CN107664096A - 偏航对风控制方法、装置及*** - Google Patents
偏航对风控制方法、装置及*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN107664096A CN107664096A CN201610601969.3A CN201610601969A CN107664096A CN 107664096 A CN107664096 A CN 107664096A CN 201610601969 A CN201610601969 A CN 201610601969A CN 107664096 A CN107664096 A CN 107664096A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wind
- plc
- azimuth
- information
- angle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 37
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 14
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 19
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 208000013407 communication difficulty Diseases 0.000 description 1
- 238000000205 computational method Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/02—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D7/0204—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor for orientation in relation to wind direction
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/02—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D7/04—Automatic control; Regulation
- F03D7/042—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller
- F03D7/047—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller characterised by the controller architecture, e.g. multiple processors or data communications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2270/00—Control
- F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
- F05B2270/32—Wind speeds
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2270/00—Control
- F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
- F05B2270/321—Wind directions
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2270/00—Control
- F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
- F05B2270/329—Azimuth or yaw angle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2270/00—Control
- F05B2270/80—Devices generating input signals, e.g. transducers, sensors, cameras or strain gauges
- F05B2270/804—Optical devices
- F05B2270/8042—Lidar systems
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Traffic Control Systems (AREA)
Abstract
本发明公开了偏航对风控制方法、装置及***,获取卫星罗经所测的机舱的方位角,并获取激光雷达所测的风的信息,风的信息包括不同角度所对应的风速,或者风向,方位角和风的信息在同一高度下测得;根据方位角以及风的信息计算偏航角度;根据偏航角度对机舱进行偏航对风控制。激光雷达安装在距离风力发电机组几十米远无障碍无遮挡处,采用激光雷达测量风的信息,该风的信息不会受到转子叶片的影响,采用与激光雷达在同一坐标系中的卫星罗经测量机舱的方位角,根据风的信息和方位角计算所得的偏航角度更准确,进而提升风力发电机组偏航对风控制的性能。
Description
技术领域
本发明涉及风电技术领域,特别是涉及一种偏航对风控制方法、装置及***。
背景技术
风力发电是通过风力发电机组将风能转换成电能的一项技术。风力发电基于无污染,可再生,资源丰富等优点,成为主要的发电技术之一。风力发电机组在发电的过程中,风吹动风力发电机组的机头上的转子叶片旋转,转子叶片旋转带动发电机进行发电。为了尽可能最大限度的利用风能,需要将风力发电机组的机舱上的转子叶片正对着风向,当风向改变时,对风力发电机组进行偏航对风控制。
现有技术中,将风速风向仪安装在风力发电机组的机舱上。初始安装时,将风力发电机组的机舱安装的朝向作为参考方向,保证风速风向仪的参考方向与机舱的参考方向相同。当风速风向仪的参考方向与其所测得的风向的夹角为θ时,对机舱进行偏航对风控制,控制机舱相对于参考方向的偏转角度也为θ。
由于风速风向仪安装在机舱上,吹向风速风向仪的风先吹过机舱上的转子叶片,再吹向风速风向仪。转子叶片会影响吹向风速风向仪所测的风速和风向,使得风速风向仪测量的风速和风向有误差,进而影响风力发电机组偏航对风控制的性能。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种偏航对风控制的方法、装置及***,从而能够提升风力发电机组偏航对风控制的性能。
为此,本发明解决技术问题的技术方案是:
一种偏航对风控制方法,所述方法包括:
获取卫星罗经所测的机舱的方位角,并获取激光雷达所测的风的信息,所述风的信息包括不同角度所对应的风速或者风向,所述方位角和所述风的信息在同一高度下测得;
根据所述方位角以及所述风的信息计算偏航角度;
根据所述偏航角度对所述机舱进行偏航对风控制。
可选的,所述根据所述方位角以及所述风的信息计算偏航角度包括:
计算所述方位角与所述风的信息中风向的差作为偏航角度。
可选的,所述根据所述方位角以及所述风的信息计算偏航角度包括:
获取预设的方向角度;
从所述风的信息中获取第一角度对应的第一风速,获取第二角度对应的第二风速,所述第一角度是所述方位角与所述方向角度的差,所述第二角度是所述方位角与所述方向角度的和;
根据所述第一风速,所述第二风速与所述方向角度计算轴向风速和径向风速;
计算所述径向风速和所述轴向风速的商的反正切作为偏航角度。
可选的,所述获取卫星罗经所测的机舱的方位角,并获取激光雷达所测的风的信息包括:
接收第一PLC发送的卫星罗经所测的机舱的方位角,所述第一PLC与主控制器时钟同步;
接收第二PLC发送的所述激光雷达所测的风的信息,所述第二PLC与所述主控制器时钟同步。
可选的,所述获取卫星罗经所测的机舱的方位角,并获取激光雷达所测的风的信息包括:
接收第三PLC发送的卫星罗经所测的机舱的方位角,所述方位角是由第四PLC发送至所述第三PLC的,所述第三PLC和所述第四PLC都与主控制器时钟同步;
接收所述第三PLC发送的激光雷达所测的风的信息,所述风的信息是由第五PLC发送至所述第三PLC的,所述第五PLC与所述主控制器时钟同步。
一种偏航对风控制装置,所述装置包括:
获取单元,用于获取卫星罗经所测的机舱的方位角,并获取激光雷达所测的风的信息,所述风的信息包括不同角度所对应的风速或者风向,所述方位角和所述风的信息在同一高度下测得;
计算单元,用于根据所述方位角以及所述风的信息计算偏航角度;
控制单元,用于根据所述偏航角度对所述机舱进行偏航对风控制。
可选的,
所述计算单元,用于计算所述方位角与所述风的信息中风向的差作为偏航角度。
可选的,所述计算单元包括:
第一获取子单元,用于取预设的方向角度;
第二获取子单元,用于从所述风的信息中获取第一角度对应的第一风速,获取第二角度对应的第二风速,所述第一角度是所述方位角与所述方向角度的差,所述第二角度是所述方位角与所述方向角度的和;
第一计算子单元,用于根据所述第一风速,所述第二风速与所述方向角度计算轴向风速和径向风速;
第二计算子单元,用于计算所述径向风速和所述轴向风速的商的反正切作为偏航角度。
可选的,所述获取单元包括:
第一接收子单元,用于接收第一PLC发送的卫星罗经所测的机舱的方位角,所述第一PLC与主控制器时钟同步;
第二接收子单元,用于接收第二PLC发送的激光雷达所测的风的信息,所述第二PLC与所述主控制器时钟同步。
可选的,所述获取单元包括:
第三接收子单元,用于接收第三PLC发送的卫星罗经所测的机舱的方位角,所述方位角是由第四PLC发送至所述第三PLC的,所述第三PLC和所述第四PLC都与主控制器时钟同步;
第四接收子单元,用于接收所述第三PLC发送的激光雷达所测的风的信息,所述风的信息是由第五PLC发送至所述第三PLC的,所述第五PLC与所述主控制器时钟同步。
一种偏航对风控制***,所述***包括:
主控制器,卫星罗经以及激光雷达;
所述卫星罗经测量机舱的方位角;
所述激光雷达测量风的信息,所述风的信息包括不同角度所对应的风速,或者风向,所述方位角和所述风的信息在同一高度下测得;
所述主控制器获取所述方位角和所述风的信息,根据所述方位角以及所述风的信息计算偏航角度,根据所述偏航角度对所述机舱进行偏航对风控制。
可选的,所述***还包括:
第一PLC,以及第二PLC,所述第一PLC和所述第二PLC都与所述主控制器时钟同步;
所述卫星罗经将所述方位角发送至所述第一PLC,所述第一PLC所述方位角发送至所述主控制器;
所述激光雷达将所述风的信息发送至所述第二PLC,所述第二PLC所述方位角发送至所述主控制器。
可选的,所述***还包括:
第三PLC,第四PLC以及第五PLC,所述第三PLC,所述第四PLC以及所述第五PLC都与所述主控制器时钟同步;
所述卫星罗经将所述方位角发送至所述第四PLC,所述第四PLC所述方位角发送至所述第三PLC,所述第三PLC将所述方位角发送至所述主控制器;
所述激光雷达将所述风的信息发送至所述第五PLC,所述第五PLC所述风的信息发送至所述第三PLC,所述第三PLC将所述风的信息发送至所述主控制器。
通过上述技术方案可知,上述技术方案至少具有如下有益效果:
本发明实施例提供了偏航对风控制的方法、装置及***,主控制器获取卫星罗经所测的机舱的方位角,并获取激光雷达所测的风的信息,风的信息包括不同角度所对应的风速,或者风向,方位角和风的信息在同一高度下测得;主控制器根据方位角以及风的信息计算偏航角度;主控制器根据偏航角度对所述机舱进行偏航对风控制。激光雷达安装在距离风力发电机组几十米远无障碍无遮挡处,采用激光雷达测量风的信息,该风的信息不会受到转子叶片的影响,采用与激光雷达在同一坐标系中的卫星罗经测量机舱的方位角,根据风的信息和方位角计算所得的偏航角度更准确,进而提升风力发电机组偏航对风控制的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的偏航对风控制的方法流程图;
图2为本发明实施例提供的卫星罗经安装结构示意图;
图3为本发明实施例提供的数据采集***实例结构示意图;
图4为本发明实施例提供的数据采集***另一实例结构示意图;
图5为本发明实施例提供的偏航角度计算方法示意图;
图6为本发明实施例提供的偏航对风控制装置结构示意图;
图7为本发明实施例提供的偏航对风控制***结构示意图;
图8为本发明实施例提供的偏航对风控制***另一结构示意图;
图9为本发明实施例提供的偏航对风控制***又一结构示意图。
具体实施方式
为了给出提高对机舱进行偏航对风控制的精度的实现方案,本发明实施例提供了偏航对风控制的方法及***,以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明。
图1为本发明实施例提供的偏航对风控制方法流程图,该方法包括:
步骤101:获取卫星罗经所测的机舱的方位角,并获取激光雷达所测的风的信息,该风的信息包括不同角度所对应的风速或者风向,该方位角和该风的信息在同一高度下测得。
卫星罗经安装在风力发电机组的机舱内,用于测量机舱的方位角。卫星罗经包括前天线、后天线及主机。前天线和后天线分别为两个GPS卫星信号传感器,用于接收GPS信号。根据前天线接收的GPS信号,以及后天线接收的GPS信号,计算得到前天线的位置,后天线的位置,以及前天线和后天线的中心连线与真北之间的夹角。进而根据前天线的位置,后天线的位置,以及前天线和后天线的中心连线与真北之间的夹角,可以获得机舱的方位角以及机舱的高度。
如图2所示,卫星罗经安装在机舱内时,将前天线安装在轮毂中与导流罩中心相同高度位置,将后天线安装在机舱尾部平台位置,将主机安装在机舱中间位置,前天线、后天线及主机在同一平面且都位于机舱中心线上。根据卫星罗经原理,后天线与前天线连线的矢量方向与真北的夹角即为机舱的方位角,卫星罗经所测量的高度即为相对于水平面的高度。这里需要说明的是,将卫星罗经安装在机舱内时,需要保证卫星罗经的主机的纵轴不仅与机舱的中轴线重合或者平行,还与前天线和后天线的连线重合或者平行。如果安装出现较大误差,会导致GPS卫星的坐标系与卫星罗经的坐标系不完全对应,降低测量准确度。
激光雷达安装在距离风力发电机组几十米远无障碍无遮挡处,测量风的信息,风的信息包括不同角度所对应的风速或者风向。所用激光雷达既可以测量风向,也可以测量360度范围的风速。激光雷达测量360度范围的风速,可以每隔1度测量一个风速,获得不同角度对应的风速;也可以根据实际需要,设置其他的测量间隔,获得不同角度对应的风速。
激光雷达所测量的风向为实际风向相反的矢量与正北的夹角,激光雷达所测量的高度为相对于水平面的高度,即激光雷达与卫星罗经在同一坐标系下进行测量。激光雷达自身也有GPS***,安装激光雷达的时候应该使激光雷达的真北方向指针正确指北,以保证激光雷达所测得的风向与卫星罗经所测的机舱的方位角在同一坐标***下。
这里需要说明的是,图2所示的η1是卫星罗经所测的机舱方位角,η2是风向。η1为卫星罗经后天线与前天线连线的矢量方向与真北的夹角,η2为风的来向的相反方向与真北的夹角。
为了保证偏航对风控制的精确,不仅要保证激光雷达和卫星罗经在同一坐标系下,还要保证计算偏航角度所需的方位角以及风的信息是在同一高度与同一时刻下测得的。卫星罗经安装在机舱内,即卫星罗经测量机舱的方位角的高度即为风力发电机组的高度。利用激光雷达测量在风力发电机组高度处的风的信息。卫星罗经实时测量机舱的方位角,将所测得的方位角发送至主控制器。激光雷达也实时测量与卫星罗经同一高度下的风的信息,将所测得的风的信息发送至主控制器。
卫星罗经可以将实时测量的机舱的方位角直接发给主控制器。激光雷达也可以将实时测量的机舱的方位角直接发给主控制器。具体实现时,卫星罗经和激光雷达可以与主控制器建立有线通信连接,也可以建立无线通信连接,根据实际需要具体设置即可。
这里需要说明的是,由于激光雷达的生产厂家不同,其所采用的通讯方式也存在差异,包括MODBUS、RS232/485、CANBUS及PROFIBUS等,在一定程度上增加了主控***与激光雷达的通讯难度,为了解决这一问题,可以采用如下两种激光雷达向主控制器发送数据信息的方式。
在一个例子中,如图3所示,获取卫星罗经所测的机舱的方位角,并获取激光雷达所测的风的信息包括:
接收第一PLC发送的卫星罗经所测的机舱的方位角,该第一PLC与该主控制器时钟同步;
接收第二PLC发送的激光雷达所测的风的信息,该第二PLC与该主控制器时钟同步。
如图3所示,卫星罗经实时测量机舱的方位角,将所测得的机舱的方位角发送至第一PLC,再由第一PLC发送至主控制器。激光雷达实时测量风的信息,将所测得的风的信息发送至第二PLC,再由第二PLC发送至主控制器。其中,第一PLC,第二PLC都与主控制器的时钟同步,保证主控制器可以获得同一时刻下测量的机舱的方位角和风的信息。其中,第一PLC,第二PLC分别与主控制器进行通信,第一PLC,第二PLC与主控制器之间可以采用ADS(Automation Device specification,自动化设备规范)协议进行通信,可以采用有线通信方式,还可以采用WIFI,蓝牙以及Zigbee等无线通信方式。
如图3所示,第一PLC与主控制器采用无线通信方式时,卫星罗经的无线路由模块将实时测量机舱的方位角发送至主控制器的无线路由模块。第二PLC与主控制器采用无线通信方式时,激光雷达的无线路由模块将实时测量风的信息发送至主控制器的无线路由模块。
激光雷达与主控制器所采用的通信方式,以及卫星罗经与主控制器的通信方式不同。若激光雷达与卫星罗经分别与主控制器直接通信,需要主控制器中新增两个不同的通信模块,一个通信模块与激光雷达通信,另外一个模块与卫星罗经通信。但是,采用不同的通信模块,激光雷达和卫星罗经很难实现同步采集数据。PLC可以提供各种通信端子,卫星罗经通过第一PLC与主控制器通信,激光雷达通过第二PLC与主控制器通信,主控制器只需要提供与PLC通信的模块即可。并且,第一PLC与第二PLC都与主控制器进行时钟同步,实现激光雷达和卫星罗经同步采集数据。
在另一个例子中,如图4所示,获取卫星罗经所测的机舱的方位角,并获取激光雷达所测的风的信息包括:
接收第三PLC发送的卫星罗经所测的机舱的方位角,该方位角是由第四PLC发送至该第三PLC的,该第三PLC和该第四PLC都与该主控制器时钟同步;
接收该第三PLC发送的激光雷达所测的风的信息,该风的信息是由第五PLC发送至该第三PLC的,该第五PLC与该主控制器时钟同步。
如图4所示,卫星罗经实时测量机舱的方位角,将所测得的机舱的方位角发送至第四PLC,再由第四PLC发送至第三PLC,第三PLC将所测得的机舱的方位角发送至主控制器。激光雷达实时测量风的信息,将所测得的风的信息发送至第五PLC,再由第五PLC发送至第三PLC,第三PLC将所测得的风的信息发送至主控制器。其中,第三PLC,第四PLC,第五PLC都与主控制器的时钟同步,保证主控制器可以获得同一时刻下测量的机舱的方位角和风的信息。其中,第四PLC,第五PCL分别与第三PLC进行通信,可以采用有线通信方式,还可以采用WIFI,蓝牙以及Zigbee等无线通信方式。
如图4所示,第四PLC与第三PLC采用无线通信方式时,第四PLC的无线路由模块将卫星罗经实时测量机舱的方位角发送至第三PLC的无线路由模块。第五PLC与第三PLC采用无线通信方式时,第五PLC的无线路由模块将卫星罗经实时测量机舱的方位角发送至第三PLC的无线路由模块。
图4中,第三PLC与主控制器进行通信,卫星罗经通过第四PLC与第三PLC进行通信,激光雷达通过第五PLC与第三PLC通信,第三PLC,第四PLC与第五PLC都与主控制器进行时钟同步,实现激光雷达和卫星罗经同步采集数据。此外,在分析功率曲线时,第三PLC还可以从主控制器同步采集风力发电机组的工况数据,与第四PLC和第五PLC同步获取的数据一起存储,实现更多的数据同步采集。当然,还可以根据实际需要增加更多的PLC,实现多种数据的同步采集。
步骤102:根据该方位角以及该风的信息计算偏航角度。
步骤103:根据该偏航角度对该机舱进行偏航对风控制。
主控制器计算偏航角度至少有两种可能的实现方式,具体实现如下。
第一种可能的实现方式,风的信息包括风向,该实现方式包括:
计算该方位角与该风的信息中风向的差作为偏航角度。
卫星罗经所测的机舱的方位角与激光雷达所测的风向在同一坐标系下,调整机舱的方位角与风向一致即可实现机舱上的转子叶片对风。因此,某一时刻的偏航角度即为该时刻所测的方位角与该时刻所测的风的信息中风向的差。当方位角与风的信息中风向的差为0时,偏航角度为0,此时,风力发电机组精确对风,无需偏航。当方位角与风的信息中风向的差为正时,风力发电机组向左偏航。当方位角与风的信息中风向的差为负时,风力发电机组向右偏航。这里需要说明的是,以真北方向为参考,风力发电机组逆时针偏航为左偏航,风力发电机组顺时针偏航为右偏航。
这里需要说明的是,在实际应用中,若偏航角度很小时,可以根据实际需要不进行偏航对风控制。例如:若偏航角度小于5度时,可以不进行偏航对风控制。
第二种实现方式,风的信息包括不同角度所对应的风速,包括:
获取预设的方向角度;
从该风的信息中获取第一角度对应的第一风速,获取第二角度对应的第二风速,该第一角度是该方位角与该方向角度的差,该第二角度是该方位角与该方向角度的和;
根据该第一风速,该第二风速与该方向角度计算轴向风速和径向风速;
计算该径向风速和该轴向风速的商的反正切作为偏航角度。
预设的方向角度是根据实际需要预先设置的,能够保证所测的风向大于机舱的方位角与方向角度的差,并且所测的风向小于机舱的方位角与方向角度的和。一般情况下,方向角度的最小取值为最小偏航角度,方向角度的最大取值为最大偏航角度。举例说明:一般情况下,方向角度的取值范围是15度至45度之间的任意一个数值。
则获取风的信息中机舱的方位角与方向角度的差所对应的第一风速,并获取机舱的方位角与方向角度的和所对应的第二风速,如图5所示,计算偏航角度的方法如下:
采用公式(1)计算轴向风速:
其中,W为轴向风速,V1为第一风速,V2为第二风速,α为方向角度。
采用公式(2)计算径向风速:
其中,U为径向风速。
则采用公式(3)计算偏航角度:
其中,β为偏航角度。
这里需要说明的是,β为0时无需偏航;β为正时,向左偏航β度;β为负时,向右偏航β度,实现偏航对风控制。
此外,还可以利用公式(4)计算实际风速:
其中,V是正对风向的实际风速。
这里需要说明的是,在实际应用中,本发明所提供的技术方案,一种实现方式是,步骤101,步骤102和步骤103都由风力发电机组的主控制器执行,即执行主体是主控制器;另一种实现方式是,第三PLC执行步骤101和步骤102,第三PLC将所计算的偏航角度发送给主控制器,由主控制器执行步骤103;又一种实现方式是,第三PLC执行步骤101,步骤102和步骤103,即执行主体为第三PLC,步骤103可理解为第三PLC通过主控制器间接对所述机舱进行偏航对风控制。
由上述内容可知,本发明有如下有益效果:
激光雷达安装在距离风力发电机组几十米远无障碍无遮挡处,采用激光雷达测量风的信息,该风的信息不会受到转子叶片的影响,采用与激光雷达在同一坐标系中的卫星罗经测量机舱的方位角,根据风的信息和方位角计算所得的偏航角度精确度高,进而提高对机舱进行偏航对风控制的精度。
图6为本发明实施例提供的偏航对风控制装置结构示意图,该装置包括:
获取单元601,用于获取卫星罗经所测的机舱的方位角,并获取激光雷达所测的风的信息,该风的信息包括不同角度所对应的风速或者风向,该方位角和该风的信息在同一高度下测得。
在一个例子中,该获取单元601包括:
第一接收子单元,用于接收第一PLC发送的卫星罗经所测的机舱的方位角,该第一PLC与主控制器时钟同步;
第二接收子单元,用于接收第二PLC发送的激光雷达所测的风的信息,该第二PLC与该主控制器时钟同步。
在一个例子中,该获取单元601包括:
第三接收子单元,用于接收第三PLC发送的卫星罗经所测的机舱的方位角,该方位角是由第四PLC发送至该第三PLC的,该第三PLC和该第四PLC都与该主控制器时钟同步;
第四接收子单元,用于接收该第三PLC发送的激光雷达所测的风的信息,该风的信息是由第五PLC发送至该第三PLC的,该第五PLC与该主控制器时钟同步。
计算单元602,用于根据该方位角以及该风的信息计算偏航角度。
在一个例子中,计算单元602,用于计算该方位角与该风的信息中风向的差作为偏航角度。
在一个例子中,计算单元602包括:
第一获取子单元,用于取预设的方向角度;
第二获取子单元,用于从该风的信息中获取第一角度对应的第一风速,获取第二角度对应的第二风速,该第一角度是该方位角与该方向角度的差,该第二角度是该方位角与该方向角度的和;
第一计算子单元,用于根据该第一风速,该第二风速与该方向角度计算轴向风速和径向风速;
第二计算子单元,用于计算该径向风速和该轴向风速的商的反正切作为偏航角度。
控制单元603,用于根据该偏航角度对该机舱进行偏航对风控制。
其中,本发明实施例提供的偏航对风控制装置可配置于主控制器内,构成主控制器的一部分;或者,还可以是设置于主控制器外的能够与主控制器交互以实现偏航对风控制的独立设备。
图6所示的偏航对风控制装置是与图1所示的偏航对风控制方法所对应的装置,具体实现方法与图1所示的方法类似,参考图1所示的方法的描述,这里不再赘述。
图7为本发明实施例提供的偏航对风控制***结构示意图,该***包括:
主控制器701,卫星罗经702以及激光雷达703。
该卫星罗经702测量机舱的方位角。
该激光雷达703测量风的信息,该风的信息包括不同角度所对应的风速或者风向,该方位角和该风的信息在同一高度下测得。
该主控制器701获取该方位角和该风的信息,根据该方位角以及该风的信息计算偏航角度,根据该偏航角度对该机舱进行偏航对风控制。
在一个例子中,如图8所示,该***还包括:
第一PLC 801,以及第二PLC 802,该第一PLC 801和该第二PLC 802都与该主控制器701时钟同步。
该卫星罗经702将方位角发送至第一PLC 801,第一PLC 801将该方位角发送至主控制器701。
该激光雷达703将该风的信息发送至第二PLC 802,该第二PLC 802将该方位角发送至主控制器701。
在一个例子中,如图9所示,该***还包括:
第三PLC 901,第四PLC 902以及第五PLC 903,第三至第五PLC,都与主控制器时钟同步。
该卫星罗经702将该方位角发送至第四PLC 902,该第四PLC 902将该方位角发送至该第三PLC 901,该第三PLC 901将该方位角发送至主控制器701。
该激光雷达703将该风的信息发送至第五PLC 903,该第五PLC 903该风的信息发送至第三PLC 901,该第三PLC 901将该风的信息发送至主控制器701。
图7至图9所示的偏航对风控制***是与图1所示的偏航对风控制方法所对应的***,具体实现方法与图1所示的方法类似,参考图1所示的方法的描述,这里不再赘述。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (13)
1.一种偏航对风控制方法,其特征在于,所述方法包括:
获取卫星罗经所测的机舱的方位角,并获取激光雷达所测的风的信息,所述风的信息包括不同角度所对应的风速或者风向,所述方位角和所述风的信息在同一高度下测得;
根据所述方位角以及所述风的信息计算偏航角度;
根据所述偏航角度对所述机舱进行偏航对风控制。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述方位角以及所述风的信息计算偏航角度包括:
计算所述方位角与所述风的信息中风向的差作为偏航角度。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述方位角以及所述风的信息计算偏航角度包括:
获取预设的方向角度;
从所述风的信息中获取第一角度对应的第一风速,获取第二角度对应的第二风速,所述第一角度是所述方位角与所述方向角度的差,所述第二角度是所述方位角与所述方向角度的和;
根据所述第一风速,所述第二风速与所述方向角度计算轴向风速和径向风速;
计算所述径向风速和所述轴向风速的商的反正切作为偏航角度。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的方法,其特征在于,所述获取卫星罗经所测的机舱的方位角,并获取激光雷达所测的风的信息包括:
接收第一PLC发送的卫星罗经所测的机舱的方位角,所述第一PLC与主控制器时钟同步;
接收第二PLC发送的所述激光雷达所测的风的信息,所述第二PLC与所述主控制器时钟同步。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的方法,其特征在于,所述获取卫星罗经所测的机舱的方位角,并获取激光雷达所测的风的信息包括:
接收第三PLC发送的卫星罗经所测的机舱的方位角,所述方位角是由第四PLC发送至所述第三PLC的,所述第三PLC和所述第四PLC都与主控制器时钟同步;
接收所述第三PLC发送的激光雷达所测的风的信息,所述风的信息是由第五PLC发送至所述第三PLC的,所述第五PLC与所述主控制器时钟同步。
6.一种偏航对风控制装置,其特征在于,所述装置包括:
获取单元,用于获取卫星罗经所测的机舱的方位角,并获取激光雷达所测的风的信息,所述风的信息包括不同角度所对应的风速或者风向,所述方位角和所述风的信息在同一高度下测得;
计算单元,用于根据所述方位角以及所述风的信息计算偏航角度;
控制单元,用于根据所述偏航角度对所述机舱进行偏航对风控制。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,
所述计算单元,用于计算所述方位角与所述风的信息中风向的差作为偏航角度。
8.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述计算单元包括:
第一获取子单元,用于取预设的方向角度;
第二获取子单元,用于从所述风的信息中获取第一角度对应的第一风速,获取第二角度对应的第二风速,所述第一角度是所述方位角与所述方向角度的差,所述第二角度是所述方位角与所述方向角度的和;
第一计算子单元,用于根据所述第一风速,所述第二风速与所述方向角度计算轴向风速和径向风速;
第二计算子单元,用于计算所述径向风速和所述轴向风速的商的反正切作为偏航角度。
9.根据权利要求6-8任意一项所述的装置,其特征在于,所述获取单元包括:
第一接收子单元,用于接收第一PLC发送的卫星罗经所测的机舱的方位角,所述第一PLC与主控制器时钟同步;
第二接收子单元,用于接收第二PLC发送的激光雷达所测的风的信息,所述第二PLC与所述主控制器时钟同步。
10.根据权利要求6-8任意一项所述的装置,其特征在于,所述获取单元包括:
第三接收子单元,用于接收第三PLC发送的卫星罗经所测的机舱的方位角,所述方位角是由第四PLC发送至所述第三PLC的,所述第三PLC和所述第四PLC都与主控制器时钟同步;
第四接收子单元,用于接收所述第三PLC发送的激光雷达所测的风的信息,所述风的信息是由第五PLC发送至所述第三PLC的,所述第五PLC与所述主控制器时钟同步。
11.一种偏航对风控制***,其特征在于,所述***包括:
主控制器,卫星罗经以及激光雷达;
所述卫星罗经测量机舱的方位角;
所述激光雷达测量风的信息,所述风的信息包括不同角度所对应的风速,或者风向,所述方位角和所述风的信息在同一高度下测得;
所述主控制器获取所述方位角和所述风的信息,根据所述方位角以及所述风的信息计算偏航角度,根据所述偏航角度对所述机舱进行偏航对风控制。
12.根据权利要求11所述的***,其特征在于,所述***还包括:
第一PLC,以及第二PLC,所述第一PLC和所述第二PLC都与所述主控制器时钟同步;
所述卫星罗经将所述方位角发送至所述第一PLC,所述第一PLC所述方位角发送至所述主控制器;
所述激光雷达将所述风的信息发送至所述第二PLC,所述第二PLC所述方位角发送至所述主控制器。
13.根据权利要求11所述的***,其特征在于,所述***还包括:
第三PLC,第四PLC以及第五PLC,所述第三PLC,所述第四PLC以及所述第五PLC都与所述主控制器时钟同步;
所述卫星罗经将所述方位角发送至所述第四PLC,所述第四PLC所述方位角发送至所述第三PLC,所述第三PLC将所述方位角发送至所述主控制器;
所述激光雷达将所述风的信息发送至所述第五PLC,所述第五PLC所述风的信息发送至所述第三PLC,所述第三PLC将所述风的信息发送至所述主控制器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610601969.3A CN107664096B (zh) | 2016-07-27 | 2016-07-27 | 偏航对风控制方法、装置及*** |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610601969.3A CN107664096B (zh) | 2016-07-27 | 2016-07-27 | 偏航对风控制方法、装置及*** |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107664096A true CN107664096A (zh) | 2018-02-06 |
CN107664096B CN107664096B (zh) | 2018-11-27 |
Family
ID=61115326
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610601969.3A Active CN107664096B (zh) | 2016-07-27 | 2016-07-27 | 偏航对风控制方法、装置及*** |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107664096B (zh) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110748456A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-02-04 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种风力发电机组偏航控制***及方法 |
WO2020061052A1 (en) * | 2018-09-17 | 2020-03-26 | American Superconductor Corporation | Yaw auto-calibration for a wind turbine generator |
CN111305998A (zh) * | 2020-02-25 | 2020-06-19 | 宁波晓风风电技术有限公司 | 多模块风力发电机变量控制方法 |
CN113187671A (zh) * | 2021-04-27 | 2021-07-30 | 南京韦博智控科技有限公司 | 一种应用无人机进行风轮偏航角的确定方法 |
CN115962091A (zh) * | 2022-12-01 | 2023-04-14 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种基于卫星的多基线风电机组姿态调整*** |
CN116292140A (zh) * | 2023-03-24 | 2023-06-23 | 华能酒泉风电有限责任公司 | 一种风力发电机监测控制方法及监测控制装置 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW201323882A (zh) * | 2011-12-14 | 2013-06-16 | Dmark Tech Co Ltd | 利用光學雷達測量風速與風向之方法及用以控制風力發電機之方法 |
CN204344371U (zh) * | 2014-09-11 | 2015-05-20 | 辽宁大唐国际新能源有限公司 | 一种风力发电机组偏航校准测试*** |
WO2016008500A1 (en) * | 2014-07-17 | 2016-01-21 | Tsp Wind Technologies (Shanghai) Co., Ltd. | Wind turbine generator yaw correction system and method for operating wtg yaw correction system |
CN105545593A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-05-04 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 用于风力发电机组的激光器、对风方法、装置及*** |
CN105673359A (zh) * | 2016-01-06 | 2016-06-15 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 风电场光影评估方法、装置和*** |
-
2016
- 2016-07-27 CN CN201610601969.3A patent/CN107664096B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW201323882A (zh) * | 2011-12-14 | 2013-06-16 | Dmark Tech Co Ltd | 利用光學雷達測量風速與風向之方法及用以控制風力發電機之方法 |
WO2016008500A1 (en) * | 2014-07-17 | 2016-01-21 | Tsp Wind Technologies (Shanghai) Co., Ltd. | Wind turbine generator yaw correction system and method for operating wtg yaw correction system |
CN204344371U (zh) * | 2014-09-11 | 2015-05-20 | 辽宁大唐国际新能源有限公司 | 一种风力发电机组偏航校准测试*** |
CN105545593A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-05-04 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 用于风力发电机组的激光器、对风方法、装置及*** |
CN105673359A (zh) * | 2016-01-06 | 2016-06-15 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 风电场光影评估方法、装置和*** |
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11286910B2 (en) | 2018-09-17 | 2022-03-29 | American Superconductor Corporation | Yaw auto-calibration for a wind turbine generator |
KR20210047881A (ko) * | 2018-09-17 | 2021-04-30 | 아메리칸 수퍼컨덕터 코포레이션 | 풍력 터빈 발전기를 위한 요 자동 교정 |
WO2020061061A1 (en) * | 2018-09-17 | 2020-03-26 | American Superconductor Corporation | Yaw auto-calibration for a wind turbine generator |
KR102468916B1 (ko) | 2018-09-17 | 2022-11-21 | 아메리칸 수퍼컨덕터 코포레이션 | 풍력 터빈 발전기를 위한 요 자동 교정 |
US11111903B2 (en) | 2018-09-17 | 2021-09-07 | American Superconductor Corporation | Yaw auto-calibration for a wind turbine generator |
KR20210047880A (ko) * | 2018-09-17 | 2021-04-30 | 아메리칸 수퍼컨덕터 코포레이션 | 풍력 터빈 발전기를 위한 요 자동 교정 |
WO2020061052A1 (en) * | 2018-09-17 | 2020-03-26 | American Superconductor Corporation | Yaw auto-calibration for a wind turbine generator |
KR102468918B1 (ko) | 2018-09-17 | 2022-11-21 | 아메리칸 수퍼컨덕터 코포레이션 | 풍력 터빈 발전기를 위한 요 자동 교정 |
CN110748456A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-02-04 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种风力发电机组偏航控制***及方法 |
CN110748456B (zh) * | 2019-11-29 | 2023-11-21 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种风力发电机组偏航控制***及方法 |
CN111305998A (zh) * | 2020-02-25 | 2020-06-19 | 宁波晓风风电技术有限公司 | 多模块风力发电机变量控制方法 |
CN113187671B (zh) * | 2021-04-27 | 2022-05-06 | 南京韦博智控科技有限公司 | 一种应用无人机进行风轮偏航角的确定方法 |
CN113187671A (zh) * | 2021-04-27 | 2021-07-30 | 南京韦博智控科技有限公司 | 一种应用无人机进行风轮偏航角的确定方法 |
CN115962091A (zh) * | 2022-12-01 | 2023-04-14 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种基于卫星的多基线风电机组姿态调整*** |
CN116292140A (zh) * | 2023-03-24 | 2023-06-23 | 华能酒泉风电有限责任公司 | 一种风力发电机监测控制方法及监测控制装置 |
CN116292140B (zh) * | 2023-03-24 | 2023-10-27 | 华能酒泉风电有限责任公司 | 一种风力发电机监测控制方法及监测控制装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107664096B (zh) | 2018-11-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107664096B (zh) | 偏航对风控制方法、装置及*** | |
He et al. | Research of multi-rotor UAVs detailed autonomous inspection technology of transmission lines based on route planning | |
CN106226780B (zh) | 基于激光扫描雷达的多旋翼室内定位***及实现方法 | |
CN105068148B (zh) | 风电场阵风预测方法和*** | |
US20100143128A1 (en) | Wind turbine yaw bearing determination | |
CN102721371B (zh) | 一种输电线弧垂的计算方法 | |
CN107140538A (zh) | 里程计gnss组合建筑施工塔吊机及吊装定点放样*** | |
CN108204879B (zh) | 一种转动惯量的光学测量方法及*** | |
US11313351B2 (en) | Methods and systems of advanced yaw control of a wind turbine | |
CN103954953A (zh) | 一种基于数据驱动的机载激光雷达盲源误差补偿方法 | |
CN102242980A (zh) | 定日镜跟踪控制装置及跟踪控制方法 | |
CN102565451A (zh) | 通用飞机航行风向、风速的测算方法 | |
CN111022270B (zh) | 一种风力发电机组塔顶位移实时测量方法 | |
CN107942345A (zh) | 精确定位吊钩位置的gnss双吊绳段建筑施工塔吊机 | |
CN114563809B (zh) | 基于gnss的桥梁转体姿态实时监测方法及*** | |
CN103278132A (zh) | 自行走式地下掘进机器人姿态测量装置及其测量方法 | |
CN103018480A (zh) | 自校准超声波风速测量方法 | |
CN107130650B (zh) | 一种大直径单桩轴线垂直度实时监测*** | |
CN103968848A (zh) | 一种基于惯性传感器的导航方法及导航*** | |
CN108167119A (zh) | 风力发电机组的主动偏航控制方法及控制器 | |
CN104697552A (zh) | 一种二维自准直仪的失准角标定方法 | |
CN209802285U (zh) | 一种通信基站天线形变的监测*** | |
CN108071556A (zh) | 一种风电机组偏航偏差静态和动态的校准方法 | |
CN110765640A (zh) | 一种转子有效风速的计算方法、***及设备 | |
US20220235738A1 (en) | Method and device for determining a rotor orientation of a rotor of a wind turbine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |