[發明專利]一種獲取角度測量誤差曲線的方法

有效

• 申請號: 201510945647.6
• 申請日: 2015-12-16
• 公開（公告）號: CN105545592B
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 馬丁·費舍爾;孟繁擘;矯斌
• 申請（專利權）人: 大連尚能科技發展有限公司
• 主分類號: F03D7/02
• 分類號: F03D7/02;F03D17/00
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 胡景波

本發明公開了一種角度測量誤差曲線的數據預處理方法，包括以下步驟：按風速值將電磁功率轉化為葉輪功率；統計風機的葉輪功率與實測風向偏差角度之間的相互關系；基于最小二乘方法得到一條最小二乘擬合曲線，并選取該曲線最高點對應的實測風向偏差角度作為該風速值下的角度測量誤差；采用最小二乘擬合法，對各風速值下的角度測量誤差進行最小二乘擬合，形成風速風向儀的角度測量誤差函數。本發明將從主控系統中獲取風機的“電磁功率”轉換為不可被主控系統監測的“葉輪功率”，進而通過“葉輪功率”與實測風向偏差角度進行統計和擬合，極大地改善了數據間的曲線相關性，從而提高了整條角度測量誤差曲線δ＝f(v)的計算精度。

技術領域

本發明涉及一種風速風向儀，特別是一種風速風向儀的角度測量誤差補償方法。

背景技術

風力發電機將風動能轉化為電能，目標是在保持風機承受較低機械載荷的同時盡可能多的發電。要成功實現以上目標，關鍵是要讓風機葉輪精確的對準風向。

如圖1-2所示，根據風機動力學理論，當風速恒定且發電機轉速低于額定轉速時,風機的發電功率與風向偏差角度θ的余弦的三次方成正比。設風向無偏差時，風機葉輪獲得的功率為Power1；當風速不變而風向偏差角度為θ時，風機葉輪獲得的功率為Power2，則二者滿足如下公式：

Power2＝Power1×cos³θ

因此，當風向偏差角度θ為15度時，會帶來約10％的發電量損失。另外，葉輪的偏離會導致在葉輪乃至整個風機的機械載荷不平衡。這類載荷相比其他載荷會大得多，如果能降低，就能延長風機使用壽命，或者讓現有風機帶動更大的葉輪。

目前，在大多數風機上，風向偏差角度由安裝在機艙上方的風速風向儀決定。但在風機的實際運行過工程中，風速風向儀所測量的風向偏差角度與葉輪處的實際風向偏差角度之間存在誤差。

如圖3所示，因為風速風向儀測量的是風機機艙尾部的風向偏差角度θ₂，而風機主控系統需要的是風機葉輪處的實際風向偏差角度θ₁，即兩者間的角度測量誤差表示為：

δ_θ＝θ₂-θ₁

大量實驗表明，這個誤差不是固定的，而是與風速相關的，并將這個隨風速變化的誤差定義為如下的角度測量誤差曲線或角度測量誤差函數：

δ＝f(v)≈a₀+a₁·v+a₂·v²+…+a_n·vⁿ

風速風向儀計算角度測量誤差曲線的核心是繪制出各風速段下，角度測量誤差與功率之間的曲線關系，并在曲線最大值處獲得風速風向儀的角度測量誤差。為此需要獲得風機的風速、風向偏差角度和功率三個參數。

其中風速和風向偏差角度直接來自風速風向儀的實測數據，并經過低通濾波器濾除風速和風向偏差角度中的干擾噪聲。

功率參數可以從主控系統中獲取，但是從主控系統獲取的功率為風機的“電磁功率”，而角度測量誤差曲線需要的是“葉輪功率”，為此需要進行數據預處理才能獲得更準確的角度測量誤差曲線。

關于角度測量誤差曲線的數據預處理方法，目前還未見報道。

發明內容

為解決現有技術存在的上述問題，本發明要設計一種角度測量誤差曲線的數據預處理方法，以便能夠提供更準確數據來提高角度測量誤差曲線的補償精度。

為了獲取上述角度測量誤差曲線，本發明的技術方案如下：一種風速風向儀的角度測量誤差曲線的數據預處理方法，包括以下步驟：