[发明专利]偏航控制装置、执行装置、偏航系统及方法

说明书

本发明公开了一种偏航控制装置、执行装置、偏航系统及方法。其中，偏航控制装置包括：测量单元用于测量当前风力参数以及风力发电机组的当前偏航参数；偏航控制器用于得到用于执行阻尼动作的当前阻尼控制电力值，并将按当前阻尼控制电力值进行阻尼控制的阻尼控制指令发送给电力变换单元和电气执行单元；电力变换单元用于响应于阻尼控制指令，将当前电力值变换为当前阻尼控制电力值；电气执行单元用于响应于阻尼控制指令，发送按当前阻尼控制电力值对风力发电机组执行阻尼动作的阻尼动作指令。本发明实施例可以实现对不同时间点的阻尼力矩的大小进行灵活且精确控制，使得风力发电机组能够频繁追踪风向，进而可以更好的捕获风能，并保证设备寿命。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组偏航控制装置、偏航机械执行装置、风力发电机组偏航系统、风力发电机组偏航控制方法、偏航机械执行方法和风力发电机组阻尼施加方法。

背景技术

随着人类环保意识和对清洁能源需求的提高，风能作为一种可再生能源己受到广泛重视。近年来，各国对风能的开发与利用在不断加强，风电技术蓬勃发展。偏航系统是大型风力发电机机组的重要组成部分。

偏航系统的主要作用有三个：其一是与风力发电机组的控制系统相互配合，驱动机舱绕塔架中心线旋转，使风力发电机组的风轮始终处于迎风状态，充分利用风能，提高风力发电机组的发电效率；其二是在机组正常发电时提供必要的锁紧力矩，以保障风力发电机组的安全运行；其三是与风力发电机组的控制系统相互配合，驱动机舱绕塔架中心线旋转，使风力发电机组塔架内的悬垂主电缆处于松弛状态，避免发生扭缆，进而导致悬垂主电缆损坏。

申请人经研究发现：当风电机组处于偏航工况时，为确保机组运行安全稳定，风电机组的偏航系统需要提供一定的阻尼力矩，以避免来自风轮的偏航转矩脉动造成偏航机械执行系统内部的齿轮副处出现“打齿”现象，即齿轮传动时，齿轮副的齿面始终贴合在一起，不出现缝隙。当风速不同、湍流强度不同时，来自风轮的偏航转矩脉动值也是不同的。通常风速越大、湍流强度越大时，来自风轮的偏航转矩脉动值也越大。理论上，如果阻尼力矩能够随着风速不同而适应性变化(即风速小时，偏航阻尼小；风速大时，偏航阻尼大)，会使偏航机械执行的受载较佳。

现尝试通过产生摩擦力来提供偏航阻尼，发现存在以下不足：

a)通过产生摩擦力来提供偏航阻尼，通过摩擦将电能转化为热能，这将会直接导致机组偏航耗能严重。

b)偏航阻尼不可调节导致偏航机械执行装置不能更加频繁的追踪风向。

c)风力发电机组的偏航阻尼力矩只能根据最恶劣的风况来确定的。不管风大风小，偏航机械执行装置都需要克服来自风轮的偏航转矩以及偏航阻尼力矩。为了保证偏航机械执行装置的寿命，机组偏航控制策略都倾向于采用：较大的对风误差角度阈值(即机组偏离主风向的角度)策略，以及减少偏航动作次数的策略。而这些都将会导致风力发电机组不能更频繁的追踪风向，进而不能更好的捕获风能。

如何对偏航阻尼的大小进行灵活控制，使得风力发电机组能够频繁追踪风向，进而可以更好的捕获风能，并保证设备寿命，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决不能对偏航阻尼的大小进行灵活控制，使得风力发电机组不能够频繁追踪风向，进而不能更好的捕获风能，影响设备寿命的问题，本发明实施例提供了一种偏航控制装置、执行装置、偏航系统及方法

第一方面，提供了一种风力发电机组偏航控制装置。该装置包括：

测量单元、偏航控制器、电力变换单元和电气执行单元，其中：

测量单元，用于测量当前风力参数以及风力发电机组的当前偏航参数；