[发明专利]一种风力发电机组偏航控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种风力发电机组偏航控制系统及方法，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、功率传感器以及风速传感器，风机运行工况监测传感器和偏航位置传感器连接第一偏航控制器的输入端，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，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；本发明所述第一偏航控制器用于控制偏航驱动器实现风机偏航，出现风速特大工况时，风机可以继续运行，能为减少高风速下风力发电机可能大面积切出提供支持，有助于避免风电场出力突变而对电网造成冲击。

技术领域

本发明属于风电技术领域，具体涉及一种风力发电机组偏航控制系统及方法。

背景技术

偏航系统是水平轴式风力发电机组必不可少的组成系统之一，位于机舱内，其作用在于当风向发生变化时，能够捕捉风向，以便叶轮获得最大的风能。

偏航系统一般由风向标、偏航轴承、偏航驱动电机、偏航齿轮箱、偏航限位开关等构成。偏航系统由风机主控进行控制，常规偏航控制策略如下：

1、正常运行时自动对风：当机舱偏离风向一定角度时，控制系统发出向左或者向右调向的指令，机舱开始对风，知道达到允许的范围内，自动对风停止；

2、绕缆时自动解缆：当机舱向同一方向累计偏转达到一定的角度时，系统控制停机，或者此时报告扭缆故障，机组自动停机，等待工作人员来手动解缆；

3、失速保护时偏离风向：当特大风速下，即风速大于风电机组的切出风速，机组自动停机，释放叶尖，背风，以达到保护风轮免受损坏的目的。

现有方案的问题：风力发电机组的切出风速是根据机组各部件能够承受的载荷进行了理论计算得到。在高风速情况下，风力发电机组在承受高载荷的同时也可能因风速波动而反复切出停机，风机在短时间内多次改变运行状态将对风机与风电场的安全性和可靠性构成突出威胁；而且高风速下风力发电机可能大面积切出，导致风电场出力可能突然从接近满发陡降为零，将对电网的调度运行造成不利影响。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种风力发电机组偏航控制系统及方法，在高风速情况下，可以通过控制侧风偏角，调整叶轮的对风角度，达到高风速情况有效规避正向较大风力而引起叶轮超速转动的目的，确保风机安全的前提下，提高风机的风速工作范围。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种风力发电机组偏航控制系统，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。

第一偏航控制器和第二偏航控制器均采用PLC控制器。

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。

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。

一种风力发电机组偏航控制方法，包括以下步骤：

步骤1，预设特大风速边界值A；