[发明专利]一种风机偏航控制方法

权利要求书

1.一种风机偏航控制方法，所述风机为水平轴风力发电机，其特征在于，包括如下步骤：

S1、通过设于风机的机舱或转轴上的激光雷达测量相应位置的视线风速风向数据；

S2、通过激光雷达测得的视线风速风向数据，求出雷达的反演风速风向数据；

S3、将反演风速风向数据代入风演化模型，计算出预测的风机当前风信息；

S4、根据计算出的演化风速风向信息及安装在机舱上的风向标返回的当前机舱的风向偏差信息，进行风机偏航控制。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，步骤S1中，激光雷达测量相应位置的视线风速风向数据，具体包括：位于风机的机舱或转轴上的激光雷达测量叶轮旋转平面中心前方或后方沿激光束方向一个或多个焦点风速信息，并通过时序变化规律扫描风场，至少测得左上、左下、右上、右下4个方位光束的风速，再经过脉冲式激光雷达距离加权函数模型处理后，得到每个方位对应的视线风速。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，步骤S2中，所述反演风速风向数据信息，即风机轮毂正前方x米处的风速风向信息的计算方法为：

首先计算上光束平面风速和风向，再计算垂直风切变和垂直风向变化率，最后计算出反演风速风向信息。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，步骤S3中，由反演风速风向数据计算出预测的风机当前风信息的方法，具体包括：

S31、计算演化后叶轮处的风速：

已测得叶轮前x米处的风速v_x，计算演化后叶轮处的风速：

v₀＝λ₀/λ_x×v_x

式中，λ_x表示叶轮前x米处的风速演化系数，λ₀表示叶轮处的风速演化系数，v_x表示叶轮前x米处的风速；

S32、计算演化后叶轮处的风向：

式中，θ_x表示叶轮前x米处的风向。

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，步骤S4中，所述风机偏航控制包括：

S41、偏航执行对风策略：进行偏航角度位置和偏航角速度协调控制，实现无速度冲击的准确到达偏航位置；

S42、偏航重启对风策略：将当前风速分为低风速段、中风速段和高风速段三段，分别制定不同的偏航阈值，并根据当前风判断条件和提前风判断条件，共同判断偏航重启。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，步骤S41具体包括：所述偏航执行对风策略采用基于正弦加减速的偏航角度和偏航角速度协调控制，正弦加减速包含加速段、匀速段和减速段三个阶段；偏航过程开始，处于加速阶段，此时电机启动，风机偏航角速度从零开始增加至最大偏航角速度；然后在匀速阶段保持最大偏航角速度进行偏航；最后在即将偏航至指定位置时角速度减小，角速度减为0时，偏航位移达到指定的偏航角度θ，此时风机偏航至指定位置，偏航过程结束。