[發(fā)明專利]風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航扇區(qū)管理和優(yōu)化控制系統(tǒng)及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110243605.X
• 申請日: 2011-08-23
• 公開（公告）號(hào): CN102305179A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王建明;紀(jì)國瑞;潘磊;秦明;孫黎翔
• 申請（專利權(quán)）人: 國電聯(lián)合動(dòng)力技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): F03D7/02
• 分類號(hào): F03D7/02
• 代理公司: 北京方韜法業(yè)專利代理事務(wù)所 11303
• 代理人: 遆俊臣

1.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航扇區(qū)管理和優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于包括：

通過傳感器測量機(jī)艙當(dāng)前位置、判斷是否進(jìn)入特定扇區(qū)的偏航扇區(qū)位置檢測模塊；

存儲(chǔ)各扇區(qū)特定控制算法的扇區(qū)控制策略模塊；以及

根據(jù)機(jī)艙進(jìn)入的扇區(qū)位置切換到對應(yīng)控制算法并輸出控制信號(hào)的控制模式切換模塊。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航扇區(qū)管理和優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于所述的傳感器為加裝在偏航軸承上的傳感器，或?yàn)槠较到y(tǒng)原有的傳感器。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航扇區(qū)管理和優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于所述的傳感器為絕對值型旋轉(zhuǎn)編碼器。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航扇區(qū)管理和優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于所述的控制信號(hào)包括變槳距控制信號(hào)和發(fā)電機(jī)電磁扭矩控制信號(hào)，通過通信回路分別傳輸至風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的變槳距系統(tǒng)和變流器系統(tǒng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航扇區(qū)管理和優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于所述的控制模式切換模塊和扇區(qū)控制策略模塊均設(shè)置在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主控系統(tǒng)的PLC中。

6.一種應(yīng)用權(quán)利要求1-5所述系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航扇區(qū)管理和優(yōu)化控制方法，其特征在于包括以下步驟：

對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航掃過的所有空間劃分扇區(qū)，扇區(qū)的絕對位置坐標(biāo)與偏航系統(tǒng)的坐標(biāo)一致；

根據(jù)各扇區(qū)的風(fēng)能特性設(shè)計(jì)運(yùn)行和控制算法；

實(shí)時(shí)檢測風(fēng)機(jī)葉輪當(dāng)前對風(fēng)的位置，并確定風(fēng)機(jī)當(dāng)前所進(jìn)入的扇區(qū)；

根據(jù)所進(jìn)入的扇區(qū)，切換至相應(yīng)的運(yùn)行和控制算法，并根據(jù)結(jié)果輸出控制信號(hào)進(jìn)行控制。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航扇區(qū)管理和優(yōu)化控制方法，其特征在于所述的扇區(qū)的劃分方法為：

首先根據(jù)海陸邊界進(jìn)行扇區(qū)劃分，之后根據(jù)風(fēng)場多年的氣象數(shù)據(jù)和風(fēng)玫瑰圖，如果某個(gè)風(fēng)向的湍流強(qiáng)度大于風(fēng)場平均湍流強(qiáng)度20％以上，則該方向左右16度劃分為一個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)應(yīng)不小于32度，扇區(qū)總數(shù)不超過6個(gè)。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航扇區(qū)管理和優(yōu)化控制方法，其特征在于所述的運(yùn)行和控制算法包括變槳距控制算法和發(fā)電機(jī)扭矩控制算法。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航扇區(qū)管理和優(yōu)化控制方法，其特征在于所述的扭矩控制算法的計(jì)算公式為：

Qd=Koptωg2]]>

其中，Q_d為最優(yōu)電磁扭矩，ω_g為發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，K_opt為最優(yōu)比例系數(shù)，K_opt通過以下公式計(jì)算得到：

Kopt=πρR5Cpmax/2λmax3G3]]>

其中，C_pmax為機(jī)組最優(yōu)風(fēng)能利用系數(shù)，λ_max為最優(yōu)風(fēng)能利用系數(shù)對應(yīng)的葉尖速比值，R為葉輪的半徑，ρ為空氣密度，G為齒輪箱的傳動(dòng)比。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航扇區(qū)管理和優(yōu)化控制方法，其特征在于當(dāng)葉輪進(jìn)入風(fēng)速較小而湍流強(qiáng)度較大的扇區(qū)時(shí)，通過調(diào)整C_pmax和λ_max取較小的K_opt值。