[发明专利]一种风机偏航控制方法

说明书

本发明公开了一种风机偏航控制方法，所述风机为水平轴风力发电机，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。本发明实现了无速度冲击的风机偏航，提高了偏航稳定性；优化了偏航寿命区间，提高风机的功率捕获，进而提高风机的发电量；降低了额外载荷，延长偏航系统的使用寿命。

技术领域

本发明涉及风电技术领域，具体涉及一种风机偏航控制方法。

背景技术

风能作为一种新型能源，具有广阔的应用前景。但风能具有非平稳性、随机性、能量密度低等特点，这些特点导致风速风向不断变化，使风力机不能始终对风，进而降低了风能的利用效率。偏航控制系统是风力发电机特有的伺服系统，它的主要功能是控制风轮跟踪变化的风向，提高功率捕获。

传统的偏航控制系统通过风速风向传感器检测出风向和风速，并将检测到的风向与风速数据送到控制器处理，控制器根据处理的结果，发出命令进行相应的偏航操作。由于传统的风速风向标会受到尾流、滞后性、测量不准等因素的影响，故产生较大的偏航误差，从而造成风资源的浪费，风电机组也会受到较大的载荷。

目前提高风机能量捕获的控制研究主要集中在风机控制算法改进和对风机变桨、偏航控制上，比如通过改进现有的偏航控制算法，改变偏航策略。

中国专利申请CN102797629A(一种风电机组的控制方法、控制器及其控制系统)及CN103061980A(基于激光测风雷达的风力发电机组的前馈控制系统及其控制方法)均针对传统风速风向仪测量值的准确性差的问题，提供了一种采用激光雷达测风仪得到风况信号传送给主控系统用于风电机组的变桨控制的方法，通过变桨控制来实现风机最大风能的捕获，改善了测量准确性差的现象。经研究发现，由于上述方法仅通过变桨控制实现了风机最大风能的捕获，但是风机的对风偏差仍然存在，并不能消除由于长时间对风不准对风机的结构产生的力学损伤，进而也会影响风机的发电性能。

中国专利申请CN103758700B(一种校准风机对风偏差的方法)针对现有风机偏航控制问题，提供了一种采用激光雷达测风仪得到风况信号，再通过手动调节风向标初始位置的方式实现风机对风偏差的信息输入，不用改变现有风机的结构，提高了对风准确性，提高了风能的捕获。但是需要经常性的人工干预进行手动调节，并且最后通过风向标调节，滞后性明显。

发明内容

本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种风机偏航控制方法，具体是一种基于激光雷达测风仪与风演化模型的风机偏航控制方法。

本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：

一种风机偏航控制方法，所述风机为水平轴风力发电机，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。

进一步地，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。