一种基于机载雷达在线偏航系统的偏航优化控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于机载雷达在线偏航系统的偏航优化控制方法，包括以下过程，采用机载式激光雷达测量风资源的风况参数；根据机载式激光雷达测量的风况参数计算得到偏航误差数值，机组偏航控制PLC根据偏航误差数值发出偏航指令，进行偏航优化控制。通过设置机载式激光雷达，依据激光雷达产生的激光来测量风轮前的风况参数，能够提前获知风机即将到来的实际风况情况而提前做出是否进行偏航的判断，并依据风况参数使风电机组提前进行相应偏航策略或其他控制策略的应对，最终达到延长机组运行寿命、提高机组安全运行系数并提高机组发电量的作用。电量的作用。电量的作用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于机载雷达在线偏航系统的偏航优化控制方法


[0001]本专利技术属于风电机组控制领域，具体属于一种基于机载雷达在线偏航系统的偏航优化控制方法。

技术介绍

[0002]随着并网发电的风电机组日渐增多，风电机组性能测试变得越来越重要。偏航系统是风电机组控制系统的重要组成部分，而偏航误差也是风电机组的重要性能指标，即测量风向与机组偏航角度之间的差值，对发电量有着较大影响，偏航误差较大，会导致风能利用率降低，发电量减少，增大机组的疲劳载荷降低风电机组的使用寿命。
[0003]目前，风电机组通过控制偏航误差以最大程度获取风能，其中控制系统中对风向的测量主要通过风向标来完成，由于风电机组运行在复杂的外部环境中，如低温、结冰，风向标往往受外部复杂环境条件的影响无法准确测量风向，准确度降低导致风电机组无法获得准确的偏航误差，进而影响到偏航控制。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种基于机载雷达在线偏航系统的偏航优化控制方法，将机载式激光雷达安装于风电机组机舱上用于代替风向标作为风向测量设备，利用机载式激光雷达测得风电机组前方的风速及风向来作为偏航启动的控制依据，并提供偏航控制优化算法用以优化机组偏航控制，提高风电机组发电量及发电效率。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种基于机载雷达在线偏航系统的偏航优化控制方法，包括以下过程，
[0007]采用机载式激光雷达测量风资源的风况参数；
[0008]根据机载式激光雷达测量的风况参数计算得到偏航误差数值，机组偏航控制PLC根据偏航误差数值发出偏航指令，进行偏航优化控制。
[0009]优选的，具体包括以下步骤，
[0010]步骤1，安装机载式激光雷达，在安装完机载雷达后根据实际环境风向的不同对风力发电机组进行停机处理，计算出不同风向时机舱式激光雷达气象数据与机舱风速、风向的传递函数，依据传递函数修正机载式激光雷达测量到的风况参数；
[0011]步骤2，机载式激光雷达进行测量得到风况参数，并对风况参数进行数据筛选；
[0012]步骤3，将筛选后的风况参数进行滤波处理；
[0013]步骤4，根据选择的机载雷达所测距离，建立该处风速风向与机组处风速风向的传递函数，分析选择相应的参数进行机组偏航控制。
[0014]进一步的，步骤4中，将风电机组风向夹角划分成若干个区间，形成各个区间内的区间功率曲线，对比各区间的功率曲线找出功率曲线最优的区间，并更新步骤4中的偏航控制策略算法。
[0015]优选的，步骤1中，所述传递函数公式为
[0016]Y
i
＝K
i
·
X
i
+B
i
[0017]其中：Y
i
为第i个风向区间内修正后的风轮前风向或风速；
[0018]X
i
为第i个风向区间内机载式雷达所测风向或风速；
[0019]K
i
为第i个风向区间内机载式雷达所测风向、风速和机舱风向、风速拟合得到的斜率；
[0020]B
i
为第i个风向区间内机载式雷达所测风向、风速和机舱风向、风速拟合得到的截距。
[0021]优选的，步骤2中，机载式激光雷达的风速风向公式为
[0022][0023][0024][0025][0026]其中：RWS
0或1
为激光束方向风速分量；
[0027]U
+
为上方风向的轴向分量；
[0028]V
+
为上方风向的横向分量；
[0029]HWS
+
为根据U
+
、V
+
合成的上方水平风速；
[0030]Dir
+
为根据U
+
、V
+
合成的上方水平风速的水平风向；
[0031]θ
+
为上光束的天顶角；
[0032]为上光束的方位角；
[0033]τ为机载式激光雷达的平均俯仰角。
[0034]优选的，步骤2中，风轮高度公式为
[0035][0036][0037]其中：H
hub
为风轮高度；H
Lidar
为机载式激光雷达中心至风轮中心高度的距离；d为测量距离。
[0038]优选的，步骤3中，筛选后的风况参数通过一阶低通滤波进行滤波处理。
[0039]优选的，步骤4中，当机载雷达数据失真时，将机舱风速作为备选偏航控制。
[0040]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0041]本专利技术提供一种基于机载雷达在线偏航系统的偏航优化控制方法，通过设置机载式激光雷达，依据激光雷达产生的激光来测量风轮前的风况参数，能够提前获知风机即将到来的实际风况情况而提前做出是否进行偏航的判断，并依据风况参数使风电机组提前进行相应偏航策略或其他控制策略的应对，最终达到延长机组运行寿命、提高机组安全运行系数并提高机组发电量的作用。
[0042]进一步的，为了尽可能的降低由于地形和障碍物的影响导致机载式激光雷达所测
风况参数和风机处的差异，在安装完机载雷达后根据实际环境风向的不同对风力发电机组进行停机处理，计算出不同风向时机舱式激光雷达气象数据与机舱风速、风向的传递函数。
[0043]进一步的，对机载雷达数据进行低通滤波，避免错误和有害的控制行为。
[0044]进一步的，对采集到机载雷达数据进行状态筛选。当机载雷达短时间内数据失真时，将机舱风速作为备选偏航控制。
附图说明
[0045]图1为本专利技术一种基于机载雷达在线偏航系统的偏航优化控制流程图；
具体实施方式
[0046]下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。
[0047]本专利技术的目的是提供一种基于机载雷达在线偏航系统的偏航优化控制方法，包括以下过程：
[0048]由于地形的影响，首先修正机载式激光雷达的风速、风向。
[0049]根据机载式激光雷达的扫描方式计算得出所测位置的轮毂高度处风速、风向；
[0050]根据机载式雷达的激光束状态进行数据筛选，得到有效气象数据传输到偏航控制系统中。
[0051]根据地形和风机型号的不同，机载式激光雷达所测距离的设置也需跟随调整，机载雷达所测风速与风机处风速做相关性分析，结合距离和风速相关性分析选出合适的距离作为机组偏航控制中的第一选择，其中机载式激光雷达所测风向与偏航位置坐标之差得到的偏航误差传输到偏航控制系统中，所测风速同时传输到偏航控制系统中作为偏航误差最大限值的判断条件。本专利技术能通过提前获风机即将到来的实际风况情况而提前做出是否进行偏航的判断，从而使其风电机组提前进行相应偏航策略或其他控制策略的应对，最终达到延长机组运行寿命本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于机载雷达在线偏航系统的偏航优化控制方法，其特征在于，包括以下过程，采用机载式激光雷达测量风资源的风况参数；根据机载式激光雷达测量的风况参数计算得到偏航误差数值，机组偏航控制PLC根据偏航误差数值发出偏航指令，进行偏航优化控制。2.根据权利要求1所述的一种基于机载雷达在线偏航系统的偏航优化控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤，步骤1，安装机载式激光雷达，在安装完机载雷达后根据实际环境风向的不同对风力发电机组进行停机处理，计算出不同风向时机舱式激光雷达气象数据与机舱风速、风向的传递函数，依据传递函数修正机载式激光雷达测量到的风况参数；步骤2，机载式激光雷达进行测量得到风况参数，并对风况参数进行数据筛选；步骤3，将筛选后的风况参数进行滤波处理；步骤4，根据选择的机载雷达所测距离，建立该处风速风向与机组处风速风向的传递函数，分析选择相应的参数进行机组偏航控制。3.根据权利要求2所述的一种基于机载雷达在线偏航系统的偏航优化控制方法，其特征在于，步骤4中，将风电机组风向夹角划分成若干个区间，形成各个区间内的区间功率曲线，对比各区间的功率曲线找出功率曲线最优的区间，并更新步骤4中的偏航控制策略算法。4.根据权利要求1所述的一种基于机载雷达在线偏航系统的偏航优化控制方法，其特征在于，步骤1中，所述传递函数公式为Y
i
＝K
i
·
X
i
+B
i
其中：Y
i
为第i个风向区间内修正后的风轮前风向或风速；X
i
为第i个风向区间内机载式雷达所测风向或风速；K
i
为第i个风向区间内机载式雷达所测风向、风速和机舱风向、风速拟合得...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢坤鹏，刘鑫，闫姝，张波，尹铁男，许世森，樊启祥，李来龙，曹庆伟，陈晓路，杭兆峰，刘溟江，管春雨，
申请(专利权)人：华能国际电力江苏能源开发有限公司清洁能源分公司华能海上风电科学技术研究有限公司盛东如东海上风力发电有限责任公司，
类型：发明
国别省市：