风力发电机偏航控制系统及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及新能源技术领域，特别涉及一种风力发电机偏航控制系统及控制方法。
【背景技术】
[0002]风能是一种永不枯竭的清洁能源，相对于其它新型清洁能源，风力发电技术较为成熟，目前已进入商业化推广模式，因此在世界范围内得到快速发展，成为当今世界增长速度最快的能源。为提高风能的利用效率，增加风力发电机的寿命，降低风力发电的成本，很多国家都对风电技术进行了深入的研宄，在很多方面都取得了进步，但偏航控制未能取得有效的发展。
[0003]现有的偏航控制系统的作用就是保持机舱与风向一致，使风力发电机尽可能多的获取风能。偏航系统的滞后性和风向的频繁变化，使得机舱很难精确的对风。风向频繁变化也会导致偏航机构频繁动作，影响偏航机构的寿命。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种风力发电机偏航控制系统及控制方法，解决现有偏航系统的滞后性和风向的频繁变化，使得机舱很难精确的对风的问题，并保证了风力发电机的偏航比。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供一种风力发电机偏航控制方法，包括:
[0006]偏航控制器获取偏航角及风向仪检测到的风向角；
[0007]根据所述上一次风力发电机机舱调节的偏航角和风向角获得偏差角；
[0008]若偏差角的绝对值大于预设角度，则令偏航机构运作来调节风力发电机机舱，使偏差角的绝对值小于优选角度；若偏差角的绝对值小于预设角度，则偏航机构不运作。
[0009]进一步的，在所述的风力发电机偏航控制方法中，在若偏差角的绝对值小于预设角度，则偏航机构不运作的步骤中，还包括步骤:
[0010]检测当前时刻与上一次偏航机构运作来调节偏航角的时刻的时间间隔；
[0011]若所述时间间隔大于预设时间，则令偏航机构运作来调节风力发电机机舱，使偏差角的绝对值小于优选角度；若所述时间间隔小于预设时间，则偏航机构不运作。
[0012]进一步的，在所述的风力发电机偏航控制方法中，所述预设角度为11.5°。
[0013]进一步的，在所述的风力发电机偏航控制方法中，所述优选角度为4°。
[0014]进一步的，在所述的风力发电机偏航控制方法中，所述预设时间为280秒。
[0015]相应的，本发明还提供一种风力发电机偏航控制系统，包括:
[0016]风向仪，用于检测风向角；
[0017]偏航控制器，与所述风向仪连接，用于获得上一次风力发电机机舱调节的偏航角及风向仪检测到的风向角；
[0018]偏航机构，与所述偏航控制器连接；
[0019]风力发电机机舱，分别与所述偏航机构和偏航控制器连接；
[0020]其中，所述偏航控制器还包括偏差角模块，用于根据所述偏航角和风向角获得偏差角；若偏差角的绝对值大于预设角度，则令偏航机构运作来调节风力发电机机舱，使偏差角的绝对值小于优选角度；若偏差角的绝对值小于预设角度，则偏航机构不运作。
[0021]进一步的，在所述的风力发电机偏航控制系统中，偏航控制器还包括时间间隔模块，用于检测当前时刻与上一次偏航机构运作来调节偏航角的时刻的时间间隔；若所述时间间隔大于预设时间，则令偏航机构运作来调节风力发电机机舱，使偏差角的绝对值小于优选角度；若所述时间间隔小于预设时间，则偏航机构不运作。
[0022]进一步的，在所述的风力发电机偏航控制系统中，所述预设角度为11.5°。
[0023]进一步的，在所述的风力发电机偏航控制系统中，所述优选角度为4°。
[0024]进一步的，在所述的风力发电机偏航控制系统中，所述预设时间为280秒。
[0025]本发明提供的一种风力发电机偏航控制系统及控制方法，具有以下有益效果:本发明设定偏差角小于预设角度时，使偏航机构不运作，减少了风力发电机的频繁对风，延长了风电发电机偏航系统的使用寿命。此外，设定了预设采样周期，保证了最低对风频率。本发明能够保证风力发电机获得的风能为精准正对风情况下的98%以上。
【附图说明】
[0026]图1是本发明风力发电机偏航控制系统的结构示意图；
[0027]图2是本发明风力发电机偏航控制方法的死区效应控制范围示意图；
[0028]图3是本发明风力发电机偏航控制方法流程图。
【具体实施方式】
[0029]以下结合附图和具体实施例对本发明提出的风力发电机偏航控制系统及控制方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0030]本发明在分析了风力发电机偏航系统原理与结构的基础上，根据风力发电机偏航控制系统的特点，设计了一个采用新型偏航控制策略的偏航控制系统，其控制策略包含一个死区效应及固定采样时间间隔。
[0031]请参考图1，其是本发明风力发电机偏航控制系统的结构示意图。如图1所示，本发明提供一种风力发电机偏航控制系统，包括:偏航控制器1、偏航机构2、风力发电机机舱3及风向仪4。其中，所述偏航控制器I与所述风向仪4连接，所述偏航机构2与所述偏航控制器I连接；所述风力发电机机舱3分别与所述偏航控制器I和偏航机构2连接。
[0032]请参考图2和图3，图2是本发明风力发电机偏航控制方法的死区效应控制范围示意图；图3是本发明风力发电机偏航控制方法流程图。如图2和图3所示，所述风力发电机偏航控制方法具体包括以下步骤:
[0033]风力发电机偏航控制系统的主要功能是调节风力发电机的偏航角β等于风向角α来提高风能利用效率。首先，偏航控制器获取上一次风力发电机机舱调节的偏航角β及风向仪检测到的风向角α ；
[0034]接着，根据所述偏航角β和风向角α获得偏差角。为了保证风力发电机获得的风能在Pmax的98%以上，即风力发电机获得的风能是正对风向情况下的98%以上，进行如下计算:
[0035]cos(a -β ) ^ 98%
[0036]a - β I ^ arctan (0.98)
[0037]I α - β I《11.5。
[0038]-11.5° 彡(α -β )彡