本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制技術(shù)，具體涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航系統(tǒng)的對風(fēng)方法及對風(fēng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，現(xiàn)有技術(shù)中對于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的偏航系統(tǒng)對風(fēng)的控制策略包含有設(shè)定偏航啟動角度，偏差角度為實(shí)際的機(jī)艙與風(fēng)向之間的夾角，而風(fēng)機(jī)正常工作允許的偏差角度界限值即為偏航啟動角度，風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作時(shí)其控制系統(tǒng)時(shí)刻檢測風(fēng)向和機(jī)艙的偏差角度，若偏差角度大于相應(yīng)的偏航啟動角度，則控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)開始偏航，實(shí)際操作中，該偏航啟動角度為根據(jù)實(shí)際工藝要求設(shè)定的一組固定參數(shù)。通常設(shè)定偏航啟動角度分為兩種情況，該兩種情況為：“大風(fēng)”區(qū)域和“小風(fēng)”區(qū)域。“大風(fēng)”區(qū)域是指風(fēng)速大于一個預(yù)設(shè)的風(fēng)速分界閾值的情況；“小風(fēng)”區(qū)域是指風(fēng)速小于該預(yù)設(shè)的風(fēng)速分界閾值的情況，其中風(fēng)速分界閾值的取值范圍為7～9m/s之間，當(dāng)風(fēng)速大于分界點(diǎn)值則定義為大風(fēng)，當(dāng)風(fēng)速小于分界點(diǎn)值則定義為小風(fēng)。

現(xiàn)有技術(shù)的偏航啟動角度是固定值，用參數(shù)來確定，對于偏航的啟動控制不夠精細(xì)，對于偏航的頻次和發(fā)電量的平衡策略不夠精細(xì)。由于偏航系統(tǒng)動作頻繁而引發(fā)的偏航頻次過多，致使偏航動作頻繁使得偏航齒輪有磨損的情況、偏航疲勞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航系統(tǒng)的對風(fēng)方法及對風(fēng)系統(tǒng)，提高偏航精準(zhǔn)度，優(yōu)化偏航的頻次，減少偏航齒輪磨損，提高發(fā)電量。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航系統(tǒng)的對風(fēng)方法，其特點(diǎn)是，該方法包含：

偏航系統(tǒng)根據(jù)風(fēng)速與偏航啟動角參數(shù)的關(guān)系，由當(dāng)前風(fēng)速獲取當(dāng)前偏航啟動角參數(shù)；

當(dāng)偏航系統(tǒng)判斷風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙與風(fēng)向之間的偏差角大于當(dāng)前偏航啟動角，則偏航系統(tǒng)控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙進(jìn)行偏航；

上述風(fēng)速與偏航啟動角參數(shù)的關(guān)系包含：需進(jìn)行偏航的風(fēng)速區(qū)間根據(jù)風(fēng)速值由小至大分為第一區(qū)間、第二區(qū)間和第三區(qū)間；第一區(qū)間下，偏航啟動角取值a；第二區(qū)間下，偏航啟動角＝(-1.96*風(fēng)速+25.775)；第三區(qū)間下，偏航啟動角取值b；其中，a>(-1.96*風(fēng)速+25.775)>b。

上述第一區(qū)間的風(fēng)速值范圍為：大于等于3米/秒，小于4米/秒；第二區(qū)間的風(fēng)速值范圍為大于等于4米/秒，小于7米/秒；第三區(qū)間的風(fēng)速值范圍為大于等于7米/秒，小于20米/秒。

上述a的取值范圍為大于等于20度，小于等于25度；b的取值范圍為大于等于6度，小于等于10度。

當(dāng)偏航系統(tǒng)判斷風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙與風(fēng)向之間的偏差角小于當(dāng)前偏航啟動角參數(shù)，則偏航系統(tǒng)不進(jìn)行偏航。

當(dāng)偏航系統(tǒng)判斷風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙與風(fēng)向之間的偏差角大于當(dāng)前偏航啟動角參數(shù)，但當(dāng)前風(fēng)速處于需進(jìn)行偏航的風(fēng)速區(qū)間外，則偏航系統(tǒng)不進(jìn)行偏航。

上述偏航系統(tǒng)判定進(jìn)行偏航的時(shí)刻至開始進(jìn)行偏航的時(shí)刻之間設(shè)有延遲時(shí)間。

上述偏航啟動角參數(shù)包含快偏航啟動角和慢偏航啟動角，快偏航啟動角＝慢偏航啟動角+c；c的取值范圍為大于等于3度，小于等于6度；當(dāng)偏差角大于慢偏航啟動角且小于快偏航啟動角則控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行慢偏；當(dāng)偏差角大于快偏航啟動角則控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行快偏。

上述快偏情況下的延遲時(shí)間小于慢偏情況下的延遲時(shí)間。

一種上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航系統(tǒng)的對風(fēng)方法所適用的對風(fēng)系統(tǒng)，其特點(diǎn)是，該對風(fēng)系統(tǒng)包含：

偏航啟動角測算模塊，其實(shí)時(shí)檢測當(dāng)前風(fēng)速，根據(jù)風(fēng)速與偏航啟動角參數(shù)的關(guān)系，通過當(dāng)前風(fēng)速得到當(dāng)前的偏航啟動角；

偏航判斷模塊，其檢測風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙與風(fēng)向之間的偏差角，判斷偏差角大于當(dāng)前的偏航啟動角，則輸出偏航觸發(fā)指令；

偏航控制模塊，其接收偏航觸發(fā)指令，控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行偏航。

本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航系統(tǒng)的對風(fēng)方法及對風(fēng)系統(tǒng)和現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于，本發(fā)明根據(jù)當(dāng)前風(fēng)速設(shè)定偏航的啟動角度，偏航啟動控制更精細(xì)，有效降低偏航系統(tǒng)動作頻次，減少偏航齒輪的磨損情況，改善偏航疲勞，提高風(fēng)機(jī)發(fā)電量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航系統(tǒng)的對風(fēng)方法的方法流程圖；

圖2為風(fēng)速與偏航啟動角的關(guān)系函數(shù)一種實(shí)施例的曲線圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體實(shí)施例。

如圖1所示，本發(fā)明公開了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航系統(tǒng)的對風(fēng)方法，該方法具體包含以下步驟：

s1、偏航系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測風(fēng)力發(fā)電機(jī)所處環(huán)境中的當(dāng)前風(fēng)速。

s2、偏航系統(tǒng)根據(jù)風(fēng)速與偏航啟動角參數(shù)的關(guān)系，由當(dāng)前風(fēng)速獲取當(dāng)前偏航啟動角參數(shù)。

其中，風(fēng)速與偏航啟動角參數(shù)的關(guān)系包含：

需進(jìn)行偏航的風(fēng)速區(qū)間根據(jù)風(fēng)速值由小至大分為第一區(qū)間、第二區(qū)間和第三區(qū)間。第一區(qū)間下，偏航啟動角取值a；第二區(qū)間下，偏航啟動角＝(-1.96*風(fēng)速+25.775)；第三區(qū)間下，偏航啟動角取值b；其中a≥(-1.96*風(fēng)速+25.775)≥b。

上述第一區(qū)間、第二區(qū)間和第三區(qū)間，三段區(qū)間的分界點(diǎn)的風(fēng)速值在機(jī)組對風(fēng)載荷承受允許的范圍內(nèi)，可以根據(jù)實(shí)際環(huán)境情況或根據(jù)應(yīng)用的測試獲得。例如，可取第一區(qū)間的風(fēng)速值范圍為：大于等于3米/秒，小于4米/秒；第二區(qū)間的風(fēng)速值范圍為大于等于4米/秒，小于7米/秒；第三區(qū)間的風(fēng)速值范圍為大于等于7米/秒，小于20米/秒。

以上，a、b的取值根據(jù)測試中獲取的有利于風(fēng)機(jī)發(fā)電量的數(shù)值。a的取值范圍為大于等于20度，小于等于25度；b的取值范圍為大于等于6度，小于等于10度。

進(jìn)一步的，偏航啟動角參數(shù)包含：快偏航啟動角和慢偏航啟動角。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏轉(zhuǎn)角度較小時(shí)可以采用慢偏航啟動角判定是否要偏航，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏轉(zhuǎn)角度較大并已經(jīng)超過慢偏航啟動角時(shí)則采用快偏航啟動角判定是否要偏航。快偏航啟動角參數(shù)與慢偏航啟動角的關(guān)系為：快偏航啟動角＝(慢偏航啟動角+c)?？炱絾咏呛吐絾咏莾煞N情況下的偏航操作方式下文具體說明。其中，c是根據(jù)測試得出的數(shù)值，c的取值范圍為大于等于3度，小于等于6度。

如式(1)所示，為采用慢偏航啟動角與風(fēng)速的關(guān)系式，其中偏航啟動角的單位是度，風(fēng)速的單位是米/秒。

本實(shí)施例中?。猴L(fēng)速區(qū)間為3米/秒至20米/秒，分為：第一區(qū)間、第二區(qū)間和第三區(qū)間，并且在風(fēng)速區(qū)間之外不進(jìn)行偏航。第一區(qū)間的風(fēng)速值范圍是大于等于3米/秒、小于等于4米/秒；第二區(qū)間的風(fēng)速值范圍是大于等于4米/秒、小于等于7米/秒；第三區(qū)間的風(fēng)速值取值范圍是大于等于7米/秒、小于等于20米/秒。

在當(dāng)前風(fēng)速處于第一區(qū)間時(shí)，偏航啟動角取值為20；在當(dāng)前風(fēng)速處于第二區(qū)間時(shí)，偏航啟動角取值為(-1.96*風(fēng)速+25.775)；在當(dāng)前風(fēng)速處于第三區(qū)間時(shí)，偏航啟動角取值為8；其中偏航啟動角的單位是度。

而快偏航啟動角，本實(shí)施例中c取4；即在當(dāng)前風(fēng)速處于第一區(qū)間時(shí)，快偏的偏航啟動角取值為24；在當(dāng)前風(fēng)速處于第二區(qū)間時(shí)，偏航啟動角取值為((-1.96*風(fēng)速+25.775)+4)；在當(dāng)前風(fēng)速處于第三區(qū)間時(shí)，偏航啟動角取值為12；其中偏航啟動角的單位是度。

s3、偏航系統(tǒng)判斷當(dāng)前環(huán)境中的當(dāng)前風(fēng)速是否處于風(fēng)速區(qū)間內(nèi)，若是，則進(jìn)行偏航流程，跳轉(zhuǎn)到s4，若否則不進(jìn)行偏航，跳轉(zhuǎn)回s1。

s4、偏航系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙與風(fēng)向之間的偏差角，并判斷風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙與風(fēng)向之間的偏差角是否大于當(dāng)前的慢偏航啟動角。

若是，當(dāng)偏航系統(tǒng)判斷風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙與風(fēng)向之間的偏差角大于當(dāng)前的慢偏航啟動角，則偏航系統(tǒng)判定風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙進(jìn)行偏航，并跳轉(zhuǎn)到s5。

當(dāng)偏航系統(tǒng)判定進(jìn)行偏航后，在偏航系統(tǒng)測得風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙與風(fēng)向之間的偏差角大于當(dāng)前偏航啟動角的時(shí)刻與開始進(jìn)行偏航的時(shí)刻之間設(shè)有一段延遲時(shí)間。該延遲時(shí)間的長短由偏航系統(tǒng)判定進(jìn)行快偏或慢偏決定。

如圖2所示，慢偏表示：當(dāng)偏差角大于慢偏航啟動角，而小于快偏航啟動角，則在判定進(jìn)行偏航后延遲時(shí)間較長的慢偏延遲時(shí)間后進(jìn)行偏航；快偏表示：當(dāng)偏差角大于快偏航啟動角，則在判定進(jìn)行偏航后延遲較短的快偏延遲時(shí)間后進(jìn)行偏航。換言之，快偏和慢偏是根據(jù)判定進(jìn)行偏航與開始偏航之間的延遲時(shí)間的調(diào)整來實(shí)現(xiàn)的，快偏延遲時(shí)間小于慢偏延遲時(shí)間。本實(shí)施例中，快偏延遲時(shí)間取40秒，慢偏延遲時(shí)間取60秒。

例如，當(dāng)在某一風(fēng)速下，測得的偏差角超過慢偏啟動角并小于快偏啟動角，則偏航系統(tǒng)控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙進(jìn)行慢偏，在判定偏航后經(jīng)過慢偏延遲時(shí)間后進(jìn)行偏航；如果偏差角再增大，超過了快偏啟動角，則偏航系統(tǒng)控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙進(jìn)行快偏，在判定偏航后經(jīng)過快偏延遲時(shí)間后開始偏航。

若否，當(dāng)偏航系統(tǒng)判斷風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙與風(fēng)向之間的偏差角小于當(dāng)前的慢偏航啟動角，則偏航系統(tǒng)不進(jìn)行偏航，跳轉(zhuǎn)回s1。

s5、偏航系統(tǒng)判斷風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙與風(fēng)向之間的偏差角是否大于快偏航啟動角，若是，判定為進(jìn)行快偏，則在判定進(jìn)行偏航后延時(shí)快偏情況下設(shè)定的延遲時(shí)間，再進(jìn)行偏航；若否，判定為進(jìn)行慢偏，則在判定進(jìn)行偏航后延時(shí)慢偏情況下設(shè)定的延遲時(shí)間，在進(jìn)行偏航。

完成偏航后跳轉(zhuǎn)回s1，持續(xù)進(jìn)行對風(fēng)流程。

本發(fā)明還公開了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航系統(tǒng)的對風(fēng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含：偏航啟動角測算模塊、連接偏航啟動角測算模塊輸出端的偏航判斷模塊，以及連接偏航判斷模塊輸出端的偏航控制模塊。

偏航啟動角測算模塊用于其實(shí)時(shí)檢測當(dāng)前風(fēng)速，根據(jù)上述的風(fēng)速與偏航啟動角參數(shù)的關(guān)系，通過當(dāng)前風(fēng)速得到當(dāng)前的慢偏航啟動角和快偏航啟動角。

偏航判斷模塊用于檢測風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙與風(fēng)向之間的偏差角，并判斷偏差角大于當(dāng)前的偏航啟動角，則輸出偏航觸發(fā)指令；其中，當(dāng)偏差角大于慢偏航啟動角，而小于快偏航啟動角，則輸出慢偏的偏航觸發(fā)指令，在判定進(jìn)行偏航后延遲時(shí)間較長的慢偏延遲時(shí)間后進(jìn)行偏航；當(dāng)偏差角大于快偏航啟動角，則輸出快偏的偏航觸發(fā)指令，在判定進(jìn)行偏航后延遲較短的快偏延遲時(shí)間后進(jìn)行偏航。

偏航控制模塊用于接收偏航觸發(fā)指令，控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行偏航。

盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。