[发明专利]大型风力发电机组偏航控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及大型风力发电机组的偏航控制方法，尤其涉及一种以基于模糊控制，面向偏航执行机构的偏航控制方法。

背景技术

偏航控制是风力发电机组电控系统必不可少的重要组成部分。偏航控制系统实现在可用风速范围内自动准确对风，在非可用风速范围下能够90度侧风，在连续跟踪风向可能造成电缆缠绕的情况下的自动解缆，从而使风力发电机能够运转平稳可靠，高效地利用风能，节约大量能源，进一步降低发电成本并且有效地保护风力发电机。

现今偏航的控制方法普遍采用“比例积分”的控制，这种方法虽然简单实用，但存在控制精度提高困难、复杂情况效果明显下降和工作过于频繁不利于机械部件寿命等难以逾越的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种控制精度提高、适用于复杂情况的大型风力发电机组偏航控制方法。

本发明所述的大型风力发电机组偏航控制方法，包括以下步骤，

1.根据当前风向，得到当前偏航角度参考值(α_参考)；

2.通过风电机组偏航轴承上的编码器或转速计，得到当前偏航角度实际值(α_实际)；

3.用当前偏航角度参考值(α_参考)减去偏航角度实际值(α_实际)得到偏航角度误差(Δα)；

4.模糊控制器综合偏航角度误差(Δα)及其变化趋势，计算出相应的偏航机构控制律。

5.将得到的偏航机构控制律电信号通过模拟量接口或现场总线，传送至偏航执行机构(电动或液压装置)实现对桨距角的控制，机组偏航角度跟踪偏航角度参考值(α_参考)，使风电机组偏航角度实际值(α_实际)与偏航角度参考值(α_参考)保持一致。

上述步骤4的具体方法是：使用Mamdani方法或Takagi-Sugeno方法，模糊控制器首先将偏航角度误差(Δα)及其变化趋势模糊化，然后根据从属度函数和模糊规则经由模糊推理机进行最优计算，最后将其清晰化，变为以电流或电压信号形式存在的偏航机构控制律。

所述模糊化的方法为单点模糊集合法或几何形模糊集合法。

所述清晰化的方法为最大隶属度法、中位数法或重心法。

鉴于模糊控制的复杂性和风力发电机组使用环境的要求，本发明所述的大型风力发电机组偏航控制方法，采用高性能可编程控制器作为载体，通过编码器或转速计来获得偏航角度实际值(α_实际)，并通过模拟量接口或现场总线将控制率的电流或电压信号传输至偏航执行机构。

相对于现今偏航系统普遍采用的“比例积分”的控制方法，本发明有以下优点，

1.总体精度明显提高，有助于增加风力发电机组的年总发电量；

2.对复杂、极端情况的适应性较强；

3.动作有效性大大提高，最大程度延长执行机构的机械寿命；

4.改装难度小，成本低。

附图说明

图1大型风力发电机组偏航控制方法的流程图

具体实施方式

如图所示，本发明所述的大型风力发电机组偏航控制方法，包括以下步骤，

1.根据当前风向，得到当前偏航角度参考值(α_参考)；

2.通过风电机组偏航轴承上的编码器或转速计，得到当前偏航角度实际值(α_实际)；

3.用当前偏航角度参考值(α_参考)减去偏航角度实际值(α_实际)得到偏航角度误差(Δα)；

4.模糊控制器综合偏航角度误差(Δα)及其变化趋势，计算出相应的偏航机构控制律。

具体方法是：使用Mamdani方法或Takagi-Sugeno方法，模糊控制器首先采用单点模糊集合法或几何形模糊集合法将偏航角度误差(Δα)及其变化趋势模糊化，然后根据从属度函数和模糊规则经由模糊推理机进行最优计算，最后使用最大隶属度法、中位数法或重心法将其清晰化，变为以电流或电压信号形式存在的偏航机构控制律。

5.将得到的偏航机构控制律电信号(电流或电压)通过模拟量接口或现场总线，传送至偏航执行机构(电动或液压装置)实现对桨距角的控制，机组偏航角度跟踪偏航角度参考值(α_参考)，使风电机组偏航角度实际值(α_实际)与偏航角度参考值(α_参考)保持一致。

本发明所述的大型风力发电机组偏航控制方法，总体精度明显提高，有助于增加风力发电机组的年总发电量；对复杂、极端情况的适应性较强；动作有效性大大提高，最大程度延长执行机构的机械寿命；改装难度小，成本低。