[发明专利]一种风力发电机组偏航对风校准方法及装置

说明书

本发明公开了一种风力发电机组偏航对风校准方法及装置，包括风速区间的划分、风速区间内不同风向偏置下的平均功率计算、初始寻优区间、收敛精度设置、初始内分点的选取、收敛方向判断和风向偏置值的计算。本发明针对偏航零位偏差和尾流偏转造成的偏航对风不准问题，可按照设定步骤，进行在线或者离线计算，计算效率高，计算得到的偏航偏置角对风向仪测量值补偿校正后送到偏航控制器，进行偏航对风的校准，本发明安全稳定、计算速度快、结果精确，有利于风力发电机组提升能量捕获，提高发电效率。

技术领域

本发明涉及风力发电机组控制领域，具体涉及一种风力发电机组偏航对风校准方法及装置。

背景技术

全球范围内风能的蕴藏量巨大，且为绿色能源，风能的利用越来越受到世界各国的重视，于是风力发电技术在全世界范围内得到了快速的发展。近几年，随着相关专家学者对风力发电技术的研究愈发深入，风力发电控制也越发精确和精准。风能能否得到高效的利用很大程度上取决于偏航对风的精确程度。偏航对风是靠偏航系统来实现的，一般是由偏航驱动装置、偏航传动装置、偏航制动器、偏航计数器、风速风向仪、偏航轴承、纽缆保护装置等组成。偏航系统的工作过程如下：风速风向仪感应风向的变化，将风向信号传输到偏航电机控制回路控制器中，控制器经过处理将偏航指令发送到偏航电机，偏航电机通过变速箱带动偏航大齿轮运动，机舱随大齿轮运动，即对风动作，对风满足偏航停止条件后偏航随即停止，制动器锁紧，对风过程结束。

目前常用的偏航对风策略完全依赖于风速风向仪的测量结果，偏航控制器根据此信号来控制偏航动作，当风向偏差太大时偏航控制器便会发出偏航指令，执行偏航矫正动作，使机舱准确对风，以获取最大发电功率。但需要考虑偏航零位是否存在偏差和尾流偏转对风向测量的影响，若偏航零位存在偏差，加之尾流偏转的影响，风速风向仪的测量值就会存在误差，进而导致偏航对风精度降低，造成发电量的损失。而在现场很难判断风向偏差的偏差方向和角度，若人为进行调整将耗费大量人力物力，并且很难找出合适的偏置角度，因此需要一种可以自动对机组可能存在的偏航零位偏差和尾流偏转角进行补偿校正的策略，降低传统偏航策略对风速风向仪的过度依赖性，以提高偏航对风精度，提升风能捕获效率。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种风力发电机组偏航对风校准方法及装置，利用黄金分割法，计算出一个风向偏航值，该方法应用于风力发电机组的偏航控制，能很好的提高偏航对风的精度，提升机组对风能的捕获效率。

本发明所采用的技术方案是：

一种风力发电机组偏航对风校准方法，该方法包括：

(1)划分风速区间，设定初始寻优区间和收敛精度；

(2)判断风速区间是否满足收敛精度要求，若满足，则进入步骤(7)；若不满足，进入步骤(3)；

(3)初始化每个风速区间的两个风向偏置，采用寻优算法计算每个风速区间的两个风向偏置的平均功率值；

(4)比较风速区间的两个风向偏置的平均功率值的大小；

(5)根据比较结果判断收敛方向；

(6)计算收敛方向所对应的风速区间的上下限、风向偏置及其平均功率值，判断该风速区间是否满足收敛精度要求，若满足，则进入步骤(7)；若不满足，则将该风向偏置的平均功率值与前一次计算得到的风向偏置的最大平均功率值相比较，返回步骤(5)，依次循环，直至满足收敛精度要求；

(7)计算偏航偏置角，将偏航偏置角与风向测量值叠加并进行偏航对风校准。

进一步的，所述步骤(1)中，风速区间的划分是考虑到不同风速下的尾流偏转角度不同，进行风速区间的划分；初始寻优区间是根据偏航零位的偏差和尾流偏转角度来确定。

进一步的，所述步骤(2)中，判断风速区间是否满足收敛精度要求的方法为：