高效大功率垂直轴低噪音风力发电设备、控制系统及方法技术方案

本发明专利技术属于风力发电技术领域，公开了一种高效大功率垂直轴低噪音风力发电设备、控制系统及方法，所述高效大功率垂直轴低噪音风力发电控制系统包括：数据采集模块、通信模块、主控模块、制动模块、并网模块、电压采集单元、电流采集单元、转速传感单元、风速采集单元、数据监控模块、数据管理模块、数据显示输出模块、异常检测模块、报警信号输出模块和远程通信模块。本发明专利技术通过远程通信输出模块与通信模块进行数据交互，将监测信息通过远程的监控终端进行显示。本发明专利技术能够实时对整体装置的运行状态采集相应的数据，并且能够根据采集的数据，对整体装置的故障状态进行判断，保证整体装置的正常运行。

High efficiency and high power vertical axis low noise wind power generation equipment, control system and method

【技术实现步骤摘要】
高效大功率垂直轴低噪音风力发电设备、控制系统及方法
本专利技术属于风力发电
，尤其涉及一种高效大功率垂直轴低噪音风力发电设备、控制系统及方法。
技术介绍
目前，随着经济的发展，能源问题越来越得到重视。不可再生能源越来越走向枯竭，另外不可再生能源的利用随之而来的环境污染也影响着地球环境。科技的发展使清洁能源的普及成为可能。风能作为一种清洁可再生的能源成为了科学研究的重点。各个国家都相继加大对风力发电机组的投入，大力开发清洁能源。由于大型风电机组的风力机扫掠面积更大、风能利用率相对更高，因此可以将更多的风能转化为电能。但是现有的风力发电设备在使用过程中，根据检测的风力发电设备运行数据，不能及时识别风力发电设备故障信息，造成风力发电设备不能及时得到维护和检修。同时现有的风力发电设备在使用过程中，需要安装相应的偏航装置，造成了风力发电设备结构复杂，不方便进行维护和检修。通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：(1)现有的风力发电设备在使用过程中，根据检测的风力发电设备运行数据，不能及时识别风力发电设备故障信息，造成风力发电设备不能及时得到维护和检修。(2)现有的风力发电设备在使用过程中，需要安装相应的偏航装置，造成了风力发电设备结构复杂，不方便进行维护和检修。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种高效大功率垂直轴低噪音风力发电设备、控制系统及方法。本专利技术是这样实现的，一种高效大功率垂直轴低噪音风力发电设备控制方法，所述高效大功率垂直轴低噪音风力发电设备控制方法，包括：步骤一，数据采集模块中的电压采集单元通过电压传感器对发电设备的输出电压信息进行采集，电流采集单元通过电流传感器对发电设备的输出电流信息进行采集，转速传感单元通过转速传感器对多绕组异步变极发电机的转速进行采集，风速采集单元通过风速传感器对实时风速进行检测；同时将采集信息发送到主控模块；步骤二，根据采集的数据，主控模块通过工控机对风力发电设备的运转数据进行处理和对整体运转进行控制；步骤三，在控制的过程中，数据管理模块将采集到的数据定时存储到数据库，对系统故障、异常与系统操作进行编号存储；数据显示输出模块，输出实时采集的风电设备的数据传递到显示器中，进行实时显示；步骤四，异常检测模块对关注的参数进行数据采集，通过与预设数据进行对比判断风电并网设备运行是否正常；当判断设备运行不正常时，报警信号输出模块输出相应的指令控制报警器进行进行报警；远程通信输出模块与通信模块进行数据交互，将监测信息通过远程的监控终端进行显示；步骤五，主控模块对数据处理完成后，通信模块通过CAN总线实现现场设备间的串行、双向、多点式的数字通信；制动模块根据控制指令通过制动器对发电设备的转动速度进行外力干预；并网模块通过并网逆变器将风力发电设备产生的电力输送到公共电网。进一步，所述步骤一中，数据采集模块对采集的数据进行融合的方法，包括：根据电压采集单元、电流采集单元、转速传感单元和风速采集单元利用传感器采集的电信号数据，建立相应的数据集；利用相应的特征提取算法，从数据集提取目标数据特征；根据提取的目标数据特征，利用融合算法获取融合目标特征量，并且进行目标分类识别。进一步，所述步骤一中，数据采集模块对采集的数据信号进行去噪的过程为：根据电压采集单元、电流采集单元、转速传感单元和风速采集单元利用传感器采集的电信号数据，建立相应的数据集；根据相应的数据集，进行小波变换，计算各层的小波系数；根据小波系数数据，建立相应的系数集，并且进行阈值处理，得到相应的估计系数；根据估计系数，对相应的信号进行重构。进一步，所述步骤四中，异常检测模块对关注的参数进行数据采集，通过与预设数据进行对比判断风电并网设备运行是否正常的具体过程为：根据采集的数据，根据设备运行机理建立精确的数学模型来估计系统输出，并将之与预设数据值比较，获得残差数集；根据残差数集，进行残差评价，对残差进行分析以确定过程是否发生故障，并进一步辨识故障类型。本专利技术另一目的在于提供一种实施所述的高效大功率垂直轴低噪音风力发电设备控制方法的高效大功率垂直轴低噪音风力发电设备控制系统，所述高效大功率垂直轴低噪音风力发电设备控制系统包括：数据采集模块，用于通过多个不同功能的传感器对设备的运转参数进行采集，并将采集信息发送到主控模块；通信模块，用于通过CAN总线实现现场设备间的串行、双向、多点式的数字通信；主控模块，用于通过工控机对风力发电设备的运转数据进行处理和对整体运转进行控制；制动模块，用于根据控制指令通过制动器对发电设备的转动速度进行外力干预；并网模块，用于通过并网逆变器将风力发电设备产生的电力输送到公共电网；并网监控系统与多个并网逆变器连接，用于对信息的整理、数据存储、信息分析、报警、登记、紧急控制。进一步，所述数据采集模块包括：电压采集单元，用于通过电压传感器对发电设备的输出电压信息进行采集；电流采集单元，用于通过电流传感器对发电设备的输出电流信息进行采集；转速传感单元，用于通过转速传感器对多绕组异步变极发电机的转速进行采集；风速采集单元，用于通过风速传感器对实时风速进行检测。进一步，所述主控模块设置有数据监控模块包括：数据管理模块，将采集到的数据定时存储到数据库，对系统故障、异常与系统操作进行编号存储；数据显示输出模块，输出实时采集的风电设备的数据传递到显示器中，进行实时显示；异常检测模块，对关注的参数进行数据采集，通过与预设数据进行对比判断风电并网设备运行是否正常；报警信号输出模块，当判断设备运行不正常时，输出相应的指令控制报警器进行进行报警；远程通信输出模块，用于与通信模块进行数据交互，将监测信息通过远程的监控终端进行显示。本专利技术另一目的在于提供一种实施所述高效大功率垂直轴低噪音风力发电设备控制方法的高效大功率垂直轴低噪音风力发电设备，所述高效大功率垂直轴低噪音风力发电设备设置有支撑框架，支撑框架中间焊接有套管，套管内部通过轴承连接固定有垂直轴；垂直轴外侧通过焊接的多个连接筋与支撑框架连接，支撑框架外周焊接有多个螺旋状叶片，螺旋状叶片的里端与连接筋的中间焊接固定；垂直轴下端通过传动齿轮与多绕组异步变极发电机联接，多绕组异步变极发电机通过连接线路与控制系统连接。进一步，所述支撑框架外侧通过螺栓固定有多个支撑杆，支撑杆外端通过铰轴固定有弧形固定桩。进一步，所述支撑框架顶端通过螺栓固定有圆盘，圆盘上端嵌装有警示灯。结合上述的所有技术方案，本专利技术所具备的优点及积极效果为：(1)本专利技术中数据采集模块通过多个不同功能的传感器对设备的运转参数进行采集，并将采集信息发送到主控模块；通信模块通过CAN总线实现现场设备间的串行、双向、多点式的数字通信；制动模块根据控制指令通过制动器对发电设备的转动速度进行外力干预；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效大功率垂直轴低噪音风力发电设备控制方法，其特征在于，所述高效大功率垂直轴低噪音风力发电设备控制方法，包括：/n步骤一，数据采集模块中的电压采集单元通过电压传感器对发电设备的输出电压信息进行采集，电流采集单元通过电流传感器对发电设备的输出电流信息进行采集，转速传感单元通过转速传感器对多绕组异步变极发电机的转速进行采集，风速采集单元通过风速传感器对实时风速进行检测；同时将采集信息发送到主控模块；/n步骤二，根据采集的数据，主控模块通过工控机对风力发电设备的运转数据进行处理和对整体运转进行控制；/n步骤三，在控制的过程中，数据管理模块将采集到的数据定时存储到数据库，对系统故障、异常与系统操作进行编号存储；数据显示输出模块，输出实时采集的风电设备的数据传递到显示器中，进行实时显示；/n步骤四，异常检测模块对关注的参数进行数据采集，通过与预设数据进行对比判断风电并网设备运行是否正常；当判断设备运行不正常时，报警信号输出模块输出相应的指令控制报警器进行进行报警；远程通信输出模块与通信模块进行数据交互，将监测信息通过远程的监控终端进行显示；/n步骤五，主控模块对数据处理完成后，通信模块通过CAN总线实现现场设备间的串行、双向、多点式的数字通信；制动模块根据控制指令通过制动器对发电设备的转动速度进行外力干预；并网模块通过并网逆变器将风力发电设备产生的电力输送到公共电网。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高效大功率垂直轴低噪音风力发电设备控制方法，其特征在于，所述高效大功率垂直轴低噪音风力发电设备控制方法，包括：
步骤一，数据采集模块中的电压采集单元通过电压传感器对发电设备的输出电压信息进行采集，电流采集单元通过电流传感器对发电设备的输出电流信息进行采集，转速传感单元通过转速传感器对多绕组异步变极发电机的转速进行采集，风速采集单元通过风速传感器对实时风速进行检测；同时将采集信息发送到主控模块；
步骤二，根据采集的数据，主控模块通过工控机对风力发电设备的运转数据进行处理和对整体运转进行控制；
步骤三，在控制的过程中，数据管理模块将采集到的数据定时存储到数据库，对系统故障、异常与系统操作进行编号存储；数据显示输出模块，输出实时采集的风电设备的数据传递到显示器中，进行实时显示；
步骤四，异常检测模块对关注的参数进行数据采集，通过与预设数据进行对比判断风电并网设备运行是否正常；当判断设备运行不正常时，报警信号输出模块输出相应的指令控制报警器进行进行报警；远程通信输出模块与通信模块进行数据交互，将监测信息通过远程的监控终端进行显示；
步骤五，主控模块对数据处理完成后，通信模块通过CAN总线实现现场设备间的串行、双向、多点式的数字通信；制动模块根据控制指令通过制动器对发电设备的转动速度进行外力干预；并网模块通过并网逆变器将风力发电设备产生的电力输送到公共电网。


2.如权利要求1所述高效大功率垂直轴低噪音风力发电设备控制方法，其特征在于，所述步骤一中，数据采集模块对采集的数据进行融合的方法，包括：
根据电压采集单元、电流采集单元、转速传感单元和风速采集单元利用传感器采集的电信号数据，建立相应的数据集；
利用相应的特征提取算法，从数据集提取目标数据特征；根据提取的目标数据特征，利用融合算法获取融合目标特征量，并且进行目标分类识别。


3.如权利要求1所述高效大功率垂直轴低噪音风力发电设备控制方法，其特征在于，所述步骤一中，数据采集模块对采集的数据信号进行去噪的过程为：
根据电压采集单元、电流采集单元、转速传感单元和风速采集单元利用传感器采集的电信号数据，建立相应的数据集；
根据相应的数据集，进行小波变换，计算各层的小波系数；
根据小波系数数据，建立相应的系数集，并且进行阈值处理，得到相应的估计系数；
根据估计系数，对相应的信号进行重构。


4.如权利要求1所述高效大功率垂直轴低噪音风力发电设备控制方法，其特征在于，所述步骤四中，异常检测模块对关注的参数进行数据采集，通过与预设数据进行对比判断风电并网设备运行是否正常的具体过程为：
根据采集的数据，根据设备运行机理建立精确的数学模型来估计系统输出，并将之与预设数据值比较，获得残差数集；
根据残差数集，进行残差评价，对残差进行分析以确定过程是否发生故障，并进一步辨识故障类型。


5.一种实施如权利要求1-4所述的高效大功率垂直轴低噪音风力发电设备控制方法的高效大功率垂直轴低噪音风力发电设备控制系统，其特征在于，所述高效大功率垂直轴低噪音风力发电设备控制系统包括：
数据采集模块，用于通过多个不同功能的传感器对设...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡振华，李立雄，杨京渝，彭丽，杨娴，
申请(专利权)人：湖南城市学院，
类型：发明
国别省市：湖南;43