[发明专利]适用于海上风电场的含抗台风模式的偏航及轮毂控制系统

权利要求书

1.一种适用于海上风电场的含抗台风模式的偏航及轮毂控制系统，包括至少一台风力发电机组(2)，其特征在于：所述适用于海上风电场的含抗台风模式的偏航及轮毂控制系统还包括中央总控制平台(1)，所述风力发电机组(2)包括子控制器(21)、塔架(22)、叶片(23)、轮毂(24)和机舱(25)，所述机舱(25)上安装有风速和风向传感器，所述塔架(22)和叶片(23)上均安装有压力传感器，所述子控制器(21)内置于所述塔架(22)或机舱(25)中，所述中央总控制平台(1)和各所述子控制器(21)连接，所述子控制器(21)与所述风速和风向传感器、压力传感器连接，其中：

所述中央总控制平台(1)，用于接收气象信息和所述子控制器(21)上传的实测风速和风向信息并向所述子控制器(21)下达指令，执行如下操作：

1)当接收到台风预警信息后，向各所述子控制器(21)下达进入抗台风模式第一阶段指令，根据气象信息及所述风力发电机组(2)的实测风速和风向数据模拟出预测风速和风向数据并将预测风速和风向数据下达至对应的所述子控制器(21)；

2)当所述风力发电机组(2)的实测风速不断增加且大于第一风速参考值时，向对应的所述子控制器(21)下达进入抗台风模式第二阶段指令；

3)当接收到台风预警解除信息后，向各所述子控制器(21)下达进入抗台风模式第三阶段指令；

所述子控制器(21)，用于上传实测风速和风向数据至所述中央总控制平台(1)，并接收中央总控制平台(1)下达的指令及预测风速和风向数据，执行如下操作：

1)在接收进入抗台风模式第一阶段指令后，根据叶片压力模型和塔架压力模型，以所述中央总控制平台(1)的预测风速和风向数据估算叶片压力和塔架压力并获得所述估算叶片压力和塔架压力的总和，以所述估算叶片压力和塔架压力总和最小为目标优选出最佳第一夹角序列、最佳第二夹角序列和最佳第三夹角；

2)在接收进入抗台风模式第二阶段指令后，根据实测风速和风向数据及实测叶片压力和塔架压力数据对所述最佳第一夹角序列、最佳第二夹角序列和最佳第三夹角进行修正，然后配合变桨系统的叶片顺桨工作调整第三夹角至最佳第三夹角并控制所述风力发电机组(2)停机脱网，同时以最佳第二夹角序列为参考值调整第二夹角；

3)在接收进入抗台风模式第三阶段指令后，启动各所述风力发电机组(2)，然后配合变桨系统的工作从顺桨变成捕风状态，根据实测风向调整第一夹角至设定的误差范围内直至全部所述风力发电机组(2)完成并网。

其中，所述第一夹角为偏航角，所述偏航角为叶轮扫掠面轴线与实测风向在水平面上投影的夹角，所述第二夹角为正东方向与机舱中心轴的夹角，所述第三夹角为地面垂直线与叶片纵向轴线夹角。

2.如权利要求1所述的适用于海上风电场的含抗台风模式的偏航及轮毂控制系统，其特征在于：所述根据实测风速和风向数据及实测叶片压力和塔架压力数据对所述最佳第一夹角序列、最佳第二夹角序列和最佳第三夹角进行修正，包括：

判断实测叶片压力或塔架压力数据是否在设计极限值的预设范围内，若是则令最佳第一夹角序列全为0°，最佳第二夹角序列为正东方向与预测风向的夹角；

判断实测风速是否大于预测风速且超出误差允许范围，若是则采用最差情况的历史数据修正最佳第三夹角。

3.如权利要求2所述的适用于海上风电场的含抗台风模式的偏航及轮毂控制系统，其特征在于：

所述最差情况的历史数据为各台所述风力发电机组(2)遭遇历史最强台风时对应的历史最佳第三夹角。

4.如权利要求1所述的适用于海上风电场的含抗台风模式的偏航及轮毂控制系统，其特征在于：所述中央总控制平台(1)向对应的所述子控制器(21)下达进入抗台风模式第二阶段指令后，还包括：

当所述风力发电机组(2)的实测风速不断下降且小于第二风速参考值时，向所述子控制器(21)下达修正偏航轨迹指令与预测风速和风向数据；

所述子控制器(21)在收到修正偏航轨迹指令与预测风速和风向数据后，执行如下操作：

1)以保持当前所述轮毂(24)停止姿态不变为前提，再次优选出最佳第一夹角序列和最佳第二夹角序列；

2)判断再次优选出的最佳第二夹角序列与当前最佳第二夹角序列的差值是否超出误差允许范围，若是则以再次优选出的最佳第二夹角序列为参考值调整第二夹角。