[發(fā)明專利]測風(fēng)系統(tǒng)、測風(fēng)方法、偏航控制方法和主控系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611178792.7
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號(hào): CN106593764B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓世輝
• 申請（專利權(quán)）人: 北京金風(fēng)科創(chuàng)風(fēng)電設(shè)備有限公司
• 主分類號(hào): F03D7/00
• 分類號(hào): F03D7/00;G01P5/24;G01P13/02
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

本申請公開了測風(fēng)系統(tǒng)、測風(fēng)方法、偏航控制方法和主控系統(tǒng)，該測風(fēng)系統(tǒng)包括：超聲波測風(fēng)傳感器、位置傳感器和數(shù)據(jù)處理器，其中：所述超聲波測風(fēng)傳感器安裝在葉輪的導(dǎo)流罩上；所述位置傳感器安裝在任一與葉輪同步旋轉(zhuǎn)的位置上；所述數(shù)據(jù)處理器分別與所述超聲波測風(fēng)傳感器和所述位置傳感器相連，用于獲取所述超聲波測風(fēng)傳感器和所述位置傳感器測量得到的數(shù)據(jù)，并根據(jù)獲取到的數(shù)據(jù)確定所述超聲波測風(fēng)傳感器實(shí)時(shí)位置上的風(fēng)向和風(fēng)速大小，測風(fēng)結(jié)果能夠更真實(shí)地反映風(fēng)力發(fā)電機(jī)組周圍的風(fēng)向和風(fēng)速大小。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及測風(fēng)系統(tǒng)、測風(fēng)方法、偏航控制方法和主控系統(tǒng)。

背景技術(shù)

測風(fēng)系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)和主控系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(簡稱“風(fēng)機(jī)”)的重要組成部分，其中：測風(fēng)系統(tǒng)用于對風(fēng)電場的風(fēng)向和風(fēng)速大小進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，并將測風(fēng)結(jié)果上傳給主控系統(tǒng)；主控系統(tǒng)的任務(wù)之一是在檢測到風(fēng)向變化時(shí)生成偏航命令并下發(fā)給偏航系統(tǒng)；偏航系統(tǒng)用于根據(jù)接收到的偏航命令控制風(fēng)機(jī)的機(jī)艙向左或向右偏航對風(fēng)，從而確保機(jī)艙的葉輪能夠始終對準(zhǔn)風(fēng)向，提高風(fēng)機(jī)發(fā)電效率。可見，測風(fēng)結(jié)果能否真實(shí)反映風(fēng)力發(fā)電機(jī)組周圍的風(fēng)向和風(fēng)速大小，直接影響到后續(xù)的研究、計(jì)算。

現(xiàn)有的測風(fēng)系統(tǒng)將測風(fēng)傳感器安裝在葉輪的后面，也就是下風(fēng)向，所以測風(fēng)結(jié)果受葉輪引起的湍流影響比較嚴(yán)重，難以真實(shí)反映風(fēng)力發(fā)電機(jī)組周圍的風(fēng)向和風(fēng)速大小。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了測風(fēng)系統(tǒng)、測風(fēng)方法、偏航控制方法和主控系統(tǒng)，以使測風(fēng)結(jié)果能夠更真實(shí)地反映風(fēng)力發(fā)電機(jī)組周圍的風(fēng)向和風(fēng)速大小。

一種測風(fēng)系統(tǒng)，包括超聲波測風(fēng)傳感器、位置傳感器和數(shù)據(jù)處理器，其中：

所述超聲波測風(fēng)傳感器安裝在葉輪的導(dǎo)流罩上；

所述位置傳感器安裝在任一與葉輪同步旋轉(zhuǎn)的位置上；

所述數(shù)據(jù)處理器分別與所述超聲波測風(fēng)傳感器和所述位置傳感器相連，用于獲取所述超聲波測風(fēng)傳感器和所述位置傳感器測量得到的數(shù)據(jù)，并根據(jù)獲取到的數(shù)據(jù)確定所述超聲波測風(fēng)傳感器實(shí)時(shí)位置上的風(fēng)向和風(fēng)速大小。

其中，所述超聲波測風(fēng)傳感器用于測量得到V_m和V_n的大小；

具體的，V_m和V_n是V₀在所述超聲波測風(fēng)傳感器所建立的二維坐標(biāo)系的兩坐標(biāo)軸上的分量，V₀是所述超聲波測風(fēng)傳感器的實(shí)時(shí)位置上的風(fēng)速與自身實(shí)時(shí)線速度的矢量和。

其中，所述數(shù)據(jù)處理器具體用于獲取所述位置傳感器的實(shí)時(shí)位置、所述V_m和V_n的大小；根據(jù)所述位置傳感器的實(shí)時(shí)位置與所述超聲波測風(fēng)傳感器的實(shí)時(shí)位置之間的對應(yīng)關(guān)系，確定所述超聲波測風(fēng)傳感器的實(shí)時(shí)位置；根據(jù)所述超聲波測風(fēng)傳感器實(shí)時(shí)位置的變化，計(jì)算得到所述超聲波測風(fēng)傳感器的實(shí)時(shí)線速度；根據(jù)所述V_m和V_n的大小、所述超聲波測風(fēng)傳感器的實(shí)時(shí)位置以及實(shí)時(shí)線速度，確定所述超聲波測風(fēng)傳感器實(shí)時(shí)位置上的風(fēng)向和風(fēng)速大小。

其中，所述數(shù)據(jù)處理器具體用于將所述V_m和V_n的大小、所述超聲波測風(fēng)傳感器的實(shí)時(shí)位置以及實(shí)時(shí)線速度代入以所述超聲波測風(fēng)傳感器實(shí)時(shí)位置上的風(fēng)向和風(fēng)速大小作為自變量的二元一次方程組，求解得到所述超聲波測風(fēng)傳感器實(shí)時(shí)位置上的風(fēng)向和風(fēng)速大小。

其中，所述超聲波測風(fēng)傳感器包括兩對超聲波探頭；從每一對超聲波探頭中的發(fā)射點(diǎn)到接收點(diǎn)所引的線段共同構(gòu)成直角三角形的兩直角邊；其中一條線段平行于葉輪旋轉(zhuǎn)軸線，兩條線段所在直線相交構(gòu)成所述二維坐標(biāo)系。

對應(yīng)的，定義所述二維坐標(biāo)系的兩坐標(biāo)軸分別為m、n軸，n軸平行于葉輪旋轉(zhuǎn)軸線，則所述二元一次方程組為