CN112594131A - 一种风力发电机组侧风偏航控制方法、系统及相关组件 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种风力发电机组侧风偏航控制方法、系统及相关组件，风力发电机组侧风偏航控制方法包括以下步骤：当叶轮的转速超过预设转速限值，判断叶片是否卡死；若是，则生成侧风偏航指令，以便控制叶轮沿预设方向摆动预设角度。本申请提供的风力发电机组侧风偏航控制方法在风力发电机组超速且叶片卡死的情况下，进行侧风偏航操作，避免风力发电机组的叶轮正对风向，进而避免风力发电机组在紧急情况下转速持续升高，提高安全性。

Description

一种风力发电机组侧风偏航控制方法、系统及相关组件

技术领域

本申请涉及风力发电技术领域，更具体地说，涉及一种风力发电机组侧风偏航控制方法、系统及相关组件。

背景技术

随着国内风电行业的快速发展，变速变桨风力发电机组已经成为主流。而转速控制作为风力发电机组最重要的控制之一，一直以来都受到强烈关注。

目前，风力发电机组在特殊工况下可能出现超速情况，正常情况下机组触发超速故障以后，叶片应该收回到停止位置，机组可以正常停机。但是有时叶片会卡死而无法顺利回桨，此时若风力发电机组正对风向，转速会持续上升，容易引发安全事故，甚至会出现风机倒塌。

综上所述，如何在风力发电机组出现超速状况时提高其安全性，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的是提供一种风力发电机组侧风偏航控制方法、控制系统及相关组件，其能够避免风力发电机组在紧急情况下转速持续升高，提高安全性。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种风力发电机组侧风偏航控制方法，包括：

当叶轮的转速超过预设转速限值，判断叶片是否卡死；

若是，则生成侧风偏航指令，以便控制叶轮沿预设方向摆动预设角度。

可选的，在所述生成侧风偏航指令之前，还包括：

根据风速和变桨角度判断是否处于安全范围内；

相应的，所述生成侧风偏航指令包括：

若根据风速和变桨角度判断是否处于安全范围内的判断结果为是，则生成侧风偏航指令。

可选的，在所述根据风速和变桨角度判断是否处于安全范围内之后，还包括：

若否，则生成报警提示指令。

可选的，所述判断叶片是否卡死的过程包括：

判断叶片变桨角度是否小于或等于预设速度，且持续时间是否大于或等于预设时长。

一种风力发电机组侧风偏航控制系统，包括：

第一判断模块，用于当叶轮的转速超过预设转速限值，判断叶片是否卡死；

执行模块，用于在所述第一判断模块的判断结果为是时，生成侧风偏航指令，以便控制叶轮沿预设方向摆动预设角度。

可选的，还包括

第二判断模块，用于在所述生成侧风偏航指令之前，根据风速和变桨角度判断是否处于安全范围内；

相应的，所述执行模块包括：

执行子模块，用于在所述第二判断模块的判断结果为是时，生成侧风偏航指令。

可选的，还包括：

报警模块，用于在所述第二判断模块的判断结果为否时，生成报警提示指令。

可选的，所述第一判断模块包括：

第一判断子模块，用于判断叶片变桨角度是否小于或等于预设速度，且持续时间是否大于或等于预设时长。

一种电子设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述任意一种风力发电机组侧风偏航控制方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意一种风力发电机组侧风偏航控制方法的步骤。

通过上述方案，本申请提供的风力发电机组侧风偏航控制方法的有益效果在于：

本申请提供的风力发电机组侧风偏航控制方法包括以下步骤：当叶轮的转速超过预设转速限值，判断叶片是否卡死；若是，则生成侧风偏航指令，以便控制叶轮沿预设方向摆动预设角度。

在工作过程中，风力发电机组出现超速情况后，正常情况下应当收回叶片，但是叶片卡死后无法回收，会引发安全事故。本申请提供的风力发电机组侧风偏航控制方法在风力发电机组超速且叶片卡死的情况下，进行侧风偏航操作，避免风力发电机组的叶轮正对风向，减少了叶轮在垂直入流风的方向上的扫掠面积，从而降低叶轮转速，达到卸风的效果。因此，提高了风力发电机组的安全性。

此外，应当理解的是，本申请提供的风力发电机组侧风偏航控制系统及相关组件同样具备上述有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种风力发电机组侧风偏航控制方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的一种风力发电机组侧风偏航控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

请参考图1，图1为本申请实施例提供的一种风力发电机组侧风偏航控制方法的流程图。该风力发电机组侧风偏航控制方法包括以下步骤：

步骤S1、当叶轮的转速超过预设转速限值，判断叶片是否卡死。

具体的，叶轮的转速通过转速传感器获取，当叶轮的转速大于预设转速限值时，则转速传感器向风力发电机组侧风偏航控制系统发送超速故障信号，或者风力发电机组侧风偏航控制系统通过获取到的转速信息判断此时叶轮是否超速。叶片卡死指叶片无法顺利收回。

步骤S2、若是，则生成侧风偏航指令，以便控制叶轮沿预设方向摆动预设角度。

具体的，侧风偏航指令会控制叶轮转向，调整叶轮对风角度，避免叶轮正对风向，偏航减少了叶轮在垂直入流风的方向上的扫掠面积，进而降低叶轮转速。预设方向指顺时针方向或者逆时针方向。预设角度可以为90度也可以为其他角度。例如，叶轮沿预设方向摆动预设角度，可以具体为，叶轮以当前位置开始右偏航90deg。

正常情况下，若风力发电机组的叶轮处于超速状态，而叶片没有卡死，则风力发电机组会将叶片收回，然后停机。

本申请提供的风力发电机组侧风偏航控制方法仅在紧急情况下开启侧风偏航功能，紧急情况指风力发电机组的叶轮的转速超过预设转速限值，且叶片卡死的情况，叶片的总数量一般为三支，叶片卡死可以是部分叶片卡死，也可以是全部叶片均卡死。当风力发电机组超速且叶轮卡死无法正常收桨时，该风力发电机组侧风偏航控制方法通过偏航的方式达到卸风的效果，减小风力发电机组的运行风险。

进一步的，在一种实施例中，在步骤S2中的生成侧风偏航指令之前，该风力发电机组侧风偏航控制方法还包括以下步骤：

步骤S3、根据风速和变桨角度判断是否处于安全范围内；

相应的，步骤S2中的生成侧风偏航指令的过程具体包括：

步骤S21、若步骤S3中的判断结果为是，则生成侧风偏航指令。

具体的，风力发电机组侧风偏航控制系统所执行的偏航控制为自动偏航，自动偏航需要在安全范围内执行。安全范围通过当前的风速和变桨角度确定，例如，对于部分机型的风力发电机组，当风速超过10m/s，而变桨角度为5度时，若强制侧风偏航可能会导致风力发电机组损坏。因此，在叶轮超速且叶片卡死之后，若未处于安全范围内，则可以暂时不进行侧风偏航，等待风速减小后再进行侧风偏航；若处于安全范围内，则可以直接执行侧风偏航操作，直到风机位于停止位置。

进一步的，在一种实施例中，在步骤S3中的根据风速和变桨角度判断是否处于安全范围内之后，该风力发电机组侧风偏航控制方法还包括以下步骤：

若否，则生成报警提示指令，来控制报警装置进行报警提示。

具体的，风力发电机组超速且叶片卡死后，超出安全范围的工况需要通过报警装置进行提示，由人工决定是否执行偏航。若人工确定继续偏航，则可以通过外部指令控制叶轮偏航，使叶轮摆动至需要位置。

进一步的，在一种实施例中，步骤S1中的判断叶片是否卡死的过程包括：

步骤S11、判断叶片变桨角度是否小于或等于预设速度，且持续时间是否大于或等于预设时长。

具体的，变桨速度小于或等于预设速度，且持续时间达到预设时长，则认为叶片未动作，可以认定叶片处于卡死状态。预设速度和预设时长与风力发电机组的机型相关。预设速度可以为0.5deg/s，预设时长可以为3s。

请参考图2，图2为本申请实施例提供的一种风力发电机组侧风偏航控制系统的结构示意图。该风力发电机组侧风偏航控制系统包括：

第一判断模块100，用于当叶轮的转速超过预设转速限值，判断叶片是否卡死；

执行模块200，用于在第一判断模块100的判断结果为是时，生成侧风偏航指令，以便控制叶轮沿预设方向摆动预设角度。

进一步的，在一种优选的实施例中，该风力发电机组侧风偏航控制系统还包括

第二判断模块，用于在生成侧风偏航指令之前，根据风速和变桨角度判断是否处于安全范围内；

相应的，执行模块200包括：

执行子模块，用于在第二判断模块的判断结果为是时，生成侧风偏航指令。

进一步的，在一种优选的实施例中，该风力发电机组侧风偏航控制系统还包括：

报警模块，用于在第二判断模块的判断结果为否时，生成报警提示指令。

进一步的，在一种优选的实施例中，第一判断模块100包括：

第一判断子模块，用于判断叶片变桨角度是否小于或等于预设速度，且持续时间是否大于或等于预设时长。

该风力发电机组侧风偏航控制系统与上述风力发电机组侧风偏航控制方法实施例相对应，该风力发电机组侧风偏航控制系统与上文描述的风力发电机组侧风偏航控制方法可相互对应参照，该风力发电机组侧风偏航控制系统具有和上述风力发电机组侧风偏航控制方法相同的有益效果。

本申请还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器。其中，存储器用于存储计算机程序；处理器用于执行计算机程序时实现如上文任意一个实施例所描述的风力发电机组侧风偏航控制方法的步骤。对于本申请所提供的电子设备的介绍请参照上述风力发电机组侧风偏航控制方法的实施例，本申请在此不再赘述。本申请所提供的一种电子设备具有和上述风力发电机组侧风偏航控制方法相同的有益效果。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上文任意一个实施例所描述的风力发电机组侧风偏航控制方法的步骤。对于本申请所提供的一种计算机可读存储介质的介绍请参照上述实施例，本申请在此不再赘述。本申请所提供的一种计算机可读存储介质具有和上述风力发电机组侧风偏航控制方法相同的有益效果。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本申请所提供的风力发电机组侧风偏航控制方法、系统及相关组件进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的风力发电机组侧风偏航控制方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种风力发电机组侧风偏航控制方法，其特征在于，包括：

当叶轮的转速超过预设转速限值，判断叶片是否卡死；

若是，则生成侧风偏航指令，以便控制叶轮沿预设方向摆动预设角度。

2.根据权利要求1所述的风力发电机组侧风偏航控制方法，其特征在于，在所述生成侧风偏航指令之前，还包括：

根据风速和变桨角度判断是否处于安全范围内；

相应的，所述生成侧风偏航指令包括：

若根据风速和变桨角度判断是否处于安全范围内的判断结果为是，则生成侧风偏航指令。

3.根据权利要求2所述的风力发电机组侧风偏航控制方法，其特征在于，在所述根据风速和变桨角度判断是否处于安全范围内之后，还包括：

若否，则生成报警提示指令。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的风力发电机组侧风偏航控制方法，其特征在于，所述判断叶片是否卡死的过程包括：

判断叶片变桨角度是否小于或等于预设速度，且持续时间是否大于或等于预设时长。

5.一种风力发电机组侧风偏航控制系统，其特征在于，包括：

第一判断模块，用于当叶轮的转速超过预设转速限值，判断叶片是否卡死；

执行模块，用于在所述第一判断模块的判断结果为是时，生成侧风偏航指令，以便控制叶轮沿预设方向摆动预设角度。

6.根据权利要求5所述的风力发电机组侧风偏航控制系统，其特征在于，还包括

第二判断模块，用于在所述生成侧风偏航指令之前，根据风速和变桨角度判断是否处于安全范围内；

相应的，所述执行模块包括：

执行子模块，用于在所述第二判断模块的判断结果为是时，生成侧风偏航指令。

7.根据权利要求6所述的风力发电机组侧风偏航控制系统，其特征在于，还包括：

报警模块，用于在所述第二判断模块的判断结果为否时，生成报警提示指令。

8.根据权利要求5至7任意一项所述的风力发电机组侧风偏航控制系统，其特征在于，所述第一判断模块包括：

第一判断子模块，用于判断叶片变桨角度是否小于或等于预设速度，且持续时间是否大于或等于预设时长。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任意一项所述的风力发电机组侧风偏航控制方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任意一项所述的风力发电机组侧风偏航控制方法的步骤。

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