第五预设风向角时，在释放所述液压制动器之前，关闭所述风机；

当判定所述风向角不大于所述第五预设风向角时，在释放所述液压制动器之前，降低所述风机的功率；

其中，所述第五预设风向角大于所述第四预设风向角。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的风机偏航控制方法，其特征在于，所述风机偏航控制方法还包括：

检测自所述偏航驱动部开启之后第五预设之间内的偏航角度改变量；

当所述偏航驱动部开启之后第五预设之间内的偏航角度改变量小于第一预设角度时，关闭所述偏航驱动部并降低所述风机的功率；

其中，所述偏航角度改变量为所述风机在所述偏航驱动部的驱动方向上转过的角度。

5.根据权利要求4所述的风机偏航控制方法，其特征在于，所述关闭所述偏航驱动部并降低所述风机的功率的步骤之后，所述风机偏航控制方法还包括：

再次开启所述偏航驱动部，并检测自此次开启所述偏航驱动部之后第六预设时间内的偏航角度改变量；

当此次开启所述偏航驱动部之后第六预设时间内的偏航角度改变量小于第二预设角度时，关闭所述偏航驱动部并关闭所述风机。

6.根据权利要求5所述的风机偏航控制方法，其特征在于，所述关闭所述偏航驱动部并关闭所述风机的步骤之后，所述风机偏航控制方法还包括：

再次开启所述偏航驱动部，并检测自此次开启所述偏航驱动部之后第七预设时间内的偏航角度改变量；

当此次开启所述偏航驱动部之后第七预设时间内的偏航角度改变量小于第三预设角度时，关闭所述偏航驱动部。

7.一种风机偏航控制装置，应用于风电机组，所述风电机组包括风机、液压制动器、偏航驱动部，所述风机用于风力发电，所述偏航驱动部用于驱动所述风机转动，所述液压制动器用于向所述风机提供制动力，其特征在于，所述风机偏航控制装置包括：

条件判断模块，用于判断所述风电机组是否满足偏航条件，所述偏航条件包括：风速大于第一预设风速、不大于第二预设风速且风向角大于第一预设风向角，并持续第三预设时间；或者，风速大于第二预设风速且风向角大于第二预设风向角，并持续第四预设时间；或者，风速大于所述第二预设风速且风向角大于第三预设风向角；其中，所述第二预设风向角小于所述第一预设风向角，所述第三预设风向角大于所述第二预设风向角；

液压释放模块，用于当判定所述风电机组满足偏航条件时，控制所述液压制动器释放，当所述风电机组满足所述偏航条件，且在风速大于所述第二预设风速、风向角大于第四预设风向角的情况下，在释放所述液压制动器之前，降低所述风机的功率或者关闭所述风机；其中，所述第四预设风向角大于所述第三预设风向角；

偏航开启模块，用于自释放所述液压制动器起第一预设时间内，若所述液压制动器的压力降低至第一预设偏航压力以下，则开启偏航驱动部。

8.一种风电机组，其特征在于，所述风电机组包括风机、液压制动器、偏航驱动部以及控制器，所述风机用于风力发电，所述偏航驱动部用于驱动所述风机转动，所述液压制动器用于向所述风机提供制动力，所述风机、所述液压制动器、所述偏航驱动部均与所述控制器电连接，控制器被配置为：

判断所述风电机组是否满足偏航条件，所述偏航条件包括：风速大于第一预设风速、不大于第二预设风速且风向角大于第一预设风向角，并持续第三预设时间；或者，风速大于第二预设风速且风向角大于第二预设风向角，并持续第四预设时间；或者，风速大于所述第二预设风速且风向角大于第三预设风向角；其中，所述第二预设风向角小于所述第一预设风向角，所述第三预设风向角大于所述第二预设风向角；当判定所述风电机组满足偏航条件时，控制所述液压制动器释放，当所述风电机组满足所述偏航条件，且在风速大于所述第二预设风速、风向角大于第四预设风向角的情况下，在释放所述液压制动器之前，降低所述风机的功率或者关闭所述风机；其中，所述第四预设风向角大于所述第三预设风向角；自释放所述液压制动器起第一预设时间内，若所述液压制动器的压力降低至第一预设偏航压力以下，则开启偏航驱动部。