【技术实现步骤摘要】
本公开属于风力发电，尤其涉及一种风力机的控制方法与系统。
技术介绍
1、风力发电机是一种通过叶片将风能转化为动能并进行发电的能源设备。我国风能资源丰富，对于缺少水或者燃料等资源或者偏辟的地区，风力发电是理想的电能来源。
2、但是由于风力水平往往并不稳定，风力发电机很难总是保持在理想的工作状态下，从而对风力发电的效率和叶片的负载情况及寿命造成影响。此外，对于风电场中的风机而言，由于风力机风能捕获特性的非线性，下游机组遭到尾流影响产生的功率损失却可能使得风电场总的发电功率并不是最大值。风机尾流与风机的运行状态息息相关，通过调节机组运行参数和运行状态可以改变尾流强度和方向，从而降低下游机组的尾流损失，来提升风电场的总体功率，尽可能提升风电场效益。
3、因而，近年来，如何通过尾流控制来提升整个风电场的发电量成为了风力发电领域研究的重要问题之一。
4、公开号为cn114169614a的专利公开了一种基于风力机尾流模型优化的风电场优化调度方法及系统，属于风电场尾流计算
将scada数据用于解析尾流模型的修正工作，并结合智能优化算法，以最小化风电场功率计算误差为目标，对模型关键参数进行优化，使得此技术提出的尾流优化方法可以充分考虑风电场的实际情况，来定制化模型的参数。采用此方法进行尾流模型的优化后，可以大幅提升模型在实际风电场中的计算精度，从而更加准确地对风电场中的尾流效应进行建模，能够显著提高风电场的功率预测精度以及尾流控制策略的可靠性，进而基于优化后的尾流模型，通过尾流优化控制等方式提高风电场的
5、公开号为cn115807734a的专利公开了一种基于尾流跟踪的海上风电场场级协同控制策略，包括机舱式激光雷达测风系统、尾流跟踪模块、优化器和场级控制器。首先利用机舱式激光雷达测风系统测得原始风信息，通过尾流跟踪模块进行风场反演完成环境输入风的参数评估和尾流特征参数辨识；基于海上风电场气动-液压-伺服-弹性动力学仿真模型，通过智能优化算法求解不同环境工况下的最优尾流中心位置，建立多维智能决策数据库lut和优化器；利用场级协同pi控制器实现尾流重定向和智能化控制。
6、然而，现有的尾流控制技术多是基于反馈控制，对于具有随机性的自然风信号而言具有一定滞后，不利于达到最优的控制效果。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本公开提供了一种风力机的控制方法与系统，采用光纤光栅叶片载荷监控风况并预测上游风力机对下游产生的尾迹效应从而进行预测控制，能够达到理想控制效果。
2、以下为本专利技术
技术实现思路
：
3、一种风力机的控制方法，包括：
4、利用光纤光栅传感器获取风力机上的整个叶片的应变数据；
5、根据整个叶片的应变数据，获取形变后的叶片几何外形；
6、根据叶片几何外形、气动特征、风力机scada数据、风场中风力机的空间位置反演出风力机的入流速度；
7、根据风力机的入流速度预测风场中的流场分布数据；
8、根据流场分布数据对风场中的风力机进行控制，使得风场的整体发电量最大。
9、进一步地，
10、所述利用光纤光栅传感器获取风力机上的整个叶片的应变数据，包括：
11、选择叶片根部、中部和尖部安装光纤光栅传感器；
12、根据光纤光栅传感器的测量结果，收集风力机上的整个叶片的应变数据。
13、进一步地，
14、所述反演出风力机的入流速度，包括：
15、建立并求解如下优化反问题以反演出风力机的入流速度vrotor：
16、
17、其中，faero为气动模型预测的风力机载荷；fscada为风力机scada数据；vcut-in和vcut-out分别为风力机切入和切出风速。
18、进一步地，
19、所述优化反问题的求解包括：
20、在风机运行风速段内建立风速与载荷的关系曲线，通过曲线的分段线性拟合实现所述优化反问题的线性化求解。
21、进一步地，
22、所述通过曲线的分段线性拟合实现问题的线性化求解包括：
23、确定风机运行风速段，明确风机正常运行时的风速范围，
24、在风机运行过程中，实时采集风速和对应的载荷数据，
25、根据采集到的数据，绘制风速与载荷的关系曲线，建立风速与载荷之间的关系；
26、将风速与载荷的关系曲线分成若干段，对每一段风速与载荷的关系曲线进行线性拟合；
27、通过分段线性拟合，将非线性的风速与载荷的关系近似表示为多个线性段的组合，实现所述优化反问题的线性化求解。
28、进一步地，
29、所述根据整个叶片的应变数据，获取形变后的叶片几何外形；包括：
30、确定叶片上各个位置的应变大小和方向；
31、基于叶片的几何外形，确定各个关键点的坐标；
32、根据材料特性和应变数据，使用相应的力学公式计算出叶片各部位的形变程度；
33、根据计算得到的形变程度，对各个关键点的坐标进行调整；
34、通过连接调整后的关键点，构建出形变后的叶片几何外形。
35、进一步地，
36、所述风场中的流场分布中，风场中的速度分布计算式为：
37、
38、其中，ct为风轮推力系数；k为尾流膨胀系数；r为风轮半径；arotor为风轮均一化诱导因子；e为自然底数；p为尾流膨胀修正指数，vrotor为风力机的入流速度。
39、进一步地，
40、对于所述风场中的速度分布计算式：
41、在尾流预测过程中采用指数函数模拟尾流的非线性膨胀，将尾流膨胀修正指数p基于风场检测数据通过最小二乘法进行修正。
42、进一步地，
43、所述根据流场分布数据对风场中的风力机进行控制，使得风场的整体发电量最大，包括：
44、通过控制风场中各台风力机的偏航角度使得风场中所有风力机使得风场中所有风力机功率最大化；
45、其控制目标函数为：
46、
47、式中，t为时间，t为总时间；n为风力机编号；n为风场中总风力机台数；θyaw为风力机偏航角度，为风力机n在t时刻的功率，
48、
49、ρ为空气密度，a为扫风面积，v为风场中的速度，cp为效率功率系数。
50、一种风力机的控制系统，其特征在于，包括：
51、测量模块，用于利用光纤光栅传感器获取风力机上的整个叶片的应变数据；
52、几何外形构建模块，用于根据整个叶片的应变数据，获取形变后的叶片几何外形；
53、入流速度计算模块，用于根据叶片几何外形、气动特征、风力机scada数据、风场中风力机的空间位置反演出风力机的入流速度；
54、流场分布本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种风力机的控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种风力机的控制方法，其特征在于，所述利用光纤光栅传感器获取风力机上的整个叶片的应变数据，包括：
3.根据权利要求1所述的一种风力机的控制方法，其特征在于，所述反演出风力机的入流速度，包括：
4.根据权利要求3所述的一种风力机的控制方法，其特征在于，所述优化反问题的求解包括：
5.根据权利要求4所述的一种风力机的控制方法，其特征在于，所述通过曲线的分段线性拟合实现问题的线性化求解包括：
6.根据权利要求1所述的一种风力机的控制方法，其特征在于，所述根据整个叶片的应变数据，获取形变后的叶片几何外形；包括：
7.根据权利要求1所述的一种风力机的控制方法，其特征在于，所述风场中的流场分布中，风场中的速度分布计算式为：
8.根据权利要求4所述的一种风力机的控制方法，其特征在于，对于所述风场中的速度分布计算式：
9.根据权利要求7所述的一种风力机的控制方法，其特征在于，所述根据流场分布数据对风场中的风力机进行控制，使得风场的整
10.一种风力机的控制系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种风力机的控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种风力机的控制方法，其特征在于，所述利用光纤光栅传感器获取风力机上的整个叶片的应变数据，包括：
3.根据权利要求1所述的一种风力机的控制方法，其特征在于，所述反演出风力机的入流速度，包括：
4.根据权利要求3所述的一种风力机的控制方法，其特征在于，所述优化反问题的求解包括：
5.根据权利要求4所述的一种风力机的控制方法，其特征在于，所述通过曲线的分段线性拟合实现问题的线性化求解包括：
6.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：张险峰，马璐，秦明，沈昕，杨定华，欧阳华，雷肖，杜朝辉，傅广泽，戴维冬，
申请(专利权)人：中国长江三峡集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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