CN110886681A - 一种基于时间分区和偏航扇区的偏航角度定位控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于时间分区和偏航扇区的偏航角度定位控制方法，包括以下步骤：采集变量数据、偏航判定模块对变量数据进行判定以及主控系统控制偏航，采集变量数据为通过对采集机组的风速、风向、偏航角度以及偏航电机动作指令常规控制变量参数的监控，得到风速均值、风向β、偏航角度均值α以及偏航次数累加值N的变量数据，将变量数据作为偏航判定模块的输入变量；本发明采集机组的风速、风向、偏航角度和偏航电机动作指令以及系统时间等变量，获得机组在某个时间段内偏航次数的最大值，说明此时机组在该特定偏航扇区为主导风向；单机结合时间分区提前实现偏航对风，提高了机组的捕风能力，降低了大风下偏航导致的发电量损失。

Description

一种基于时间分区和偏航扇区的偏航角度定位控制方法
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，具体涉及一种基于时间分区和偏航扇区的偏航角度定位控制方法。
背景技术
自然界中风速、风向都具有随机性，一般风机设计时，风电场的主风向是基本相同的。电控设计中根据风向变化和风速大小，将机组的偏航控制按照预设偏航角度对风偏航。但风电场的机组微观选址与实际机组的风况并不能做到完全一致，存在同一个风场机组的主风向不一致的情况发生。例如图6所示，某一个风电场风向上午主风向一致，但下午则主风向不明显。导致机组上午朝着同一个方向偏航对风，但下午多台机组存在多个对风角度。如图6中4号、5号机组对风角度偏差较大，在大风条件下因对风偏航会损失发电量，导致整场机组的理论发电量不能满足预期发电能力的要求。
现有的专利主要针对偏航扇区划分进行偏航控制参数调整，采用新的监控设备对偏航角度提前预估，采用限位设备对偏航电缆进行扭缆保护等主要方面。专利CN108533452A提供了一种风力发电机偏航扇区划分和偏航控制参数动态调整的控制方法，将360°偏航角度区间划分为多个扇区，并同步设置不同扇区对应的解缆参数，根据风向的变化情况，监测所在扇区后执行对应扇区参数下偏航动作，然而，该专利主要实现不同扇区位置下偏航参数的动态调整和偏航控制，未实现不同扇区下机组偏航角度随时间的提前预知。专利CN 108953060A提出采用雷达技术预知偏航对风控制，但雷达价格较高，对陆上机组尚未普及。CN 108547736A和CN 108825432A基于机组运行数据采用新的算法去预估风速变化趋势，进而实现机组的偏航对风控制，但因算法复杂可实施性及代码转换麻烦，需要做的测试较多，开发周期和测试周期较长。专利CN 109083808 A和专利CN 109340046A提供了采用遗传算法或是基于风速区间实现偏航对风控制，属于传统的控制方式。专利CN203385409 U提出了一种偏航扭缆测试方式，其机理属于偏航凸轮机构实现不同传动比下极限位置的触发来提前预警，防止出现偏航角度过大导致线缆扭断发生，与现有的偏航编码器配置功能类似。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于时间分区和偏航扇区的偏航角度定位控制方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于时间分区和偏航扇区的偏航角度定位控制方法，包括以下步骤：采集变量数据、偏航判定模块对变量数据进行判定以及主控系统控制偏航，所述采集变量数据为通过对采集机组的风速、风向、偏航角度以及偏航电机动作指令常规控制变量参数的监控，得到风速均值、风向β、偏航角度均值α以及偏航次数累加值N的变量数据，将变量数据作为偏航判定模块的输入变量；
偏航判定模块对变量数据进行判定，偏航判定模块通过分区定位和冒泡排序获取变量数据的最大值来实现偏航次数最大化确认，分区定位包括风速分区、时间分区和偏航角度分区，
1)风速分区为按照风速大小给定分区，将0～2.5m/s划分为一个低风速区，10.5～22m/s划分为高风速区，2.5～10.5m/s采用区间值为2m/s做区分，共划分6组，
2)时间分区为按照日划分为6个区间，每个区间4个小时，按月份最大时间区间为31，
3)偏航角度分区为根据-360°～+360°划分24个分区，每个分区30°为一个特定偏航区间，
特定偏航区间，是基于时间分区确认特定风速分区下对应偏航角度区间的偏航次数最大值统计点，根据冒泡排序法确认偏航次数最大值以及对应的偏航角度区间和时间区间，生成对应的标志位，偏航次数最大值对应的偏航区间，作为下一次偏航目标角度，结合时间分区根据偏航对风最大概率的确定偏航角度，实现目标偏航角度提前定位控制，
在完成一个时间分区数据统计后，需要将偏航次数最大值、偏航角度以及风速区间和对应标志位同步记录写入对应的数组存储，
当所有时间分区遍历完成，主控系统检测到日期发生变化，则将所有时间分区下的偏航数组初始化，同时进入新的统计周期，若日期未发生变化，则进入下一个时间分区，重复上述统计方式；
主控系统控制偏航，在确认了机组的偏航次数最大和对应时间区间后，则机组在不同时间段的最大偏航概率确认，从而在待机模式下主控系统提前控制偏航至对应偏航扇区实现等风操作。
具体的是，所述风速和偏航角度，主控系统对其10min数据做均值处理；主控系统中根据偏航电机动作指令，采集并统计偏航输出信号的累计值。对于风向变量，主控采集30s的滤波值，未对其进行均值处理。
具体的是，所述10min数据做均值处理，是指控制系统扫描周期执行中每10min生成一次变量数据的均值数据，并存储到对应的文件中去，便于对机组进行数据分析和故障判定。
具体的是，所述机组的偏航判定中，主控系统采集10min统计均值中所需变量数据，并根据主控PLC内部时钟信号记录统计时间，首先，根据时间分区确认当前主控PLC时间处于哪一个时间分区，确认对应的标志位；其次，在统计时间小于4h，主控PLC每隔10min生成包含风速均值、偏航次数累加值以及偏航角度均值，然后查看实际风速值落入的风速区间，实际的偏航角度落入的偏航扇区区间，此时若数值元素Nij为空，给定数值为0，并将本次10min均值采集到的偏航次数与该数据做累加求和，若Nij不为空，则将上次记录偏航次数与本次偏航次数做求和，当执行完上述赋值过程将对数据进行更新，执行下一个10min数据采集周期；若统计的时间等于4h，则此时对存储表中的所有记录数据按风速区间为基准参考，对不同偏航扇区角度下对应的偏航次数做冒泡排序，遍历每个偏航区间下，选出当前风速区间的偏航次数最大值Ni_max并给定对应时间分区的标志位Flagj，完成后进入下一个风速区间重复上述过程，最后将统计数据以数组形式存储；当统计时间大于4h，表明当前时间分区记录完成，需要统计下一个时间分区，此时统计时间清零，跳转到下一个时间分区然后执行偏航判定，统计数组完成初始化，重新开始记录偏航次数。
具体的是，所述冒泡排序法对不同偏航扇区下偏航次数统计时，可能会出现偏航次数相等的情况时，继续执行下一个时间区间并统计不同风速区间的偏航次数最大值，当全部时间区间统计完成，准备进入下一个时间区间时，将遍历的所有统计存储偏航最大值，按照不同时间区间下的风速分区做比较，选择其中最大的一个偏航次数，输出对应风速分区下最大偏航次数下的偏航角度、时间分区。
具体的是，所述目标偏航角度指偏航区间角度划分阈值的上限和下限的均值。
本发明具有以下有益效果：
本发明设计的基于时间分区和偏航扇区的偏航角度定位控制方法基于现有的技术手段和控制变量，采集机组的风速、风向、偏航角度和偏航电机动作指令以及系统时间等变量，结合风速分区、时间分区以及偏航次数累加值，获得对应时间分区下最大偏航概率，通过以日或月为单位做统计分析，获得机组在某个时间段内偏航次数的最大值，说明此时机组在该特定偏航扇区为主导风向；这样对于风电场主风向不一致的情况，单机结合时间分区提前实现偏航对风，提高了机组的捕风能力，降低了大风下偏航导致的发电量损失；本发明通过机组现有的变量参数做统计，无需引入新的设备，经济性好，通过简单的冒泡排序法，控制简单，实施方便，鲁棒性好，不受机型限制和地域限制，能够实现单机的提前对风偏航控制，提高了整场的捕风能力和发电量。
附图说明
图1为基于时间分区和偏航扇区的偏航角度定位控制方法的总体系统结构框图；
图2为基于时间分区和偏航扇区的偏航角度定位控制方法的时间分区图；
图3为基于时间分区和偏航扇区的偏航角度定位控制方法的月份分区图；
图4为偏航判定模块的处理流程图；
图5为偏航判定模块的时间分区流程图；
图6为偏航风向变化示意图；
具体实施方式
以下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、完整地进一步详细的说明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
如图1-6所示，一种基于时间分区和偏航扇区的偏航角度定位控制方法，包括以下步骤：采集变量数据、偏航判定模块对变量数据进行判定以及主控系统控制偏航，通过对风速、风向、偏航角度以及偏航电机动作指令等变量参数的监控和采集处理，基于时间分区和偏航扇区划分，对每个风速分区段的偏航次数做区间统计，并通过冒泡排序法对偏航次数做排序(横向排序)，选出偏航次数最大值。当某一日全部时间分区都统计完毕，再以风速分区为基准，对每个风速分区下不同的时间分区对应的偏航次数最大值做冒泡排序(纵向排序)，选出当日内不同时间区间下不同风速分区下的最大偏航次数和对应的偏航角度做输出，并同时输出对应时间分区的标志位。当下一次进行机组对风时，在对应的下一个时间区间可以采用上一个时间区间的输出值作为目标偏航角度去偏航，基于概率最大实现了偏航角度的定位。
如图1所示，外部环境变量风速、风向依靠测风设备(如机械式风速仪、风向标或是超声波式风速仪、风向标)获取模拟量信息，并经主控PLC解析为实际数字量。偏航角度经偏航编码器与Bahcmann CM202模块经CANOpen协议实现数据传输，获取实时偏航角度值。
风速和偏航角度，主控PLC的采样周期为20ms，对采集到的数据值，主控每隔10min做一次均值处理，生成对应的10min均值数据并导出到文件中存储。主控系统获取10min的平均风速和平均偏航角度作为偏航判定模块的输入变量；同时，主控系统根据风向变化下发偏航动作指令，并采集统计偏航输出信号的累计值，每次偏航输出给定一个1s的脉冲信号用于对偏航累加变量做统计。对于风向变量，主控采集30s的一阶低通滤波值，未对其进行均值处理。
10min数据做均值处理，是指控制系统扫描周期执行中每10min生成一次变量数据的均值数据，并存储到对应的文件中去，便于对机组进行数据分析和故障判定。
需要说明的是，上述采集的变量数据不局限上述4个，可根据需要进一步添加并完善偏航判定模块，如增加叶轮转速、发电机转速、机组功率以及故障判定条件等。
机组的偏航判定模块主要基于时间分区、风速分区以及偏航角度分区，并通过冒泡排序获取偏航最大值来实现最大偏航角度区间的确定。
时间分区可参考图2，以每一天24h制作为基准，每4个小时划分一个时间分区，共划分6个区间段，每个区间段有一个对应的标志位触发，标志位为Flagj(j＝1～6)。
表2
Figure BDA0002316131970000051
Figure BDA0002316131970000061
风速分区可参考表2，在每个时间区间里，0～2.5m/s处于低风速段，机组基本不发电；高于10.5m/s至切出风速22m/s，机组处于满功率运行阶段；在2.5～10.5m/s之间，风速间隔2m/s做一个风速区间划分。机组将偏航角度按-360°～+360°划分，每隔30°划分为一个偏航区间，共24个偏航扇区。
需要说明的是，限于表格内容过长，对偏航角度未全部展示出来部分以表中省略号代替。
在实际运行中，机组对风偏航角度很容易超过360°，因此统计中机组的偏航角度不限于360°，超过该角度时按照如下公式统计偏航角度，并规定机舱左偏航角度为正值，机舱右偏航角度为负值：
Figure BDA0002316131970000062
Figure BDA0002316131970000063
当偏航角度绝对值大于360°，则根据上述公式，结合实际偏航角度数值符号判定(正号选择左偏航公式，负号选择右偏航公式)并计算出偏航角度，结合偏航扇区统计偏航次数。
表2还给出了按照月份统计偏航次数，具体如图3所示，机组每个月一般28日～31日不等，程序中按照最大31日给定统计数组，统计对应日期下的时间分区和标志位，并汇总机组的最大偏航次数和偏航角度，实现方式与单日统计方式相同。需要说明的是，程序中主控PLC提供日期生成函数，读取本地的日期数据，通过对比日期数据，便计算出不同日期下机组的切换标志位。
时间分区对每天按照24h进行划分，按每隔4h划分为一个时间区间，每个时间区间对应风速分区，风速区间0～22m/s。同样的，按照月份划分，以每天作为一个时间分区单元，划分为0～31之间的分区单元。
在机组的偏航判定中，主控采集10min统计均值中所需变量数据，并根据主控PLC内部时钟信号记录统计时间。在某月份的某一天中，全天按照24h统计，首先，根据时间分区确认当前PLC时间处于那一个时间分区，确认对应的标志位。其次，在统计时间小于4h，主控PLC每隔10min生成包含风速均值、偏航动作次数以及偏航角度均值，然后查看实际风速值落入的风速区间，实际的偏航角度落入的偏航扇区区间。根据数组初始化，将本次10min均值采集到的偏航次数与该数据元素做累加求和。当下一个10min数据生成后，根据对应偏航区间数据，若Nij不为0，说明上个周期已经存入数据，则将本次采集数据与上次数据做累加求和；若Nij为0，说明上一个10min并未落入该偏航区间，可以将上次记录偏航次数0与本次偏航次数做求和，并将求和之后的数据更新，执行下一个10min数据采集。
作为对上述实例的细化，结合表2、图4和图5举例说明如下：
若某月第N天(N取1～31，本举例按N＝1)采用了偏航控制定位方法，对一天做了6个时间分区，对风速和偏航角度也同样做了区间划分。当系统统计时间在凌晨0～4h之间时，首先对6个时间分区的总数组Ni_j初始化。机组PLC每10min统计一次偏航次数、风速均值和偏航角度均值。当风速均值落入风速划分区间的任何一个位置时，将该风速区间对应下的偏航次数做赋值更新，然后进入下一个循环。如采集到平均风速5m/s，偏航角度均值300°，偏航次数2次，则在表2中N3_23元素做更新，由0变为2，并进入到下一个采集周期，重复上述过程。
当执行的多个周期在同一个风速区间对应的平均风速和偏航角度均值都相同，则该元素持续累加；若不满足上述条件，则加上0。如前述N3_23的第一个周期为2，且下一个周期为3，则总次数做累加变为5，如此重复；当下一个周期不是该元素，则该元素自动加0，进入下一个周期，如此重复。
当系统统计时间到4h，说明第一个时间分区完成，准备进入下一个时间分区，如图5所示。此时按风速分区做基准，对每个偏航角度分区做冒泡排序，选出最大的偏航次数，并记录为Nk_max(k＝1～6)。如风速从0～2.5m/s，遍历全部偏航扇区角度下数据并做冒泡排序，选出最大的偏航此时N1_max，并将偏航角度、偏航次数存储在预定数组中，进行2.5～4m/s风速段重复上述遍历统计，统计最大值并存储，其余依次类推。当程序遍历完所有偏航次数数据并统计完最大值，生成对应的标志位Flag1和用于记录上述统计最大值的时间分区数组NT_1，并准备进入下一个时间分区。
当程序中检测到统计时间大于预设时间且小于预设时间加上4，表明当前时间分区记录完成，进入到了下一个时间分区，此时将偏航数组再次初始化，重复上述时间分区判定方法，生成对应的标志位FlagN和时间分区数组NT_N(其中6≥N≥2)。
图4中所述统计时间指主控PLC运行实时时间，预设时间为程序中给定的4/8/12/16/20/24这6个时间点。特别是24这个时间点，因为按照24小时制，时间24和0一致，所以将时间分区时0～4中不包含0，而是在20～24这个时间分区完成后以0作为判定点。
在完成一个时间分区数据统计后，需要将偏航次数最大值、偏航角度以及风速区间和对应标志位同步记录写入对应的数组存储。当所有时间分区遍历完成，控制器检测到日期发生变化，则将所有时间分区下的偏航数组初始化，同时进入新的统计周期；若日期未发生变化，则进入下一个时间分区，重复上述统计方式。
当一天中6个时间分区均统计完成，说明当日的统计已经结束，准备进入下一日的数据统计。
以时间分区数组为基准，对比同一风速区间下偏航次数，根据冒泡排序法确认偏航次数最大值ND_k_max(k＝1～6)并将偏航次数最大值、偏航角度、时间分区标志位存储在数组ND_k。举例如下，当对应同一个风速区间0～2.5时，时间区间0～4对应最大值为8,时间区间4～8对应最大值为7，时间区间20～24对应最大值为5，因仅限于举例，其它时间区间暂不考虑。此时统计出来ND_1_max＝8，说明时间区间0～4区间下的θ3偏航角度具有最大的偏航次数，在该时间区间对应的偏航次数下有最大概率的偏航动作区间。其余风速区间的判定方法与此类似，重复上述判定方法。
表1
Figure BDA0002316131970000081
在采用冒泡排序法对不同偏航扇区下偏航次数统计时，可能会出现偏航次数相等的情况。针对此种情况，在偏航次数相等时，继续执行下一个时间区间并统计该时间区间下不同风速区间的偏航次数最大值。当全部时间区间统计完成，准备进入下一个日期时间区间时，将遍历的所有统计存储偏航最大值，按照不同时间区间下的风速分区做比较，选择其中最大的一个偏航次数，输出对应风速分区下最大偏航次数下的偏航角度、时间分区。
从表1可见，若存在同一风速区间下对应不同偏航区间下统计偏航次数数值一样且为最大偏航次数时，则偏航次数最大值为统计偏航次数值，但偏航角度取两者的平均值。同样以表1为例，时间分区4～8取ND_2_max＝7,θ＝(θ2+θ3)/2；20～24取ND_6_max＝2,θ＝(θ1+θ3)/2。
当日期发生变化进入下一个日期时，重复上述步骤，并获得每日的ND_k_max存储在月份记录数组中NM_k_max，月份记录和统计方法与单日相似，不同点在于数组的大小和月份切换判定。
需要说明的是，按照上述方法偏航目标角度为偏航区间的中间值。即选定偏航区间的角度阈值为θ1和θ2，则目标偏航角度为θ＝(θ1+θ2)/2。
在确认了机组的偏航次数最大以及对应时间区间和偏航区间后，则机组在不同时间段不同偏航区间的最大偏航对风概率可以确认，从而可以在待机模式下提前偏航至对应偏航扇区实现等风操作。
本发明不局限于上述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (6)

1.一种基于时间分区和偏航扇区的偏航角度定位控制方法，其特征在于，包括以下步骤：采集变量数据、偏航判定模块对变量数据进行判定以及主控系统控制偏航，所述采集变量数据为通过对采集机组的风速、风向、偏航角度以及偏航电机动作指令常规控制变量参数的监控，得到风速均值、风向β、偏航角度均值α以及偏航次数累加值N的变量数据，将变量数据作为偏航判定模块的输入变量；
偏航判定模块对变量数据进行判定，偏航判定模块通过分区定位和冒泡排序获取变量数据的最大值来实现偏航次数最大化确认，分区定位包括风速分区、时间分区和偏航角度分区，
1)风速分区为按照风速大小给定分区，将0～2.5m/s划分为一个低风速区，10.5～22m/s划分为高风速区，2.5～10.5m/s采用区间值为2m/s做区分，共划分6组，
2)时间分区为按照日划分为6个区间，每个区间4个小时，按月份最大时间区间为31，
3)偏航角度分区为根据-360°～+360°划分24个分区，每个分区30°为一个特定偏航区间，
特定偏航区间，是基于时间分区确认特定风速分区下对应偏航角度区间的偏航次数最大值统计点，根据冒泡排序法确认偏航次数最大值以及对应的偏航角度区间和时间区间，生成对应的标志位，偏航次数最大值对应的偏航区间，作为下一次偏航目标角度，结合时间分区根据偏航对风最大概率的确定偏航角度，实现目标偏航角度提前定位控制，
在完成一个时间分区数据统计后，需要将偏航次数最大值、偏航角度以及风速区间和对应标志位同步记录写入对应的数组存储，
当所有时间分区遍历完成，主控系统检测到日期发生变化，则将所有时间分区下的偏航数组初始化，同时进入新的统计周期，若日期未发生变化，则进入下一个时间分区，重复上述统计方式；
主控系统控制偏航，在确认了机组的偏航次数最大和对应时间区间后，则机组在不同时间段的最大偏航概率确认，从而在待机模式下主控系统提前控制偏航至对应偏航扇区实现等风操作。
2.根据权利要求1所述的基于时间分区和偏航扇区的偏航角度定位控制方法，其特征在于，所述风速和偏航角度，主控系统对其10min数据做均值处理；主控系统中根据偏航电机动作指令，采集并统计偏航输出信号的累计值。对于风向变量，主控采集30s的滤波值，未对其进行均值处理。
3.根据权利要求2所述的基于时间分区和偏航扇区的偏航角度定位控制方法，其特征在于，所述10min数据做均值处理，是指控制系统扫描周期执行中每10min生成一次变量数据的均值数据，并存储到对应的文件中去，便于对机组进行数据分析和故障判定。
4.根据权利要求2所述的基于时间分区和偏航扇区的偏航角度定位控制方法，其特征在于，所述机组的偏航判定中，主控系统采集10min统计均值中所需变量数据，并根据主控PLC内部时钟信号记录统计时间，首先，根据时间分区确认当前主控PLC时间处于哪一个时间分区，确认对应的标志位；其次，在统计时间小于4h，主控PLC每隔10min生成包含风速均值、偏航次数累加值以及偏航角度均值，然后查看实际风速值落入的风速区间，实际的偏航角度落入的偏航扇区区间，此时若数值元素Nij为空，给定数值为0，并将本次10min均值采集到的偏航次数与该数据做累加求和，若Nij不为空，则将上次记录偏航次数与本次偏航次数做求和，当执行完上述赋值过程将对数据进行更新，执行下一个10min数据采集周期；若统计的时间等于4h，则此时对存储表中的所有记录数据按风速区间为基准参考，对不同偏航扇区角度下对应的偏航次数做冒泡排序，遍历每个偏航区间下，选出当前风速区间的偏航次数最大值Ni_max并给定对应时间分区的标志位Flagj，完成后进入下一个风速区间重复上述过程，最后将统计数据以数组形式存储；当统计时间大于4h，表明当前时间分区记录完成，需要统计下一个时间分区，此时统计时间清零，跳转到下一个时间分区然后执行偏航判定，统计数组完成初始化，重新开始记录偏航次数。
5.根据权利要求1所述的基于时间分区和偏航扇区的偏航角度定位控制方法，其特征在于，所述冒泡排序法对不同偏航扇区下偏航次数统计时，可能会出现偏航次数相等的情况时，继续执行下一个时间区间并统计不同风速区间的偏航次数最大值，当全部时间区间统计完成，准备进入下一个时间区间时，将遍历的所有统计存储偏航最大值，按照不同时间区间下的风速分区做比较，选择其中最大的一个偏航次数，输出对应风速分区下最大偏航次数下的偏航角度、时间分区。
6.根据权利要求1所述的基于时间分区和偏航扇区的偏航角度定位控制方法，其特征在于，所述目标偏航角度指偏航区间角度划分阈值的上限和下限的均值。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112302871A (zh) * 2020-10-15 2021-02-02 明阳智慧能源集团股份公司 一种提高风力发电机组可利用率的偏航穿越控制方法
CN112796940A (zh) * 2021-01-29 2021-05-14 东方电气风电有限公司 一种风向数据缺失风机的对风方法
CN113298317A (zh) * 2021-06-16 2021-08-24 电子科技大学中山学院 一种风力发电机组偏航控制方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090295166A1 (en) * 2008-06-03 2009-12-03 Wei-Nian Su Output power control of a wind power generator through bendable tail wing and tail rod
CN102305179A (zh) * 2011-08-23 2012-01-04 国电联合动力技术有限公司 风力发电机组偏航扇区管理和优化控制系统及其方法
CN103912448A (zh) * 2014-04-25 2014-07-09 江苏龙源风力发电有限公司 一种区域风电场机组功率特性监测方法
KR101505435B1 (ko) * 2013-11-08 2015-03-25 삼성중공업 주식회사 풍력발전기
CN106150904A (zh) * 2016-07-01 2016-11-23 华北电力科学研究院有限责任公司 一种风力发电机组偏航系统控制性能优化方法及系统
CN106503406A (zh) * 2016-12-05 2017-03-15 广东明阳风电产业集团有限公司 一种风力发电机组偏航自动矫正控制方法
CN107152374A (zh) * 2017-05-23 2017-09-12 北京三力新能科技有限公司 一种风力发电机组偏航控制方法
CN107654336A (zh) * 2017-09-20 2018-02-02 山东中车风电有限公司 基于扇区分布的风电机组风场适应性快速评估优化方法
CN108204333A (zh) * 2016-12-20 2018-06-26 北京金风科创风电设备有限公司 偏航对风控制参数的优化方法及装置
CN108869176A (zh) * 2018-06-28 2018-11-23 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机组的对风偏差校正方法、装置和电子设备
CN109960144A (zh) * 2017-12-26 2019-07-02 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机组偏航控制的方法、设备和系统
CN110094310A (zh) * 2019-05-13 2019-08-06 北京天泽智云科技有限公司 一种识别风力发电机偏航对风不正的方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090295166A1 (en) * 2008-06-03 2009-12-03 Wei-Nian Su Output power control of a wind power generator through bendable tail wing and tail rod
CN102305179A (zh) * 2011-08-23 2012-01-04 国电联合动力技术有限公司 风力发电机组偏航扇区管理和优化控制系统及其方法
KR101505435B1 (ko) * 2013-11-08 2015-03-25 삼성중공업 주식회사 풍력발전기
CN103912448A (zh) * 2014-04-25 2014-07-09 江苏龙源风力发电有限公司 一种区域风电场机组功率特性监测方法
CN106150904A (zh) * 2016-07-01 2016-11-23 华北电力科学研究院有限责任公司 一种风力发电机组偏航系统控制性能优化方法及系统
CN106503406A (zh) * 2016-12-05 2017-03-15 广东明阳风电产业集团有限公司 一种风力发电机组偏航自动矫正控制方法
CN108204333A (zh) * 2016-12-20 2018-06-26 北京金风科创风电设备有限公司 偏航对风控制参数的优化方法及装置
CN107152374A (zh) * 2017-05-23 2017-09-12 北京三力新能科技有限公司 一种风力发电机组偏航控制方法
CN107654336A (zh) * 2017-09-20 2018-02-02 山东中车风电有限公司 基于扇区分布的风电机组风场适应性快速评估优化方法
CN109960144A (zh) * 2017-12-26 2019-07-02 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机组偏航控制的方法、设备和系统
CN108869176A (zh) * 2018-06-28 2018-11-23 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机组的对风偏差校正方法、装置和电子设备
CN110094310A (zh) * 2019-05-13 2019-08-06 北京天泽智云科技有限公司 一种识别风力发电机偏航对风不正的方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112302871A (zh) * 2020-10-15 2021-02-02 明阳智慧能源集团股份公司 一种提高风力发电机组可利用率的偏航穿越控制方法
CN112796940A (zh) * 2021-01-29 2021-05-14 东方电气风电有限公司 一种风向数据缺失风机的对风方法
CN112796940B (zh) * 2021-01-29 2022-05-24 东方电气风电股份有限公司 一种风向数据缺失风机的对风方法
CN113298317A (zh) * 2021-06-16 2021-08-24 电子科技大学中山学院 一种风力发电机组偏航控制方法

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