[发明专利]一种风机尾流对角度测量误差影响关系的获取方法

说明书

本发明公开了一种风机尾流对角度测量误差影响关系的获取方法，包括以下步骤：在学习周期内，对风速风向仪所采集到的数据按照风速段进行预处理；采用最小二乘拟合法形成角度测量误差函数。由于本发明通过风速风向仪在学习周期所采集的数据进行统计，并采用最小二乘拟合法拟合成一个关于风速的多项式函数，并将该函数作为风速风向仪的角度测量误差函数，解决了风机尾流对风速风向仪的角度测量误差影响关系无法获取的问题。通过本发明获取了风机尾流对风速风向仪的角度测量误差影响关系后，则可以进行角度测量误差补偿，修正风机叶轮处的实际风向偏差角度θ₁，从而提高对风机叶轮处风向的测量精度。

技术领域

本发明涉及一种风速风向仪，特别是一种风机尾流对风速风向仪的角度测量误差补偿方法。

背景技术

风力发电机将风动能转化为电能，目标是在保持风机承受较低机械载荷的同时尽可能多的发电。要成功实现以上目标，关键是要让风机叶轮精确的对准风向。

如图1-2所示，根据风机动力学理论，当风速恒定且发电机转速低于额定转速时,风机的发电功率与风向偏差角度θ的余弦的三次方成正比。设风向无偏差时，风机叶轮获得的功率为Power1；当风速不变而风向偏差角度为θ时，风机叶轮获得的功率为Power2，则二者满足如下公式：

Power2＝Power1×cos³θ

因此，当风向偏差角度θ为15度时，会带来约10％的发电量损失。另外，叶轮的偏离会导致在叶轮乃至整个风机的机械载荷不平衡。这类载荷相比其他载荷会大得多，如果能降低，就能延长风机使用寿命，或者让现有风机带动更大的叶轮。

目前，在大多数风机上，风向偏差角度由安装在机舱上方的风速风向仪决定。但在风机的实际运行过工程中，风速风向仪所测量的风向偏差角度与叶轮处的实际风向偏差角度之间存在误差。

如图3所示，因为风速风向仪测量的是风机机舱尾部的风向偏差角度θ₂，而风机主控系统需要的是风机叶轮处的实际风向偏差角度θ₁，即两者间的角度测量误差表示为：

δ_θ＝θ₂-θ₁

导致风向偏差的因素有很多，其中，风机本身的尾流和附近其它风机的尾流就是影响风速风向仪角度测量误差的因素之一。

目前，主控系统根据风向风速仪测量的风向偏差角度θ₂控制风机机舱对风(偏航控制)，而实际需要被修正的风向偏差角度是θ₁。如果能够准确地获得风机本身的尾流和附近其它风机的尾流对风速风向仪的角度测量误差的影响关系并进行补偿，则可以提高风机叶轮对准风向的精度(如图4所示)。

由于风机尾流的空气动力学模型极其复杂，目前尚无简单有效的方法可以获得角度测量误差函数中的各个系数，相关的影响关系还未见报道。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种风机尾流对角度测量误差影响关系的获取方法，能够获取风机本身的尾流对角度测量误差影响关系，以便提高风机叶轮对准风向的精度。

大量实验表明，风机本身的尾流对风速风向仪的角度测量误差的影响是变化的，当风速或者叶轮转速发生变化时，风速风向仪的角度测量误差也会发生改变，通常用如下的角度测量误差函数表示：

δ＝f(v)≈a₀+a₁·v+a₂·v²+…+a_n·vⁿ

为了获取上述角度测量误差函数，本发明的技术方案如下：一种风机尾流对风速风向仪的角度测量误差影响关系的获取方法，包括以下步骤：

A、数据预处理