测风系统、风力发电机组及测风方法技术方案

本发明专利技术提供了一种测风系统、风力发电机组及测风方法，测风系统包括：多个测压孔，多个测压孔中的一个测压孔沿导流罩的旋转轴线形成在导流罩的罩头上，多个测压孔中的其余测压孔以预定角间隔围绕所述一个测压孔形成在罩头上；压力传感器，压力传感器设置在导流罩的旋转轴线上，用于测量外部来风对多个测压孔产生的压力值，以使风力发电机组利用基于压力值来确定的外部来风的风向角进而确定外部来风的风速。根据本发明专利技术的测风系统，可实时准确测量外部来风的风速和风向角。外部来风的风速和风向角。外部来风的风速和风向角。

【技术实现步骤摘要】
测风系统、风力发电机组及测风方法


[0001]本专利技术涉及风力发电设备
，具体地涉及一种用于风力发电机组的测风系统、包括该测风系统的风力发电机组及基于该测风系统进行测风的方法。

技术介绍

[0002]风能是一种开放且安全的可再生能源，风能的利用越来越受到重视，风力发电作为风能最为有效的利用方式得到了快速发展，风力发电机组成为风力发电最为核心的装备。
[0003]在风力发电技术中，用于测量风速和风向的测量系统是风力发电机组中的重要部件。目前，通常利用安装在机舱的顶部且处于轮毂的高度的风向标和风速仪分别进行风速和风向的测量。由于风力发电机组的叶轮转动，风向标和风速仪所测量到的风速和风向会受到叶轮遮挡和叶轮后尾流的影响，因此所测得的风速和风向与实际的风速和风向存在较大的偏差。经统计，风向标测量的风向与实际风向的差异大约为15-20
°
，这会造成风力发电机组的对风偏差，并且风力发电机组的发电量达不到测量风速的额定值，同时对风偏差严重影响风力发电机组的偏航系统的疲劳寿命。
[0004]因此，亟需一种新型结构的测风系统来解决上述问题。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术的目的在于提供一种新型的测风系统、包括该测风系统的风力发电机组及基于该测风系统进行测风的方法，以解决现有技术中的风向标和风速仪测量风速和风向不准确的问题。
[0006]根据本专利技术的一方面，提供一种用于风力发电机组的测风系统，其中，风力发电机组包括导流罩，导流罩为中空回转体，测风系统包括：多个测压孔，多个测压孔中的一个测压孔沿导流罩的旋转轴线形成在导流罩的罩头上，多个测压孔中的其余测压孔以预定角间隔围绕所述一个测压孔形成在罩头上；压力传感器，压力传感器设置在旋转轴线上，用于测量外部来风对多个测压孔产生的压力值，以使风力发电机组利用基于压力值来确定的外部来风的风向角进而确定外部来风的风速。
[0007]可选地，测风系统还可包括控制器，控制器可被配置为：确定多个测压孔中的每两个测压孔之间的压力差值，基于所确定的压力差值确定风向角，其中，控制器通过以下方式确定压力差值：从压力传感器接收压力差值，或者，从压力传感器接收多个测压孔的压力值，基于接收到的多个测压孔的压力值获得压力差值。
[0008]可选地，多个测压孔的数量可以为3个。
[0009]可选地，多个测压孔可包括第一测压孔、第二测压孔和第三测压孔，第一测压孔与第三测压孔可关于导流罩的旋转轴线对称，第二测压孔可沿导流罩的旋转轴线形成在罩头上，并且第一测压孔的中心线、第二测压孔的中心线和第三测压孔的中心线处于同一平面上。
[0010]可选地，压力传感器可包括多路压力传感器，压力值可包括第一测压孔的压力值、第二测压孔的压力值和第三测压孔的压力值，压力差值可包括第一测压孔、第二测压孔和第三测压孔中的每两个测压孔之间的压力差值。
[0011]可选地，压力值为第一测压孔、第二测压孔和第三测压孔所在的平面处于水平面时的压力值。
[0012]可选地，压力传感器与第一测压孔的连线以及压力传感器与第三测压孔的连线可分别与所述旋转轴线呈锐角。
[0013]可选地，压力传感器与第一测压孔的连线以及压力传感器与第三测压孔的连线可分别与所述旋转轴线呈45度角。
[0014]可选地，测风系统还可包括温度传感器，温度传感器用于测量风力发电机组所处的外部环境的温度值，其中，控制器还可被配置为：基于温度值和压力值来确定外部来风的风速。
[0015]可选地，测风系统还可包括角度传感器，角度传感器用于测量导流罩的旋转角度，控制器还可被配置为：当基于旋转角度确定第一测压孔、第二测压孔和第三测压孔所在的平面处于水平面时，确定压力值。
[0016]可选地，测风系统还可包括防水透气阀和/或风向标，防水透气阀可分别设置在多个测压孔上，风向标可设置在风力发电机组的机舱的顶部上。
[0017]根据本专利技术的另一方面，提供一种风力发电机组，风力发电机组包括导流罩以及上述的测风系统。
[0018]可选地，导流罩的罩头可形成为圆弧状，或者，导流罩的罩头的顶端可形成为平坦的表面，仅所述一个测压孔形成在平坦的表面上。
[0019]根据本专利技术的另一方面，提供一种基于上述的测风系统进行测风的方法，方法包括：从压力传感器接收多个测压孔的压力值；基于压力值确定外部来风的风向角；基于确定的风向角确定外部来风的风速。
[0020]可选地，基于压力值确定外部来风的风向角的步骤可包括：确定多个测压孔中的每两个测压孔之间的压力差值；基于压力差值确定角度系数；基于角度系数来确定风向角。
[0021]可选地，多个测压孔可包括第一测压孔、第二测压孔和第三测压孔，其中，第一测压孔与第三测压孔关于导流罩的旋转轴线对称，第二测压孔沿导流罩的旋转轴线形成在罩头上，并且第一测压孔的中心线、第二测压孔的中心线和第三测压孔的中心线处于同一平面上，其中，方法还包括：从角度传感器接收导流罩的旋转角度，其中，确定多个测压孔中的每两个测压孔之间的压力差值的步骤包括：当基于旋转角度确定第一测压孔、第二测压孔和第三测压孔所在的平面处于水平面时，确定压力值，并且基于压力值确定压力差值。
[0022]可选地，当第一测压孔和第三测压孔的压力差值为零时，停止风力发电机组的偏航动作。
[0023]可选地，方法还可包括：从压力传感器接收第一测压孔至第三测压孔的压力值；获取风力发电机组所处的外部环境的温度值；基于温度值、压力差值和压力值确定外部来风的风速。
[0024]可选地，基于温度值、压力差值和压力值确定外部来风的风速的步骤可包括：基于外部来风的风向角，确定总压系数和速度系数；基于总压系数、压力值和压力差值，确定总
压力值；基于速度系数、压力差值和总压力值，确定静压力值；基于静压力值、总压力值和温度值，确定外部来风的风速。
[0025]可选地，基于静压力值、总压力值和温度值，确定外部来风的风速的步骤可包括：基于静压力值和温度值，确定空气密度值；基于静压力值、总压力值和空气密度值，确定外部来风的风速。
[0026]根据本专利技术的测风系统，可实时准确测量外部来风的风速和风向角，因此风力发电机组能够基于所测量的风向角和风速而准确地执行偏航等动作。此外，根据本专利技术的测风系统，结构简单，可批量化生产，一套测风系统可应用于外形相同的多个导流罩。此外，根据本专利技术的测风系统，可靠性高，受外部环境因素影响小。
附图说明
[0027]通过下面结合附图对实施例进行的描述，本专利技术的上述以及其他目的和特点将会变得更加清楚，在附图中：
[0028]图1是根据本专利技术的实施例的风力发电机组的测风系统的结构示意图。
[0029]图2是导流罩的示出了测压孔的布局的结构示意图。
[0030]图3是导流罩的示出了测压孔的布局的截面图。
[0031]图4是图3的侧视图。
[0032]图5至图7是测风系统的示例性特性曲线图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于风力发电机组的测风系统，所述风力发电机组包括导流罩(10，10
’
)，所述导流罩(10，10
’
)为中空回转体，其特征在于，所述测风系统包括：多个测压孔，所述多个测压孔中的一个测压孔沿所述导流罩(10，10
’
)的旋转轴线形成在所述导流罩(10，10
’
)的罩头上，所述多个测压孔中的其余测压孔以预定角间隔围绕所述一个测压孔形成在所述罩头上；压力传感器(20)，所述压力传感器(20)设置在所述旋转轴线上，用于测量外部来风对所述多个测压孔产生的压力值，以使所述风力发电机组利用基于所述压力值来确定的所述外部来风的风向角进而确定所述外部来风的风速。2.根据权利要求1所述的测风系统，其特征在于，所述测风系统还包括控制器(30)，所述控制器(30)被配置为：确定所述多个测压孔中的每两个测压孔之间的压力差值，基于所确定的所述压力差值确定所述风向角，其中，所述控制器(30)通过以下方式确定所述压力差值：从所述压力传感器(20)接收所述压力差值，或者，从所述压力传感器(20)接收所述多个测压孔的压力值，基于接收到的所述多个测压孔的压力值获得所述压力差值。3.根据权利要求1所述的测风系统，其特征在于，所述多个测压孔的数量3个。4.根据权利要求2所述的测风系统，其特征在于，所述多个测压孔包括第一测压孔(11，11
’
)、第二测压孔(11，11
’
)和第三测压孔(11，11
’
)，其中，所述第一测压孔(11，11
’
)与所述第三测压孔(13，13
’
)关于所述导流罩(10，10
’
)的旋转轴线对称，所述第二测压孔(12，12
’
)沿所述导流罩(10，10
’
)的旋转轴线形成在所述罩头上，并且所述第一测压孔(11，11
’
)的中心线、所述第二测压孔(12，12
’
)的中心线和所述第三测压孔(13，13
’
)的中心线处于同一平面上。5.根据权利要求4所述的测风系统，其特征在于，所述压力传感器(20)包括多路压力传感器，所述压力值包括所述第一测压孔(11，11
’
)的压力值、所述第二测压孔(12，12
’
)的压力值和所述第三测压孔(13，13
’
)的压力值，所述压力差值包括所述第一测压孔(11，11
’
)、所述第二测压孔(12，12
’
)和所述第三测压孔(13，13
’
)中的每两个测压孔之间的压力差值。6.根据权利要求5所述的测风系统，其特征在于，所述压力值为所述第一测压孔(11，11
’
)、所述第二测压孔(12，12
’
)和所述第三测压孔(13，13
’
)所在的平面处于水平面时的压力值。7.根据权利要求4所述的测风系统，其特征在于，所述压力传感器(20)与所述第一测压孔(11，11
’
)的连线以及所述压力传感器(20)与所述第三测压孔(13，13
’
)的连线分别与所述旋转轴线呈锐角。8.根据权利要求4所述的测风系统，其特征在于，所述压力传感器(20)与所述第一测压孔(11，11
’
)的连线以及所述压力传感器(20)与所述第三测压孔(13，13
’
)的连线分别与所述旋转轴线呈45度角。9.根据权利要求2所述的测风系统，其特征在于，所述测风系统还包括温度传感器，所述温度传感器用于测量所述风力发电机组所处的外部环境的温度值，其中，所述控制器(30)还被配置为：基于所述温度值和所述压力值来确定所述外部来
风的风速。10.根据权利要求5所述的测风系统，其特征在于，所述测风系统还包括角度传感器(40)，所述角度传感器(40)用于测量所述导流罩(10，10
’
)的旋转角度，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：白洛林，方涛，钱丽佳，
申请(专利权)人：新疆金风科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：