一种风力发电机组偏航控制方法技术

本发明专利技术属于风力发电技术领域，具体涉及一种风力发电机组偏航控制方法。该风力发电机组偏航控制方法，包括以下步骤：通过周期性T(T=T0+T1)选择不同风向判定模块，对不同风向区间统计的偏航次数N#做对比分析，结合风速判定区间动态给定偏航误差角Δθ，实现机组偏航控制的有效控制。其有益效果是：基于现有的偏航硬件设备，能够实现机组偏航对风系统的时滞控制；特别对于风向波动较小时，在小风条件下通过动态给定偏航误差角，增大偏航对风角度，实现减小小风下偏航系统工作次数，降低机组的自用电；同样，在大风条件下通过动态给定偏航误差角，减小偏航对风角度，实现偏航对风能力的提高，更多的捕获风能，增加机组的发电量。

Yaw control method for wind turbine generator set

The invention belongs to the technical field of wind power generation, in particular to a yaw control method of a wind turbine generator set. The wind turbine yaw control method, which comprises the following steps: through periodic T (T=T0+T1) to choose different wind direction judgment module, the number of different wind yaw N# interval statistical comparative analysis, combined with the dynamic determination of wind speed given yaw error interval angle theta Delta, realize the effective control of yaw control unit. The beneficial effect is: Based on existing hardware yaw, can realize the time delay on the wind system for yaw control; especially the wind fluctuation is small, given by the dynamic yaw error in small wind conditions of wind angle, yaw angle increases, reduce the number of working wind yaw system, reduce the auxiliary power unit; the same. Through the dynamic yaw error given in windy conditions to reduce wind angle, yaw angle, yaw wind to improve the ability to achieve, capture the wind more, increase power generation unit.

【技术实现步骤摘要】
一种风力发电机组偏航控制方法
本专利技术属于风力发电
，具体涉及一种风力发电机组偏航控制方法。
技术介绍
风力发电机组叶轮装置可以实现风能的有效捕获，而叶轮能够有效捕获风能的先决条件是偏航系统的高效对风，从而机组的偏航系统对风机发电性能起着至关重要的作用。现行机组关于偏航系统的研究和控制，主要针对偏航系统本身的保护、偏航系统的对风、偏航系统的降载、偏航系统的风场级控制等进行研究。针对偏航控制主要的技术手段及方法包括：开发新的控制算法；采用新的测风、对风装置；采用新的偏航速率调整装置；采用新的控制方法；上述控制方法及装置的任意结合等形式。目前新的控制算法主要为自适应控制、模糊逻辑和神经网络、反时限控制以及矢量控制；新的测风、对风装置主要为采用雷达测风仪进行测风，并基于遥感测试技术提出机组主动偏航和风向预测；新的偏航速率调整装置主要针对偏航电机采用变频器从而根据不同的偏航形式给定不同的偏航速率，增强机组的偏航对风能力。新的控制方法主要针对风向预测、风向分区、风速风区以及其组合来执行相关偏航动作。新的控制算法基于较深的基础理论，编写与实现相对繁琐，主要针对相关算法进行研究，未在实际工程应用中大量采用。新的测风、对风装置以及变频器的采用，一方面增加了机组整机成本，另一方面则增加了机组的监控接口，在增加故障监测点的同时也增加了机组故障触发点。现有的偏航控制方法主要针对风向预测、风向风区、风速风区及组合进行偏航控制，但都没有针对偏航次数进行计数作为机组偏航控制的触发条件。本专利技术则基于风力发电机组偏航次数，通过相关控制模块，基于现有的硬件设备，动态的给定相关偏航误差角度，实现机组的偏航控制。CN102011698的附图1提出了一种风机偏航系统变速率控制方法，偏航速率受到风速区间限制：在小风下偏航速率大；大风下偏航速率小。该方法主要针对风速区间进行判定来给定偏航变频器执行不同的偏航速率，其不足一是添加了变频器，增加了偏航系统成本；二是未考虑风向作为偏航系统的判定条件。CN102777319则提出了一种基于主、子变频器的偏航控制系统，其实质与CN102011698相似，优点则是在偏航系统故障时可以更快速的定位相关故障，实现故障的快速诊断，不足则与CN102011698所述相同。CN103835879附图2提出了一种反时限控制方法。该方法主要通过经验数据和反时限算法实现偏差角和延时时间的动态调整，根据对应的偏航触发角度进行偏航控制。但是根据滤波风速为控制输入，通过反时限控制进行机组偏航对风，在风速较稳定而风向发生变化情况下，因为此时偏航误差角调节范围有限，会使得机组在风向变化较大情况下偏航电机启动频繁，则一方面增加了偏航设备的损坏程度，另一方面则机组在风向变化情况下进行偏航，导致机组承受陀螺力矩时间增多，增大了偏航系统的载荷。CN104314757附图1提出了一种基于不同风速下的模型参考自适应控制。该方法对不同风速下功率值的参考统计出最优偏航对风偏差角度，将实际偏航对风偏差角与最优偏航对风偏差角之差作为反馈信号，通过后续自适应控制模块调整机组的偏航动作，使其逐步追踪最优偏航角度，直到两者之间误差值最小后偏航停止。该方法可以在给定最优偏航误差角度后通过自适应控制实时调整相关参数追踪最优偏航误差角，但是该控制方法需要建立相关实际偏航系统矩阵方程及自适应控制方法，而偏航系统方程并不容易获得，从而最优偏航误差角的确定有待商榷。CN104373293图2、图3给出基于雷达测风和遥感技术的风机主动偏航控制方法。通过测量到当前时刻N个截面处风向和风速信息，进行后续等效处理获得机组的等效测量风向信息。通过将等效测量风向与偏航误差角阀值对比实现机组的偏航对风工作。该方法可以实现风向预测主动提前偏航对风，从而增强了机组的对风能力，提高了发电水平。但是，因为采用了新的设备，机组的整机成本增高。上述专利中涉及的相关偏航控制方法，或是增加了整机成本，或是控制方法存在不足之处，从而最好能有一种在两者之间取得兼容性的偏航控制方法。
技术实现思路
本专利技术为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种基于现有偏航条件，使其能够在提高机组偏航对风能力，同时降低整机成本的风力发电机组偏航控制方法。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种风力发电机组偏航控制方法，包括以下步骤：通过周期性T(T＝T0+T1)选择不同风向判定模块，对不同风向区间统计的偏航次数N#做对比分析，结合风速判定区间动态给定偏航误差角Δθ，实现机组偏航控制的有效控制。该方法同样针对不同风向判定区间内偏航次数做统计分析，可以有效的统计出该机组在不同风向区间偏航次数的概率分布图，可为风场级机组统一协调偏航做数据参考。此外，本专利技术还提供了一种风力发电机偏航控制系统，包含以下模块：模块1：计时使能选择模块；机组偏航控制周期性选择模块，主要是为后续风向判定模块进行周期性使能选择；模块2：偏航计数模块1和2；模块2主要包括偏航计数模块和计数判定模块，主要是根据模块1选择的偏航计数模块，执行不同偏航允许误差区间内偏航次数的统计和偏航次数阈值的判定；模块3：风速判定模块；风速判定模块主要是统计在模块2执行周期内风速的区间值判定，后续结合模块2统计的偏航次数与偏航次数判定阀值为模块4的实施提供判定条件；模块4：动态偏航误差角给定模块；动态偏航误差角给定模块，主要是针对相关使能条件动态给定机组偏航误差角，实现机组偏航误差角的动态调整，并在一个执行周期T/2内实施；模块5：偏航计数统计模块，针对偏航次数进行分区汇总，主要统计不同偏航角度误差区间内触发的偏航次数，便于后续对单机偏航情况的统计分析，也为后续风场级机群偏航提供偏航角度及偏航误差角参考。进一步，所述模块1在程序执行过程中有：T＝T0+T1；其中：T0＝T1；进一步，所述模块2包含偏航计数模块和计数判定模块，其中根据偏航风向区间，偏航计数模块主要分为5个风向区间：I，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ；并针对不同风向区间进行相关延时判定，需要说明的是上述5个风向区间偏航角度依次增大。当机组在某个风向区间触发偏航动作时，则针对该风向区间进行计数使能选择，触发对应的标志位，并将偏航次数区别记为：N0,N1,N2,N3和N4。计数判定模块中设定了最值Nmax。进一步，所述模块3主要针对模块1对应的时间区间内风速值进行均值统计分析，并给出对应该时间区间内风速的标志位。进一步，所述模块4为动态偏航控制误差角给定模块，主要步骤包括：A：通过对上述模块标志位的判定，选择对应的触发标志位；B:根据对应的触发标志位，给定三种偏航误差角方式：不给定偏航误差角、动态给定偏航误差角模式1、动态给定偏航误差角模式2和动态给定偏航误差角模式3；进一步，所述步骤B的主要实现形式包括：不给定偏航误差角：此时对应机组偏航过于频繁，超过偏航设定最大值Nmax，则此时进行初始值给定，即将偏航角度值设定为程序初始化值；动态给定偏航误差角模式1：根据不同的风速条件和风向区间，偏航误差角Δθ的给定通过如下公式：其中：KN为不同风向区间对应的增益调度权重参数，其为正整数，并随风速区间的增大而增大。则此时动态给定偏航误差角模式1给定的偏航角度θ1为：θ1＝θN+Δθ动态给定偏航误差角模式2和模式3给定的偏航角度θ2和θ3为：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力发电机组偏航控制方法，其特征在于，包括以下步骤：通过周期性T(T＝T0+T1)选择不同风向判定模块，对不同风向区间统计的偏航次数N#做对比分析，结合风速判定区间动态给定偏航误差角Δθ，实现机组偏航控制的有效控制；该方法同样针对不同风向判定区间内偏航次数做统计分析，可以有效的统计出该机组不同风向区间偏航次数概率分布图，可为风场级机组偏航做参考。

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组偏航控制方法，其特征在于，包括以下步骤：通过周期性T(T＝T0+T1)选择不同风向判定模块，对不同风向区间统计的偏航次数N#做对比分析，结合风速判定区间动态给定偏航误差角Δθ，实现机组偏航控制的有效控制；该方法同样针对不同风向判定区间内偏航次数做统计分析，可以有效的统计出该机组不同风向区间偏航次数概率分布图，可为风场级机组偏航做参考。2.一种风力发电机偏航控制系统，其特征是：包括以下模块：模块1：计时使能选择模块；机组偏航控制周期性选择模块，主要是为后续风向判定模块进行周期性使能选择；模块2：偏航计数模块1和2；模块2主要包括偏航计数模块和计数判定模块，主要是根据模块1选择的偏航计数模块，执行不同偏航允许误差区间内偏航次数的统计和偏航次数阈值的判定；模块3：风速判定模块；风速判定模块主要是统计在模块2执行周期内风速的区间值判定，后续结合模块2统计的相关偏航次数与偏航次数判定阀值为模块4的实施提供判定条件；模块4：动态偏航误差角给定模块；动态偏航误差角给定模块，主要是针对相关使能条件动态给定机组偏航误差角，实现机组偏航误差角的动态调整，并在一个执行周期T/2内实施；模块5：偏航计数统计模块，针对偏航次数进行分区汇总，主要统计不同偏航角度误差区间内触发的偏航次数，便于后续对单机偏航情况的统计分析，也为后续风场级机群偏航提供偏航角度及偏航误差角参考。3.根据权利要求2所述的一种风力发电机组偏航控制系统，其特征是：所述模块1在程序执行过程中有：T＝T0+T1；其中：T0＝T1；4.根据权利要求2所述的一种风力发电机组偏航控制系统，其特征是：所述模块2包含偏航计...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志奎，
申请(专利权)人：北京三力新能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11