CN113309664A - 控制方法及风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种控制方法及风力发电机组，控制方法包括：获取当前叶片的叶尖与塔筒预设位置在水平面上的第一连线与机舱轴线的第一夹角θ；当第一夹角小于或等于20度时确定叶片转动至预设范围；当叶片转动至预设范围时，获取叶片的指定位置；根据叶片的指定位置确定叶片和塔筒之间的最小间距；当最小间距小于或等于安全阈值时，推动叶片沿远离塔筒的方向移动。本发明中当叶片与塔筒之间的最小间距小于或等于安全阈值时，推动叶片远离塔筒，能够有效避免叶片与塔筒碰撞，避免叶片撞击塔架而引起较大的安全事故，提高风力发电机组的安全性能。

Description

控制方法及风力发电机组

技术领域

本发明涉及风电设备技术领域，尤其涉及一种控制方法及风力发电机组。

背景技术

随着风电市场的发展，除中高风速区进行风机装机外，在很多低风速区同样有风机装机需求，低风速区域风机的特点为叶片直径普遍比较大，叶片相对中高速风机的叶片，变得更加细长，低风速区伴随地形的多样性和复杂性，导致很多风况条件变得比较复杂。

低风速区域装机后，受地形、来流风向、海拔等影响，导致风况比较复杂，如出现风轮左右风速不一样，或风轮下端的风速比上端大，细长型的叶片在进行控制时更加的困难，当出现下端风速比上端风速大时，而风机对叶片的控制响应又跟不上，会导致一些质量事故的发生，如叶片开裂断裂扫塔等。

发明内容

本发明实施例提供一种控制方法及风力发电机组，旨在提高风力发电机组的安全性能。

本发明第一方面的实施例提供了一种风力发电机组的控制方法，风力发电机组包括塔筒、设置于塔筒的机舱和连接于机舱的叶片，控制方法包括：

获取当前叶片的叶尖与塔筒预设位置在水平面上的第一连线与机舱轴线的第一夹角θ；

当第一夹角小于或等于20度时确定叶片转动至预设范围；

当叶片转动至预设范围时，获取叶片的指定位置；

根据叶片的指定位置确定叶片和塔筒之间的最小间距；

当最小间距小于或等于安全阈值时，推动叶片沿远离塔筒的方向移动。

根据本发明第一方面的实施方式，在根据叶片的指定位置确定叶片和塔筒之间的最小间距的步骤中：

获取第一连线的第一长度值L；

根据第一长度值L和夹角θ确定L*cosθ-R为最小间距，其中R为塔筒预设位置至塔筒表面的水平距离。

根据本发明第一方面前述任一实施方式，风力发电机组还包括用于推动叶片远离塔筒的保护装置，在当叶片转动至预设范围时，获取叶片的指定位置的步骤中：

获取当前叶片的叶尖的速度在水平面的投影矢量V；

获取保护装置的响应时间Tmax；

根据投影矢量确定叶片的运行方向；

当叶片的运行方向朝向塔筒时，确定V*Tmax为指定位置。

根据本发明第一方面前述任一实施方式，保护装置为多个，多个保护装置环绕于塔筒的周侧设置，在当最小间距小于或等于安全阈值时，推动叶片沿远离塔筒的方向移动的步骤中：根据指定位置确定位于指定位置下游的保护装置用于驱动叶片沿远离塔筒的方向移动；

或者，保护装置绕塔筒的周侧可移动设置，在当最小间距小于或等于安全阈值时，推动叶片沿远离塔筒的方向移动的步骤中：当保护装置移动至指定位置下游时开启，以使位于指定位置下游的保护装置能够驱动叶片沿远离塔筒的方向移动。

根据本发明第一方面前述任一实施方式，保护装置为保护气囊，在当最小间距小于或等于安全阈值时，推动叶片沿远离塔筒的方向移动的步骤中：

根据指定位置确定保护气囊的充气参数，以使保护气囊的中心位于指定位置的下游时，确定其位于指定位置下游；

和/或，根据指定位置确定保护气囊的充气参数，在保护气囊的长度方向与速度矢量的夹角大于或等于120度时确定其位于指定位置下游，保护气囊在长度方向上的延伸尺寸大于其在其他方向上的延伸尺寸。

根据本发明第一方面前述任一实施方式，在当最小间距小于或等于安全阈值时，推动叶片沿远离塔筒的方向移动的步骤中：用于根据指定位置确定位于指定位置下游的保护气囊的充气参数，以使该保护气囊在塔筒表面至指定位置方向上的延伸尺寸大于或等于安全阈值。

根据本发明第一方面前述任一实施方式，在根据叶片的指定位置确定叶片和塔筒之间的最小间距的步骤之后还包括：

当最小间距小于或等于净空许用值时，发出报警信号，净空许用值大于安全阈值。

本发明第二方面的实施例还提供了一种风力发电机组，其特征在于，包括：

塔筒；

机舱，设置于塔筒，机舱上设置有两个以上的叶片；

检测装置，用于获取当前叶片的叶尖与塔筒预设位置在水平面上的第一连线与机舱轴线的第一夹角θ，并用于当第一夹角小于或等于20度时，获取叶片的指定位置；

保护装置，设置于塔筒并用于推动叶片沿远离塔筒的方向移动；

控制装置，通信连接于检测装置和保护装置，控制装置用于获取指定位置、并根据指定位置确定叶片和塔筒之间的最小间距、及当叶片和塔筒之间的最小间距小于或等于安全阈值时，控制保护装置开启，以使保护装置能够推动叶片沿远离塔筒的方向移动。

根据本发明第二方面的实施方式，检测装置还用于获取第一连线的第一长度值L；

控制装置用于确定L*cosθ-R为最小间距，其中R为塔筒预设位置至塔筒表面的水平距离。

根据本发明第二方面前述任一实施方式，检测装置用于获取当前叶片的叶尖的速度在水平面的投影矢量V和保护装置的响应时间Tmax，控制装置用于根据投影矢量确定叶片的运行方向，并当叶片的运行方向朝向塔筒时，确定V*Tmax为叶片指定位置。

根据本发明第二方面前述任一实施方式，保护装置为多个，多个保护装置环绕于塔筒的周侧设置；

控制装置还用于根据指定位置控制位于指定位置下游的保护装置开启；

或者，保护装置绕塔筒的周侧可移动设置，控制装置还用于当保护装置移动至指定位置下游时开启。

根据本发明第二方面前述任一实施方式，保护装置为保护气囊，

控制装置用于确定保护气囊的充气参数且当保护气囊的中心位于指定位置的下游时，确定其位于指定位置的下游；

和/或，控制装置用于根据指定位置确定保护气囊的充气参数且当保护气囊的长度方向与速度矢量的夹角大于或等于120度时，确定其位于指定位置的下游。

根据本发明第二方面前述任一实施方式，控制装置还用于根据指定位置确定位于指定位置下游的保护气囊的充气参数，以使该保护气囊的在塔筒表面至指定位置方向上的延伸尺寸大于或等于安全阈值。

根据本发明第二方面前述任一实施方式，检测装置还用于在保护气囊喷出后继续获取下一叶片的指定位置，控制装置用于当下一叶片与塔筒之间的最小间距大于或等于间距阈值时，控制保护气囊收回。

在本发明实施例提供的控制方法中，控制方法获取叶尖与预设位置在水平面的连线与机舱轴线的第一夹角，且当第一夹角小于20度时确定叶片已经转动至预设范围。此时叶片处于可能与塔筒相互碰撞的运转范围之内，此时获取叶片的指定位置，并根据指定位置确定叶片和塔筒之间的最小间距。当最小间距小于或等于安全阈值时，推动叶片沿远离塔筒的方向移动。本发明实施例的控制方法首先当叶片运行至可能与塔筒发生碰撞的范围时，才获取叶片的指定位置，能够有效减小数据计算压力，提高控制精度。当叶片与塔筒之间的最小间距小于或等于安全阈值时，推动叶片远离塔筒，能够有效避免叶片与塔筒碰撞，避免叶片撞击塔架而引起较大的安全事故，提高风力发电机组的安全性能。

附图说明

通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显，其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。

图1是本发明实施例提供的一种风力发电机组10的结构示意图；

图2是本发明第一方面实施例提供的一种风力发电机组的控制方法的流程示意图；

图3是本发明第一方面实施例提供的一种风力发电机组的局部横截面示意图；

图4是本发明第一方面另一实施例提供的一种风力发电机组的控制方法流程示意图；

图5是本发明第一方面又一实施例提供的一种风力发电机组的控制方法流程示意图；

图6是本发明第一方面另一实施例提供的一种风力发电机的局部横截面示意图；

图7是本发明第一方面又一实施例提供的一种风力发电机的局部横截面示意图；

图8是本发明第一方面实施例提供的一种风力发电机组控制方法的流程图；

图9是本发明第二方面实施例提供的一种风力发电机组的结构示意图。

附图标记说明：

10、风力发电机组；

100、塔筒；

200、机舱；210、叶片；

300、保护装置；

400、检测装置；

500、控制装置。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本发明造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本发明的实施例的具体结构进行限定。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了更好地理解本发明，下面结合图1至图9对本发明实施例的控制方法及风力发电机组进行详细描述。

请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种风力发电机组10的结构示意图。

如图1所示，本发明第一方面的实施例提供了一种风力发电机组10的控制方法，风力发电机组10包括塔筒100、设置于塔筒100的机舱200和连接于机舱200的叶片210。叶片210沿图1中箭头所指的方向顺时针运行，当叶片210与塔筒100正对，即叶片210位于塔筒100正前方时，叶片210与塔筒100之间的间距最小，叶片210与塔筒100极易可能发生碰撞。

请一并参阅图2和图3，图2为本发明第一方面实施例提供的一种风力发电机组10的控制方法的流程示意图。图3为本发明第一方面实施例提供的一种风力发电机组10的局部横截面示意图。图3示意出塔筒100及叶片210在某一水平面上的位置示意图。

如图2和图3所示，本发明第一方面实施例提供的风力发电机组10的控制方法包括：

步骤S01：获取当前叶片210的叶尖与塔筒100预设位置在水平面上的第一连线与机舱200轴线的第一夹角θ。

例如，步骤S01中的水平面为叶尖所在的水平面。获取第一夹角θ的方式有多种，例如可以根据风力发电机组10的偏航角度、叶片210的方位角、叶片210长度等计算出第一夹角θ。

步骤S02：当第一夹角小于或等于20度时确定叶片210转动至预设范围。

步骤S03：当叶片210转动至预设范围时，获取叶片210的指定位置。

步骤S04：根据叶片210的指定位置确定叶片210和塔筒100之间的最小间距T。

步骤S05：当最小间距T小于或等于安全阈值C0时，推动叶片210沿远离塔筒100的方向移动。

在本发明实施例提供的控制方法中，控制方法获取叶尖与预设位置在水平面的连线与机舱200轴线的第一夹角，且当第一夹角小于20度时确定叶片210已经转动至预设范围。此时叶片210处于可能与塔筒100相互碰撞的运转范围之内，此时获取叶片210的指定位置，并根据指定位置确定叶片210和塔筒100之间的最小间距T。当最小间距T小于或等于安全阈值C0时，推动叶片210沿远离塔筒100的方向移动。本发明实施例的控制方法首先当叶片210运行至可能与塔筒100发生碰撞的范围时，才获取叶片210的指定位置，能够有效减小数据计算压力，提高控制精度。当叶片210与塔筒100之间的最小间距T小于或等于安全阈值C0时，推动叶片210远离塔筒100，能够有效避免叶片210与塔筒100碰撞，避免叶片210撞击塔架而引起较大的安全事故，提高风力发电机组10的安全性能。

在步骤S01中，预设位置的设置方式有多种，预设位置例如为用于获取叶片210实际位置的传感器的位置，传感器可以位于塔筒100中心线上。

在另一些可选的实施例中，预设位置即塔筒100中心线的位置。本发明实施例以预设位置为塔筒100中心线的位置进行举例说明。

在步骤S02中，还可以当第一夹角小于或等于15度时确定叶片210转动至预设范围。预设范围的具体取值用户可以根据实际需求进行设定。

在一些可选的实施例中，还可以设置报警信号。例如在步骤S03，根据叶片210的指定位置确定叶片210和塔筒100之间的最小间距T的步骤之后还包括：当最小间距T小于或等于净空许用值C1时，发出报警信号，净空许用值C1大于安全阈值C0。

在这些可选的实施例中，当最小间距T小于或等于净空许用值C1时，表示叶片210已经运行异常，并可能与塔筒100发生相撞，因此可以发出报警信号，使得用户提高警惕，然后采取措施排除故障，进一步避免叶片210撞击塔架而引起较大的安全事故，提高风力发电机组10的安全性能。

可选的，如图3所示，根据安全阈值C0和净空许用值C1可以在塔筒100周围形成安全阈值C0范围和净空许用值C1范围。当叶片210移动至安全阈值C0范围时，叶片210极易与塔筒100发生碰撞，驱动叶片210沿远离塔筒100的方向移动。当叶片210移动至净空许用值C1范围时，叶片210运行异常，叶片210可能会与塔筒100发生碰撞，发出报警信号。

在步骤S04中，根据叶片210的指定位置确定叶片210和塔筒100之间的最小间距T的方式有多种。

请一并参阅图3和图4，图4是本发明第一方面另一实施例提供的一种风力发电机组10的控制方法流程示意图。

可选的，在步骤S04中：

步骤S041：获取第一连线的第一长度值L。

步骤S042：根据第一长度值L和夹角θ确定L*cosθ-R为最小间距T，其中R为塔筒100预设位置至塔筒100表面的水平距离。可选的，当预设位置位于塔筒100的中心时，R为塔筒100对应于叶尖位置处的半径。

在这些可选的实施例中，当叶片210与塔筒100的正相对时，即第一连线与机舱200轴线重叠时，叶片210与塔筒100之间的距离最小。根据L*cosθ-R能够确定叶片210运行至与塔筒100正相对时叶片210与塔筒100之间的间距，即最小间距T。当最小间距T小于或等于安全阈值C0时，表示当叶片210与正相对时，极有可能与塔筒100相撞。本发明实施例中当叶片210与塔筒100之间的最小间距T小于或等于安全阈值C0时，推动叶片210远离塔筒100，能够有效避免叶片210与塔筒100碰撞，避免叶片210撞击塔架而引起较大的安全事故，提高风力发电机组10的安全性能。

请一并参阅图5和图6，图5是本发明第一方面又一实施例提供的一种风力发电机组10的控制方法流程示意图，图6是本发明第一方面另一实施例提供的一种风力发电机的局部横截面示意图。

在步骤S03中，获取叶片210指定位置的方法有多种。可选的，风力发电机组10还包括用于推动叶片210远离塔筒100的保护装置300。在步骤S03中：

步骤S031：获取当前叶片210的叶尖的速度在水平面的投影矢量V。

步骤S032：获取保护装置300的响应时间Tmax。

步骤S033：根据投影矢量确定叶片210的运行方向。

步骤S034：当叶片210的运行方向朝向塔筒100时，确定V*Tmax为指定位置。

在这些可选的实施例中，通过步骤S031获取叶尖的速度投影矢量V，该投影矢量V包括在水平面上的叶尖的移动速度大小值及叶尖的运行方向。然后通过步骤S033获取叶尖的运行方向。通过步骤可以获取保护装置300的最大响应时间Tmax，那么根据叶尖的移动速度大小值与响应时间Tmax的成绩可以确定叶片210的移动距离S。因此根据V*Tmax可以确定当保护装置300开始响应至保护装置300发挥作用时叶片210的移动路径。根据该指定位置确定的最小距离如果等于安全阈值C0，那么保护装置300响应及时并能够及时将叶片210推离塔筒100，能够进一步提高风力发电机组10的安全性能。

在本发明实施例提供的控制方法中，当叶片210的运行方向朝向塔筒100时，确定V*Tmax为指定位置。当第一夹角小于或等于20度时开始获取叶片210的指定位置，此后叶片210沿靠近塔筒100的方向移动。那么在根据V*Tmax确定叶片210的指定位置时，最小间距T逐渐减小，当最小间距T减小至与安全阈值C0相等时，保护装置300开始响应并能够及时将叶片210推离塔筒100，进一步提高风力发电机组10的安全性能。

在上述实施例中，步骤S031、步骤S032和步骤S033的先后顺序设置方式有多种，只要步骤S033在步骤S031之后即可。例如步骤S032可以在步骤S031之前、或者步骤S032在步骤S031之后，或者步骤S032可以与步骤S031同步进行。例如步骤S032还可以在步骤S033之前、或者步骤S032在步骤S033之后，或者步骤S032可以与步骤S033同步进行。

保护装置300的设置方式有多种，在一些可选的实施例中，保护装置300为多个，多个保护装置300环绕于塔筒100的周侧设置，在步骤S05，当最小间距T小于或等于安全阈值C0时，推动叶片210沿远离塔筒100的方向移动的步骤中：根据指定位置确定位于指定位置下游的保护装置300用于驱动叶片210沿远离塔筒100的方向移动。

在这些可选的实施例中，使得位于多个保护装置300中位于指定位置下游的保护装置300驱动叶片210沿远离塔筒100的方向移动，能够避免保护装置300与运行中的叶片210正面碰撞导致叶片210损伤，降低叶片210的受力，提高叶片210的使用寿命。

其中，指定位置的下游是指：根据叶片210的运行路径，叶片210先后经过指定位置及指定位置的下游，叶片210在经过指定位置之后会继续运行至指定位置的下游。即指定位置的下游在叶片210的运行路径上位于指定位置的后方。

在另一些可选的实施例中，保护装置300绕塔筒100的周侧可移动设置，在当最小间距T小于或等于安全阈值C0时，推动叶片210沿远离塔筒100的方向移动的步骤中：当保护装置300移动至指定位置下游时开启，以使位于指定位置下游的保护装置300能够驱动叶片210沿远离塔筒100的方向移动。

在这些可选的实施例中，驱动保护装置300移动至指定位置下游时驱动叶片210沿远离塔筒100的方向移动，能够避免保护装置300与运行中的叶片210正面碰撞导致叶片210损伤，降低叶片210的受力，提高叶片210的使用寿命。

确定保护装置300位于指定位置下游的方法有多种，例如保护装置300的外轮廓位于指定位置的下游。

请参阅图7，图7本发明第一方面又一实施例提供的一种风力发电机组10的局部横截面示意图。

在一些可选的实施例中，保护装置300为保护气囊，那么可以根据指定位置确定保护气囊的充气参数。

例如，当保护气囊的中心位于指定位置的下游时，认为保护气囊位于指定位置的下游。即用于驱动叶片210的保护气囊的中心位于指定位置的下游。那么在步骤S05，在当最小间距T小于或等于安全阈值C0时，推动叶片210沿远离塔筒100的方向移动的步骤中：根据指定位置确定保护气囊的充气参数，以使保护气囊的中心位于指定位置下游时，确定其位于指定位置下游。

在另一些可选的实施例中，当保护气囊的长度方向与速度矢量的夹角α大于或等于120度时认为保护气囊位于指定位置的下游，即用于驱动叶片210的保护气囊的长度方向与速度矢量的夹角α大于或等于120度，保护气囊在长度方向上的延伸尺寸大于其在其他方向上的延伸尺寸。例如当保护气囊的横截面呈椭圆形时，当保护气囊横截面的长轴与速度矢量的夹角α大于或等于120度时认为保护气囊位于指定位置的下游。那么在步骤S05，在当最小间距T小于或等于安全阈值C0时，推动叶片210沿远离塔筒100的方向移动的步骤中：根据指定位置确定保护气囊的充气参数，在保护气囊的长度方向与速度矢量的夹角α大于或等于120度时，确定其位于指定位置下游。

可选的，在步骤S05，当最小间距T小于或等于安全阈值C0时，推动叶片210沿远离塔筒100的方向移动的步骤中：用于根据指定位置确定位于指定位置下游的保护气囊的充气参数，以使该保护气囊在塔筒100表面至指定位置方向上的延伸尺寸大于或等于安全阈值C0。在这些可选的实施例中，根据指定位置确定保护气囊的充气参数，使得用于驱动叶片210远离塔筒100的保护气囊的尺寸足够大，保护气囊在塔筒100表面至指定位置方向上的延伸尺寸大于或等于安全阈值C0。能够避免叶片210和塔筒100相撞，提高风力发电机组10的安全性能。

请参阅图8，图8是本发明第一方面实施例提供的一种风力发电机组10控制方法的流程图。

以图8所示的实施例为例，简述发明其中一种可选的实施例的风力发电机组10控制方法的运行过程，

首先，在风力发电机组10开始运行以后，获取叶尖的指定位置。例如可以通过步骤S01和步骤S02确定当叶片210转动至预设范围之内时，才开始获取叶片210的指定位置。获取叶片210的指定位置的方式也有多种，例如可以获取叶片210的实际位置，然后计算出叶片210的指定位置。如根据上述的V*Tmax确定叶片210的指定位置，也可以根据L*cosθ-R确定叶片210的指定位置。获取叶片210的实际位置的方式也有多种，例如可以选用传感器获取叶片210的实际位置，或者可以选用摄像设备、照相设备等获取叶片210的实际位置。

然后，根据叶尖的指定位置确定叶尖与塔筒100之间的最小距离。

当最小距离大于或等于净空许用值C1，即叶片210运行正常不会撞击到塔筒100时，继续进行叶尖指定位置的检测。

当最小距离小于或等于净空许用值C1但是大于安全阈值C0时，表明叶片210的运行异常，发出报警信号。此时用户可以停机进行故障排查和修理。故障排除以后，重新开启风力发电机组10并重新监测叶片210的指定位置。

当最小距离小于或等于安全阈值C0时，控制保护气囊弹出，并使得保护气囊沿远离塔筒100的方向移动。在控制保护气囊弹出的同时或者在控制保护气囊弹出之后，控制风力发电机组10停机，以进一步降低安全风险。

请参阅图9，图9是本发明第二方面实施例提供的一种风力发电机组10的结构示意图。

本发明第二方面的实施例还提供一种风力发电机组10，包括：塔筒100；机舱200，设置于塔筒100，机舱200上设置有两个以上的叶片210；检测装置400，用于获取当前叶片210的叶尖与塔筒100预设位置在水平面上的第一连线与机舱200轴线的第一夹角θ，并用于当第一夹角小于或等于20度时，获取叶片210的指定位置用于检测叶片210的指定位置；保护装置300，设置于塔筒100并用于推动叶片210沿远离塔筒100的方向移动；控制装置500，通信连接于检测装置400和保护装置300，控制装置500用于获取指定位置、并根据指定位置确定叶片210和塔筒100之间的最小间距T、及当叶片210和塔筒100之间的最小间距T小于或等于安全阈值C0时，控制保护装置300开启，以使保护装置300能够推动叶片210沿远离塔筒100的方向移动。

可选的，图9为一种实施例的示意图。在其他实施例中，保护装置300、检测装置400和控制装置500的设置位置和相互关系还可以其他实施方式存在。只要保护装置300能够推动叶片210沿远离塔筒100的方向移动，检测装置400能够获取当前叶片210的叶尖与塔筒100预设位置在水平面上的第一连线与机舱200轴线的第一夹角θ，并用于当第一夹角小于或等于20度时，获取叶片210的指定位置用于检测叶片210的指定位置，控制装置500能够通信连接于检测装置400和保护装置300即可。

在本发明第二方面实施例提供的风力发电机组10中，检测装置400获取叶尖与预设位置在水平面的连线与机舱200轴线的第一夹角，且当第一夹角小于20度时确定叶片210已经转动至预设范围。此时叶片210处于可能与塔筒100相互碰撞的运转范围之内，此时获取叶片210的指定位置，且控制装置500根据指定位置确定叶片210和塔筒100之间的最小间距T。当最小间距T小于或等于安全阈值C0时，推动叶片210沿远离塔筒100的方向移动。本发明实施例的风力发电机组10中，当叶片210运行至可能与塔筒100发生碰撞的范围时，才获取叶片210的指定位置，能够有效减小检测装置400的数据计算压力，提高控制精度。当叶片210与塔筒100之间的最小间距T小于或等于安全阈值C0时，推动叶片210远离塔筒100，能够有效避免叶片210与塔筒100碰撞，避免叶片210撞击塔架而引起较大的安全事故，提高风力发电机组10的安全性能。

检测装置400的设置方式有多种，例如检测装置400包括检测部件和计算部件，检测部件用户获取叶片210的实际位置，计算部件用于根据叶片210的实际位置确定叶片210的指定位置。检测部件例如为位置传感器，或者检测部件为摄像、拍照等装备。

在一些可选的实施例中，检测装置400还用于获取第一连线的第一长度值L；控制装置500用于确定L*cosθ-R为最小间距T，其中R为塔筒100预设位置至塔筒100表面的水平距离。

在这些可选的实施例中，当叶片210与塔筒100的正相对时，即第一连线与机舱200轴线重叠时，叶片210转动至其沿竖直方向延伸时，叶片210与塔筒100之间的距离最小。检测装置400还用于获取第一连线的第一长度值L，控制装置500根据L*cosθ-R能够确定叶片210运行至与塔筒100正相对时叶片210与塔筒100之间的间距，即最小间距T。当最小间距T小于或等于安全阈值C0时，表示当叶片210与正相对时，极有可能与塔筒100相撞。本发明实施例中当叶片210与塔筒100之间的最小间距T小于或等于安全阈值C0时，推动叶片210远离塔筒100，能够有效避免叶片210与塔筒100碰撞，避免叶片210撞击塔架而引起较大的安全事故，提高风力发电机组10的安全性能。

在一些可选的实施例中，检测装置400用于获取当前叶片210的叶尖的速度在水平面的投影矢量V和保护装置300的响应时间Tmax，控制装置500用于根据投影矢量确定叶片210的运行方向，并当叶片210的运行方向朝向塔筒100时，确定V*Tmax为叶片210指定位置。

在这些可选的实施例中，投影矢量V包括在水平面上的叶尖的移动速度大小值及叶尖的运行方向。检测装置400还可以获取保护装置300的最大响应时间Tmax，那么根据叶尖的移动速度大小值与响应时间Tmax的成绩可以确定叶片210的移动距离S。因此根据V*Tmax可以确定当保护装置300开始响应至保护装置300发挥作用时叶片210的移动路径。控制装置500根据该指定位置确定的最小距离如果等于安全阈值C0，那么保护装置300响应及时并能够及时将叶片210推离塔筒100，能够进一步提高风力发电机组10的安全性能。

在本发明实施例提供的控制方法中，当叶片210的运行方向朝向塔筒100时，确定V*Tmax为指定位置。当第一夹角小于或等于20度时开始获取叶片210的指定位置，此后叶片210沿靠近塔筒100的方向移动。那么在根据V*Tmax确定叶片210的指定位置时，最小间距T逐渐减小，当最小间距T减小至与安全阈值C0相等时，保护装置300开始响应并能够及时将叶片210推离塔筒100，进一步提高风力发电机组10的安全性能。

在一些可选的实施例中，保护装置300为多个，多个保护装置300环绕于塔筒100的周侧设置；控制装置500还用于根据指定位置控制位于指定位置下游的保护装置300开启。

在这些可选的实施例中，控制装置500控制位于多个保护装置300中位于指定位置下游的保护装置300驱动叶片210沿远离塔筒100的方向移动，能够避免保护装置300与运行中的叶片210正面碰撞导致叶片210损伤，降低叶片210的受力，提高叶片210的使用寿命。

在另一些可选的实施例中，保护装置300绕塔筒100的周侧可移动设置，控制装置500还用于当保护装置300移动至指定位置下游时开启。

在这些可选的实施例中，控制装置500驱动保护装置300移动至指定位置下游时驱动叶片210沿远离塔筒100的方向移动，能够避免保护装置300与运行中的叶片210正面碰撞导致叶片210损伤，降低叶片210的受力，提高叶片210的使用寿命。

保护装置300绕塔筒100周侧可移动设置的方式有多种，例如风力发电机组10还包括环绕塔筒100设置的环形导轨，保护装置300沿导轨可移动设置。

在一些可选的实施例中，保护装置300为保护气囊，控制装置500用于确定保护气囊的充气参数且当保护气囊的中心位于指定位置的下游时，确定其位于指定位置的下游。

和/或，在另一些可选的实施例中，控制装置500用于根据指定位置确定保护气囊的充气参数且当保护气囊的长度方向与速度矢量的夹角α大于或等于120度时，确定其位于指定位置的下游。

在一些可选的实施例中，控制装置500还用于根据指定位置确定位于指定位置下游的保护气囊的充气参数，以使该保护气囊的在塔筒100表面至指定位置方向上的延伸尺寸大于或等于安全阈值C0。

在这些可选的实施例中，控制装置500根据指定位置确定保护气囊的充气参数，使得用于驱动叶片210远离塔筒100的保护气囊的尺寸足够大，保护气囊在塔筒100表面至指定位置方向上的延伸尺寸大于或等于安全阈值C0。能够避免叶片210和塔筒100相撞，提高风力发电机组10的安全性能

在一些可选的实施例中，检测装置400还用于在保护气囊喷出后继续获取下一叶片210的指定位置，控制装置500用于当下一叶片210与塔筒100之间的最小间距T大于或等于间距阈值时，控制保护气囊收回。

在这些可选的实施例中，控制装置500用于当下一个叶片210与塔筒100之间的最小间距T大于或等于间距阈值时，下一个叶片210不会与塔筒100发生碰撞时，控制保护气囊收回，避免干扰下一个叶片210的正常运行。

可选的，保护装置300还包括气体发生器，控制装置500还用于当最小间距T小于或等于安全阈值C0时，控制位于指定位置下游的保护装置300的气体发生器开始工作，产生气体，使得安全气囊弹出。

虽然已经参考优选实施例对本申请进行了描述，但在不脱离本申请的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (14)

1.一种风力发电机组(10)的控制方法，所述风力发电机组(10)包括塔筒(100)、设置于所述塔筒(100)的机舱(200)和连接于所述机舱(200)的叶片(210)，所述控制方法包括：

获取当前所述叶片(210)的叶尖与所述塔筒(100)预设位置在水平面上的第一连线与所述机舱(200)轴线的第一夹角θ；

当所述第一夹角小于或等于20度时确定所述叶片(210)转动至预设范围；

当所述叶片(210)转动至预设范围时，获取所述叶片(210)的指定位置；

根据所述叶片(210)的指定位置确定所述叶片(210)和所述塔筒(100)之间的最小间距；

当所述最小间距小于或等于安全阈值时，推动所述叶片(210)沿远离所述塔筒(100)的方向移动。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据所述叶片(210)的指定位置确定所述叶片(210)和所述塔筒(100)之间的最小间距的步骤中：

获取所述第一连线的第一长度值L；

根据所述第一长度值L和所述夹角θ确定L*cosθ-R为所述最小间距，其中R为所述塔筒(100)预设位置至所述塔筒(100)表面的水平距离。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述风力发电机组(10)还包括用于推动所述叶片(210)远离所述塔筒(100)的保护装置(300)，在当所述叶片(210)转动至预设范围时，获取所述叶片(210)的指定位置叶片(210)的步骤中：

获取当前所述叶片(210)的叶尖的速度在水平面的投影矢量V；

获取所述保护装置(300)的响应时间Tmax；

根据所述投影矢量确定所述叶片(210)的运行方向；

当所述叶片(210)的运行方向朝向所述塔筒(100)时，确定V*Tmax为所述指定位置。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述保护装置(300)为多个，多个保护装置(300)环绕于所述塔筒(100)的周侧设置，在当所述最小间距小于或等于安全阈值时，推动所述叶片(210)沿远离所述塔筒(100)的方向移动的步骤中：根据所述指定位置确定位于所述指定位置下游的所述保护装置(300)用于驱动所述叶片(210)沿远离所述塔筒(100)的方向移动；

或者，所述保护装置(300)绕所述塔筒(100)的周侧可移动设置，在当所述最小间距小于或等于安全阈值时，推动所述叶片(210)沿远离所述塔筒(100)的方向移动的步骤中：当所述保护装置(300)移动至所述指定位置下游时开启，以使位于所述指定位置下游的所述保护装置(300)能够驱动所述叶片(210)沿远离所述塔筒(100)的方向移动。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述保护装置(300)为保护气囊，在当所述最小间距小于或等于安全阈值时，推动所述叶片(210)沿远离所述塔筒(100)的方向移动的步骤中：

根据所述指定位置确定所述保护气囊的充气参数，以使所述保护气囊的中心位于所述指定位置的下游时，确定其位于所述指定位置下游；

和/或，根据所述指定位置确定所述保护气囊的充气参数，在所述保护气囊的长度方向与所述速度矢量的夹角大于或等于120度时确定其位于所述指定位置下游，所述保护气囊在所述长度方向上的延伸尺寸大于其在其他方向上的延伸尺寸。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在当所述最小间距小于或等于安全阈值时，推动所述叶片(210)沿远离所述塔筒(100)的方向移动的步骤中：用于根据所述指定位置确定位于所述指定位置下游的所述保护气囊的充气参数，以使该保护气囊在所述塔筒(100)表面至所述指定位置方向上的延伸尺寸大于或等于所述安全阈值。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据所述叶片(210)的指定位置确定所述叶片(210)和所述塔筒(100)之间的最小间距的步骤之后还包括：

当所述最小间距小于或等于净空许用值时，发出报警信号，所述净空许用值大于所述安全阈值。

8.一种风力发电机组(10)，其特征在于，包括：

塔筒(100)；

机舱(200)，设置于所述塔筒(100)，所述机舱(200)上设置有两个以上的叶片(210)；

检测装置(400)，用于获取当前所述叶片(210)的叶尖与所述塔筒(100)预设位置在水平面上的第一连线与所述机舱(200)轴线的第一夹角θ，并用于当所述第一夹角小于或等于20度时，获取所述叶片(210)的指定位置叶片(210)；

保护装置(300)，设置于所述塔筒(100)并用于推动所述叶片(210)沿远离所述塔筒(100)的方向移动；

控制装置(500)，通信连接于所述检测装置(400)和所述保护装置(300)，所述控制装置(500)用于获取所述指定位置、并根据所述指定位置确定所述叶片(210)和所述塔筒(100)之间的最小间距、及当所述叶片(210)和所述塔筒(100)之间的最小间距小于或等于安全阈值时，控制所述保护装置(300)开启，以使所述保护装置(300)能够推动所述叶片(210)沿远离所述塔筒(100)的方向移动。

9.根据权利要求8所述的风力发电机组(10)，其特征在于，

所述检测装置(400)还用于获取所述第一连线的第一长度值L；

所述控制装置(500)用于确定L*cosθ-R为所述最小间距，其中R为所述塔筒(100)预设位置至所述塔筒(100)表面的水平距离。

10.根据权利要求8任一项所述的风力发电机组(10)，其特征在于，所述检测装置(400)用于获取当前所述叶片(210)的叶尖的速度在水平面的投影矢量V和所述保护装置(300)的响应时间Tmax，所述控制装置(500)用于根据所述投影矢量确定所述叶片(210)的运行方向，并当所述叶片(210)的运行方向朝向所述塔筒(100)时，确定V*Tmax为所述叶片(210)指定位置。

11.根据权利要求10所述的风力发电机组(10)，其特征在于，所述保护装置(300)为多个，多个保护装置(300)环绕于所述塔筒(100)的周侧设置；

所述控制装置(500)还用于根据所述指定位置控制位于所述指定位置下游的保护装置(300)开启；

或者，所述保护装置(300)绕所述塔筒(100)的周侧可移动设置，所述控制装置(500)还用于当所述保护装置(300)移动至所述指定位置下游时开启。

12.根据权利要求11所述的风力发电机组(10)，其特征在于，所述保护装置(300)为保护气囊，

所述控制装置(500)用于确定所述保护气囊的充气参数且当所述保护气囊的中心位于所述指定位置的下游时，确定其位于所述指定位置的下游；

和/或，所述控制装置(500)用于根据所述指定位置确定所述保护气囊的充气参数且当所述保护气囊的长度方向与所述速度矢量的夹角大于或等于120度时，确定其位于所述指定位置的下游。

13.根据权利要求12所述的风力发电机组(10)，其特征在于，所述控制装置(500)还用于根据所述指定位置确定位于所述指定位置下游的所述保护气囊的充气参数，以使该保护气囊在所述塔筒(100)表面至所述指定位置方向上的延伸尺寸大于或等于所述安全阈值。

14.根据权利要求12所述的风力发电机组(10)，其特征在于，所述检测装置(400)还用于在所述保护气囊喷出后继续获取下一叶片(210)的指定位置，所述控制装置(500)用于当所述下一叶片(210)与所述塔筒(100)之间的最小间距大于或等于所述间距阈值时，控制所述保护气囊收回。

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