[发明专利]风力发电机自动偏航与变桨的控制方法、控制器及系统

说明书

本发明公开了一种风力发电机自动偏航与变桨的控制方法、控制器及系统。其中，控制方法，包括预设使得偏航与变桨控制器工作的最小风速为启动风速，通过比较当前风速与启动风速来判断偏航与变桨控制器是否启动；当偏航与变桨控制器启动后，实时检测当前风速是否小于预设最大风速，若是，则同时控制风力发电机的机头和叶片转动来追踪风向；否则，同时调整风力发电机的机头和叶片，使得叶片的迎风面与风向成90度夹角，使叶片停止转动；在追踪风向的过程中，实时获取发电机电压，若当前发电机电压高于预设电压阈值，则同时调整风力发电机的机头和叶片，使得叶片的迎风面与风向成一定夹角，减小叶片的有效受力面积，以稳定发电机电压。

技术领域

本发明属于风力发电领域，尤其涉及一种风力发电机自动偏航与变桨的控制方法、控制器及系统。

背景技术

风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。风力发电机偏航与变桨系统的作用在于当风速矢量的方向变化时，能够快速平稳地对准风向，以便风轮获得最大的风能。

目前风力发电机以及风力发电机控制系统存在以下问题：

(1)现有的中小型风力发电系统，属于定桨叶片，不具备自动变桨系统，因此，并不能同时控制风力发电机偏航和变桨，仅仅通过偏航来控制机头转向，进而调整叶片的迎风面，降低了风力能利用率。

(2)传统的带尾舵风力发电机，无法在风速超出额定范围情况下调整对风角度，当遇到大风时，容易造成风力发电机超转速、过压、过流，从而导致发电机烧毁。目前，在风力发电机叶片转速过快，电压过高的时候，并没有对其进行相应的控制。

(3)现有的风力发电机控制系统，遇到大风时，由于偏航速度较慢，在偏航的过程中，负载(离网系统中的蓄电池，并网系统中的逆变器)会损坏；现有的风力发电机偏航系统也没有设置最小启动风速,导致微风不足以发电的时候，风力发电机频繁的找风向，消耗过多电能。

(4)现有的风力发电机控制系统，从地面到机头线缆多，风速仪信号线，风向仪信号线，偏航电机控制线，接近开关控制线、风力发电机线、控制刹车信号线等等，线缆多，很容易缠绕在一起。一方面，传统风力发电机无自动解缆功能，容易造成电缆扭断或失灵。另一方面，现有的风力发电机偏航控制系统，断电后，丢失风力发电机朝向位置及线缆的缠绕情况，造成电缆扭断的事故发生。

(5)现有的风力发电机控制系统，没有设置稳定夹角，风向仪工作时，会有一个小角度的摆动，风向仪摆动，风力发电机偏航系统就会跟着转动，消耗过多电能。(一般设置在20度以内,避免频繁找风向)

(6)现有风力发电机使用蜗轮蜗杆进行偏航动作，当承受大风叶扭矩时，容易断齿或卡死，造成偏航失灵故障，而且蜗轮蜗杆有较大的反转间隙，在风向不稳定时容易产生叶片抖动，造成紧固件疲劳，影响其寿命。

(7)现有的风力发电机控制器，不具有远程数据远程传输功能，及物联网存储历史数据和查询功能，不具有远程修改控制器技术参数及风力发电机制动功能。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的第一目的是提供一种风力发电机自动偏航与变桨的控制方法，其设置最小启动风速，避免微风不足以使风力发电机发电的时候，风力发电机频繁的找风向，消耗过多电能；实时检测当前风速与预设最大风速的比较值，并同时控制风力发电机的机头和叶片转动来追踪风向，从而提高叶片的风能利用率。

本发明的一种风力发电机自动偏航与变桨的控制方法，包括：

预设使得偏航与变桨控制器工作的最小风速为启动风速，通过比较当前风速与启动风速来判断偏航与变桨控制器是否启动；

当偏航与变桨控制器启动后，实时检测当前风速是否小于预设最大风速，若是，则同时控制风力发电机的机头和叶片转动来追踪风向；否则，同时调整风力发电机的机头和叶片，使得叶片的迎风面与风向成90度夹角，使叶片停止转动；