预测风速风向的智能控制系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于风力发电机技术领域，特别是涉及一种预测风速风向的智能控制系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]风电行业作为可再生能源，越来越受到重视，大家对风电行业要求也越来越高，随着行业的发展，风电行业未来将会进入到“智能风机”的时代，能够根据风况的变化最大限度的捕捉风能，减小动态载；这就要求每天风机都配有能够及时准确获取风速和风向信息的设备。
[0003]目前行业中多数采用位于机舱尾部的机械式风速仪、风向标或者超声波风速风向仪进行风速和风向的采集，由于叶片的尾流等影响，测量到的风速和风向是不准确的，风速和风向不能准确的控制机组的偏航及载荷；本发明能够在风还没到达叶片之前就能再顶部准确地测定风向与风速，根据测量的数据，可以控制机组根据风况提前调整风机状态，这样必然能带来发电量的提升，同时减少风机部件的磨损。
【发明内容】
[0004]针对上述存在的技术问题，本发明提供一种预测风速风向的智能控制系统及其控制方法。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
[0006]一种预测风速风向的智能控制系统，包括至少一个测风传感器I和智能控制器，所述智能控制器置于机舱内，测风传感器I置于机舱外靠近叶片端，智能控制器分别连接风力机组的主控制器和原有测风传感器II。
[0007]进一步地，所述测风传感器I为激光测风传感器。
[0008]进一步地，所述智能控制器包括电源模块、控制器和通信模块，接收原有测风传感器II的风速和风向传感器信号，同时将测风传感器I传输来的信号转变为与原有测风传感器II相同的通信协议，接收到测风传感器I和原有测风传感器II发出的数据信号，并将其传输到风机的主控制器。
[0009]进一步地，在所述机舱内还设置有3G/4G模块，所述3G/4G模块分别连接测风传感器I和智能控制器。
[0010]所述预测风速风向的智能控制系统的控制方法，包括如下步骤:
[0011](I)测风传感器I和原有测风传感器II分别测量数据，包括风向、风速数据；
[0012](2)测风传感器I测得的数据输送至智能控制器，由智能控制器判断测量得到的数据是否有效？
[0013](3)如果测风传感器I测得的数据无效，则使用原有测风传感器II测得的风速、风向数据，由主控制器控制变桨系统和偏航系统动作；如果测风传感器I测得的数据有效，则由智能控制器直接控制变桨系统和偏航系统动作。
[0014]进一步地，所述第(2)步骤中智能控制器判断测量得到的数据是否有效的判断方法为:根据测风传感器I的测量范围，如果测风传感器I测得数据超出其量程，则数据无效。
[0015]进一步地，所述第(2)步骤中智能控制器判断测量得到的数据是否有效的判断方法为:将测风传感器I实时测量的数据与其上一次测量采集的数据进行对比，如果实时测量的新数据变化率超过上一次测量数据的200%，则数据无效。
[0016]进一步地，所述第(2)步骤中智能控制器判断测量得到的数据是否有效的判断方法为:如果测风传感器I测得的数据与原有测风传感器II测得的数据偏差大余2倍，再根据上述的判断方法进行判断，如果不存在上述情况，认定测风传感器I的数据无效；否则判断原有测风传感器II无效。
[0017]本发明的有益效果为:
[0018]本发明能够通过超前测量风速和风向信号，能够有效的控制机组出现超速情况，优化偏航系统，提高风能的利用率和降低载荷，同时能够远程访问和控制该系统装置，大大提尚效率。
【附图说明】
[0019]图1为本发明的结构示意图。
[0020]图2为本发明控制系统框图。
[0021]图3为本发明控制流程图。
[0022]图中:1.轮毂，2.叶片，3.测风传感器I ,4.3G/4G模块，5.智能控制器，6.测风传感器II，7.主控制器，8.机舱，9.塔筒。
【具体实施方式】
[0023]下面通过实施例和附图对本发明作进一步详述。
[0024]实施例:如图1所示，本发明一种预测风速风向的智能控制系统，包括至少一个测风传感器I 3和智能控制器5，所述智能控制器5置于机舱8内，测风传感器I 3置于机舱8外靠近叶片2端，智能控制器5分别连接风力机组的主控制器7和原有测风传感器II 6。
[0025]所述测风传感器I 3为激光测风传感器。
[0026]如图2所示，所述智能控制器5包括电源模块、控制器和通信模块，接收原有测风传感器II 6的风速和风向传感器信号，同时将测风传感器I 3传输来的信号转变为与原有测风传感器II 6相同的通信协议，接收到测风传感器I 3和原有测风传感器II 6发出的数据信号，并将其传输到风机的主控制器7。
[0027]在所述机舱8内还设置有3G/4G模块4，所述3G/4G模块4分别连接测风传感器I 3和智能控制器5。这样可以在远程或者办公室通过Internet连接对智能测风控制装置进行远程访问和提取数据。
[0028]如图3所示，本发明预测风速风向的智能控制系统的控制方法，包括如下步骤:
[0029](I)测风传感器I 3和原有测风传感器II 6分别测量数据，包括风向、风速数据；
[0030](2)测风传感器I 3测得的数据输送至智能控制器5，由智能控制器5判断测量得到的数据是否有效？
[0031](3)如果测风传感器I 3测得的数据无效，则使用原有测风传感器II 6测得的风速、风向数据，由主控制器7控制变桨系统和偏航系统动作；如果测风传感器I 3测得的数据有效，则由智能控制器5直接控制变桨系统和偏航系统动作。
[0032]所述第⑵步骤中智能控制器5判断测量得到的数据是否有效的判断方法为:根据测风传感器I 3的测量范围，如果测风传感器I 3测得数据超出其量程，则数据无效。
[0033]所述第⑵步骤中智能控制器5判断测量得到的数据是否有效的判断方法为:将测风传感器I 3实时测量的数据与其上一次测量采集的数据进行对比，如果实时测量的新数据变化率超过上一次测量数据的200 %，则数据无效。
[0034]所述第⑵步骤中智能控制器5判断测量得到的数据是否有效的判断方法为:如果测风传感器I 3测得的数据与原有测风传感器II 6测得的数据偏差大余2倍，再根据上述判断方法进行判断，如果不存在上述情况，认定测风传感器I的数据无效；否则判断原有测风传感器II 6无效。
[0035]本发明在机舱8前端安装新型测风传感器I 3，如激光测风传感器，能够实现远距离准确测量风向和风速，将超前测量到的风速和风向信号输入到智能控制器5中，智能控制器5与风机主控制器7相连，连接使用的通信包括RS485，Ethernet, USB等，智能控制器5为外购件，是核心部件，能够接收原有的风速和风向传感器信号，同时将新型测风传感器I 3传输来的信号转变为与原测风传感器II 6相同的通信协议，只要新型测风传感器I 3发出的信号是有效的，智能控制器5就会将其信号传输到风机的主控制器7，主控制器7将会根据超前测量的风速进行提前变桨控制，预防超速问题，同时根据测量到的风向进行偏航控制，能够有效的校准静态偏航误差角度，能够有效的获取更多风能，降低载荷，提高发电效率，在特殊情况下，如极端天气或设备出现故障无法输出有效信号的情况下，智能控制器将会切换输出原传感器信号。
【主权项】
1.一种预测风速风向的智能控制系统，其特征在于:包括至少一个测风传感器I和智能控制器，所述智能控制器置于机舱内，测风传感器I置于机舱外靠近叶片端，智能控制器分别连接风力机组的主控制器和原有测风传感器II。2.根据权利要求1所述预测风速风向的智能控制系统，其特征在于:所述测风传感器I为激光测风传感器。3.根据权利要求1所述预测风速风向的智能控制系统，其特征在于:所述智能控制器包括电源模块、控制器和通信模块，接收原有测风传感器II的风速和风向传感器信号，同时将测风传感器I传输来的信号转变为与原有测风传感器II相同的通信协议，接收到测风传感器I和原有测风传感器II发出的数据信号，并将其传输到风机的主控制器。4.根据权利要求1所述预测风速风向的智能控制系统，其特征在于:在所述机舱内还设置有3G/4G模块，所述3G/4G模块分别连接测风传感器I和智能控制器。5.如权利要求1所述预测风速风向的智能控制系统的控制方法，其特征在于:包括如下步骤: (1)测风传感器I和原有测风传感器II分别测量数据，包括风向、风速数据； (2)测风传感器I测得的数据输送至智能控制器，由智能控制器判断测量得到的数据是否有效？ (3)如果测风传感器I测得的数据无效，则使用原有测风传感器II测得的风速、风向数据，由主控制器控制变桨系统和偏航系统动作；如果测风传感器I测得的数据有效，则由智能控制器直接控制变桨系统和偏航系统动作。6.如权利要求5所述预测风速风向的智能控制系统的控制方法，其特征在于:所述第(2)步骤中智能控制器判断测量得到的数据是否有效的判断方法为:根据测风传感器I的测量范围，如果测风传感器I测得数据超出其量程，则数据无效。7.如权利要求5所述预测风速风向的智能控制系统的控制方法，其特征在于:所述第(2)步骤中智能控制器判断测量得到的数据是否有效的判断方法为:将测风传感器I实时测量的数据与其上一次测量采集的数据进行对比，如果实时测量的新数据变化率超过上一次测量数据的200%，则数据无效。8.如权利要求5所述预测风速风向的智能控制系统的控制方法，其特征在于:所述第(2)步骤中智能控制器判断测量得到的数据是否有效的判断方法为:如果测风传感器I测得的数据与原有测风传感器II测得的数据偏差大余2倍，再根据权利要求5和权利要求6所述的判断方法进行判断，如果不存在权利要求5和权利要求6所述情况，认定测风传感器I的数据无效；否则判断原有测风传感器II无效。
【专利摘要】一种预测风速风向的智能控制系统及其控制方法，属于风力发电机技术领域。控制系统包括至少一个测风传感器Ⅰ和智能控制器，所述智能控制器置于机舱内，测风传感器Ⅰ置于机舱外靠近叶片端，智能控制器分别连接风力机组的主控制器和原有测风传感器Ⅱ。本发明能够通过超前测量风速和风向信号，能够有效的控制机组出现超速情况，优化偏航系统，提高风能的利用率和降低载荷，同时能够远程访问和控制该系统装置，大大提高效率。
【IPC分类】F03D7/04
【公开号】CN105041571
【申请号】CN201510512006
【发明人】王云涛, 胡明清, 刘衍选, 蔡晓峰
【申请人】沈阳华创风能有限公司, 青岛华创风能有限公司, 通辽华创风能有限公司, 宁夏华创风能有限公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年8月20日