[发明专利]一种风力发电机组偏航控制系统及方法

权利要求书

1.一种风力发电机组偏航控制系统，其特征在于，包括第一偏航控制器、第二偏航控制器、风机运行工况监测传感器、偏航驱动器、偏航位置传感器及偏航位置计数器，风机运行工况监测传感器包括发电机转速传感器、功率传感器、风向传感器以及风速传感器；

风速传感器连接第二偏航控制器和第一偏航控制器的输入端，风向传感器连接第二偏航控制器的输入端；发电机转速传感器、功率传感器、偏航位置传感器及偏航位置计数器均连接第一偏航控制器和第二偏航控制器的输入端；

第一偏航控制器的输出端和第二偏航控制器的输出端均连接偏航驱动的控制信号输入端；偏航位置传感器用于监测风机当前偏航角度并反馈至第一偏航控制器和第二偏航控制器，偏航计数器用于监测风机当前偏航上一次执行偏航动作所转动的圈数并反馈至第一偏航控制器和第二偏航控制器。

2.根据权利要求2所述的风力发电机组偏航控制系统，其特征在于，第一偏航控制器和第二偏航控制器均采用PLC控制器。

3.根据权利要求1所述的风力发电机组偏航控制系统，其特征在于，偏航位置传感器采用旋转编码器，偏航位置传感器设置在偏航轴承处；风速传感器设置在风机机舱顶上。

4.根据权利要求1所述的风力发电机组偏航控制系统，其特征在于，还包括限位开关，所述限位开关连接第二偏航控制器和第一偏航控制器的输入端，限位开关设置在机舱大齿轮处。

5.一种风力发电机组偏航控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，预设特大风速边界值A；

步骤2，实时监测风速、风向、发电机转速以及机组功率数据并反馈偏航控制系统；

如果风速小于等于步骤1预设的特大风速边界值A，则按照常规偏航控制策略，由第二偏航控制器控制偏航动作，并给偏航驱动器下发指令；

如果风速大于预设的特大风速边界值A，则触发第一偏航控制器工作，根据当前风速v、发电机转速n以及机组功率p计算侧风偏航角度α；具体计算方法如下：

α＝k₁(v-A)+k₂(n-n₁)+k₃(p-p₁)

其中，n₁为发电机的额定转速，p₁为机组额定功率；k₁、k₂以及k₃为比例系数；k₁、k₂以及k₃的数值，使α角满足Cos(α)＝A³/v³

步骤3，根据侧风偏航角度α、风向d、偏航位置s，确定偏航方向，计算偏航速度v₀，第一偏航控制器将包含偏航速度v₀的偏航指令下发给偏航驱动器；

步骤4，偏航驱动器接收到步骤3所述偏航指令后，驱动叶轮电机做出偏航动作，使风机叶轮侧对主风向，跳回至步骤2。

6.根据权利要求5所述的风力发电机组偏航控制方法，其特征在于，步骤1中，特大风速边界值A的值按照风机叶轮正对主风向的极限载荷进行计算。

7.根据权利要求5所述的风力发电机组偏航控制方法，其特征在于，步骤1中，特大风速边界值A为23～25m/s。

8.根据权利要求5所述的风力发电机组偏航控制方法，其特征在于，步骤3中，偏航方向依照现有偏航位置情况进行确定，偏航方向与解缆方向一致，偏航速度的计算方法如下：

v₀＝k₄(α-(d+s))

其中，k₄为比例系数，根据现场调试情况确定。

9.根据权利要求8所述的风力发电机组偏航控制方法，其特征在于，偏航速度不大于5°/s。

10.根据权利要求5所述的风力发电机组偏航控制方法，其特征在于，偏航驱动器执行动作时，优先执行第一偏航控制器发出的偏航指令。