[發明專利]控制器、漂浮式風力發電機組及其控制方法

有效

• 申請號: 201210034057.4
• 申請日: 2012-02-15
• 公開（公告）號: CN102536655A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 王安偉;陳秋紅;李小平
• 申請（專利權）人: 三一電氣有限責任公司
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00;F03D9/00;F03D11/00
• 代理公司: 北京友聯知識產權代理事務所(普通合伙) 11343
• 代理人: 尚志峰;汪海屏

技術領域

本發明涉及風力發電技術領域，具體而言，涉及一種控制器、一種漂浮式風力發電機組及其控制方法。

背景技術

隨著世界經濟發展，人類對能源的需求不斷增加，而受不可再生能源枯竭和環境保護的壓力，綠色可再生能源得到了很大發展，尤其是風能。近年來，隨著陸地風能資源的大量開發，以及陸地風能利用所受限制，如光影污染、噪聲污染等，風能資源的開發已逐漸由陸上轉向海上，而海上豐富的風能資源和技術的迅速發展，為海洋風電的發展提供了充分的條件。

目前海上商業風機的基礎均為固定式基礎，漂浮式基礎尚處于試驗和驗證階段。與固定式基礎受海底地質條件及水深限制，且制造成本高、施工難度大的缺點相比，漂浮式基礎具有成本相對較低、容易安裝以及不受水深影響的優點，成為目前海上風機基礎研究的熱門課題。現有海上漂浮式基礎或采用單臺漂浮式基礎安裝一臺大功率風電機組，未能充分利用基礎，或采用組合漂浮式基礎安裝多臺風電機組，基礎間大型鋼架結構增加了昂貴成本，或采用桁架漂浮式基礎安裝小型風機或與變異機組，不能與目前通用的大型風電機組相結合。

目前海上風機功率為2MW以上風電機組，一小部分風機制造商5/6MW海上風機已批量，已制造海上風機最大功率為7.5MW，而開發超大功率的風機(10MW及以上)則技術難度將大幅增加，相對而言海上漂浮式基礎技術已相對成型。

由于自然界的風向是不斷變化地，為了保證風輪對風，從風中獲得盡可能多能量，風力發電機組需不斷地調整其方向進行對風。通常大中型風力發電機組采用偏航驅動裝置完成偏航。偏航裝置如圖3所示。

偏航電機1驅動偏航減速機2旋轉，偏航減速機2的輸出小齒輪與偏航回轉支撐4的外齒相嚙合，從而驅動整個機艙繞軸線8旋轉，完成偏航。偏航回轉支撐4外圈與塔架5通過螺栓連接，內圈通過螺栓與機艙底架3連接。隨著風電機組功率的增大，偏航電機及偏航減速機的功率及結構尺寸也會增大，相應地，要求的安裝空間、維護空間、機艙底架強度等要求都相應增加，最終導致整個偏航驅動機構的成本增加。

通常風力發電機組還設置有偏航制動裝置，如圖3所示，偏航摩擦盤6與塔筒通過螺栓連接，制動器7安裝在機艙底架3上，不偏航時，制動器7全壓抱緊摩擦盤6，保證風力發電機組機艙部分的穩定。

由于偏航回轉機構部分整體結構重力較大，載荷較大，若采用傳統電動偏航裝置(如圖3所示)，則勢必需要很大功率的偏航電機及減速機進行驅動，同時對安裝空間、維修空間的要求也很高，成本會大大增加。

因此，需要一種新的漂浮式風力發電機組的偏航技術，可以將變槳操作用于風電機組的偏航，大幅度減小了機組偏航驅動機構的功率及結構尺寸，降低了成本。

發明內容

本發明正是基于上述問題，提出了一種新的漂浮式風力發電機組的偏航技術，可以將變槳操作用于風電機組的偏航，大幅度減小了機組偏航驅動機構的功率及結構尺寸，降低了成本。

有鑒于此，本發明提出了一種控制器，用于漂浮式風力發電機組，所述漂浮式風力發電機組包含兩個或兩個以上風力發電機組，且所述風力發電機組以塔架的縱向軸線為對稱軸、對稱地安裝在連接至所述塔架的支撐結構上，包括：信號采集單元，獲取由機組測風裝置測得的當前風速、以及所述風力發電機組的迎風方向與當前風向之間的偏差角度；角度判斷單元，判斷所述偏差角度是否達到預設的角度閾值；以及變槳偏航單元，在所述角度判斷單元的判斷結果為是的情況下，進行變槳偏航，其中，所述變槳偏航單元具體包括：角度計算子單元，根據所述當前風速計算每個所述風力發電機組的葉片的變槳角度；以及變槳處理子單元，生成對應于所述變槳角度的變槳信號，并將所述變槳信號發送至對應的風力發電機組，使所述風力發電機組的葉片實現變槳，從而使所述漂浮式風力發電機組實現偏航。

在該技術方案中，若風電機組(即風力發電機組)的迎風方向與實際上的當前風向之間的角度過大，則無法得到最大的能效，因而在這種情況下，需要對風電機組的迎風方向進行調整，即為偏航。由于使用了多臺對稱設置的風電機組，若對其中至少一臺風電機組的葉片的迎風角度進行變化，則該風電機組的受力將會發生相應變化，并會導致與其他風電機組的受力不再對稱，從而發生偏航。