[发明专利]一种附加型导流式风电机组主动偏航控制器

说明书

本发明属于风力发电设备领域。其涉及一种附加型导流式风电机组主动偏航控制器。包括导流装置、转向装置和控制系统。所述导流装置设置在风力机机舱，位于机舱风向标的上游。所述导流装置为弧形板导流板，导流板的纵向和横向切面均匀一致，外表层光滑，且各边缘均为光滑圆弧倒角。控制系统控制导流板展开与收起。工作时，控制系统通过转向装置控制导流装置展开、收起与旋转，导流板通过调整转向装置改变角度进而改变风向标来流方向，使风力机偏航一定的角度。本装置适合在不改变原风力机控制装置的情况下对风力机的主动偏航进行控制，减小了尾流效应对风力机的影响，使得风电场能量输出增加。

技术领域

本发明属于风力发电设备领域，尤其涉及一种附加型导流式风电机组主动偏航控制器。

背景技术

风能是一种清洁的可再生资源，因此，风力发电技术近几年来在我国得到了快速发展。随着风电机组尺寸的增加和风电场规模的扩大，风电场内部各风电机组的相互影响逐渐显著。在风电场中，一些风电机组位于上游风电机组的尾流中。由于上游风电机组吸收了一部分风能，使得位于尾流区中的风电机组的来流风速将低于风电场远前方来流速度，使位于尾流区中的风电机组的性能受到影响，功率输出减小，影响整个风力场总功率的输出。同时，尾流效应会导致下游风电机组紊流负载增加，产生疲劳载荷，降低风电机组的寿命。适当调整上游风电机组偏航角度，使得上游风电机组的尾流发生偏转，减小对下游风电机组的影响，可以提高整场风电场效率，使风电场的经济性达到最佳。目前，我国的风力发电技术仍处于起步阶段，与发达国家相比，在风电场内部尾流效应及其控制方面还存在较大差距。

当前，控制计算机根据风向仪指向与风电机组航向是否一致来调整风电机组偏航，使风电机组始终保持对风状态。要调整风电机组，实现主动偏航，使风电机组与来流风向呈一定偏航角，需要对控制系统的控制策略进行修改。但当前风电场运营单位不掌握或者风电机组制造商不完全掌握机组的核心控制程序，无法实现主动偏航。

本发明提出一种附加型的主动偏航控制器，不用对风电机组原有的控制系统进行修改，采用附加导流板的方式，改变机舱风向标来流风向，实现风电机组的主动偏航。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种附加型导流式风电机组主动偏航控制器，包括：导流装置、转向装置、控制系统。

所述导流装置设置在风力机机舱上部，且位于机舱风向标的上游，在导流装置下侧设置转向装置，在转向装置下侧设置控制系统。

所述导流装置包括导流板，且导流板的纵向切面和横向切面均匀一致，导流板呈弧形且外表层光滑，导流板的四角边缘均为光滑圆弧倒角。

所述转向装置包括设置在导流板边缘的纵轴和横轴，通过横轴可以控制导流板做横向不少于180°的旋转，通过纵轴可以做纵向360°的旋转。

所述控制系统通过转向装置控制导流装置收起、展开与旋转，控制系统通过调整导流装置的旋转角度来控制机舱风速仪前来流速度；在进行主动偏航时，控制器先控制导流板按设定的偏航角度进行偏转，以逆时针旋转为正，顺时针为负，风电机组偏航启动后，导流板以与机组偏航角速度相同的角速度反向旋转，当导流板与机舱方向一致时，偏航停止。

本发明的有益效果在于：

(1)导流装置的导流板纵横切面厚度均匀一致，以保证经过导流板的气流只改变方向而不改变速率。导流板与风向仪方向一致时风电机组的偏航角度不会受到导流板的影响。

(2)本控制器的转向装置可以控制导流板做横向不少于180°的旋转，以方便在不使用时可以将导流板平铺在风电机组的表面，需要使用时可以重新立起来。转向装置也可以做纵向360°的旋转，以方便通过改变导流板的转向来改变风向仪所接受到的来流风向。

(3)中心计算机控制系统通过调整导流装置的旋转角度，以及旋转角速度进而控制风电机组的偏航角度。达到减小上游尾流效应对下游风电机组的影响。使得风电场整体做功增大，能量输出增加。