[发明专利]风力发电机组偏航扇区管理和优化控制系统及其方法

权利要求书

1.一种风力发电机组偏航扇区管理和优化控制系统，其特征在于包括：

通过传感器测量机舱当前位置、判断是否进入特定扇区的偏航扇区位置检测模块；

存储各扇区特定控制算法的扇区控制策略模块；以及

根据机舱进入的扇区位置切换到对应控制算法并输出控制信号的控制模式切换模块。

2.根据权利要求1所述的风力发电机组偏航扇区管理和优化控制系统，其特征在于所述的传感器为加装在偏航轴承上的传感器，或为偏航系统原有的传感器。

3.根据权利要求2所述的风力发电机组偏航扇区管理和优化控制系统，其特征在于所述的传感器为绝对值型旋转编码器。

4.根据权利要求1所述的风力发电机组偏航扇区管理和优化控制系统，其特征在于所述的控制信号包括变桨距控制信号和发电机电磁扭矩控制信号，通过通信回路分别传输至风力发电机组的变桨距系统和变流器系统。

5.根据权利要求1所述的风力发电机组偏航扇区管理和优化控制系统，其特征在于所述的控制模式切换模块和扇区控制策略模块均设置在风力发电机组主控系统的PLC中。

6.一种应用权利要求1-5所述系统的风力发电机组偏航扇区管理和优化控制方法，其特征在于包括以下步骤：

对风力发电机组偏航扫过的所有空间划分扇区，扇区的绝对位置坐标与偏航系统的坐标一致；

根据各扇区的风能特性设计运行和控制算法；

实时检测风机叶轮当前对风的位置，并确定风机当前所进入的扇区；

根据所进入的扇区，切换至相应的运行和控制算法，并根据结果输出控制信号进行控制。

7.根据权利要求6所述的风力发电机组偏航扇区管理和优化控制方法，其特征在于所述的扇区的划分方法为：

首先根据海陆边界进行扇区划分，之后根据风场多年的气象数据和风玫瑰图，如果某个风向的湍流强度大于风场平均湍流强度20％以上，则该方向左右16度划分为一个扇区，每个扇区应不小于32度，扇区总数不超过6个。

8.根据权利要求6所述的风力发电机组偏航扇区管理和优化控制方法，其特征在于所述的运行和控制算法包括变桨距控制算法和发电机扭矩控制算法。

9.根据权利要求8所述的风力发电机组偏航扇区管理和优化控制方法，其特征在于所述的扭矩控制算法的计算公式为：

Qd=Koptωg2]]>

其中，Q_d为最优电磁扭矩，ω_g为发电机的转速，K_opt为最优比例系数，K_opt通过以下公式计算得到：

Kopt=πρR5Cpmax/2λmax3G3]]>

其中，C_pmax为机组最优风能利用系数，λ_max为最优风能利用系数对应的叶尖速比值，R为叶轮的半径，ρ为空气密度，G为齿轮箱的传动比。

10.根据权利要求9所述的风力发电机组偏航扇区管理和优化控制方法，其特征在于当叶轮进入风速较小而湍流强度较大的扇区时，通过调整C_pmax和λ_max取较小的K_opt值。