[发明专利]基于对称声压传感器的风力发电机组偏航误差分析方法

说明书

本发明是一种基于对称声压传感器的风力发电机组偏航误差分析方法，其特征是，包括的内容有：对称设置左右声压传感器、采集及处理单元、接口设备作为声压信号采集处理平台；通过左右声压传感器计算风叶旋转主频率，找到对称传感器监测同一叶片旋转经过时的相位差；通过得到的相位差对同一叶片在左右对称位置声压时域信号，降噪滤波后进行频谱分析，得到同一叶片在经过左右对称位置时的频谱差值信号；构建机组频谱差值信号和偏航误差对应关系学习网络，确定最佳网络参数，以适应不同机组；对声压信号经过处理得到实时频域差值谱，输入偏航误差对应关系学习网络，即得到实时的偏航误差，同时此频谱差值信号与风速、功率信号进一步得到优化。

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，涉及一种基于对称声压传感器的风力发电机组偏航误差分析方法。

背景技术

风力发电发展迅速，装机容量逐年上升。风力发电机的发电效率对总发电量影响大。机舱与风叶在塔筒上方可360度水平旋转，其角度直接与发电效率相关。最佳角度是风叶旋转平面与风向垂直。风力发电机通过机舱上方的风向仪设备测量来风方向，控制偏航系统调整对风角度。风向仪对风向测量越准确就越可以接近理想对风角度，发电效率就可以越高。

但风力机往往很难达到理想对风状态，因为风向仪测量都会测不准。有几个主要原因：一是由于风叶旋转对来风影响及塔影效应的存在，使得风叶旋转平面前后方的方向会发生变化且规律复杂，在风叶旋转平面后方的风向仪没有办法准确测出来风的实际方向。二是风向仪靠机械结构测量风向，其机械摩擦和机械磨损会导致长期应用质量下降；三是风力发电机各个机组由于地理位置及周边空间结构不同风会形成阵风及湍流等现象，而同一风场内的风向仪型号一致，安装位置一致，校准是统一的，不能很好的反映出各个机组的特有情况；四是偏航系统运行过程中本身就存在误差，而从风向仪到偏航系统的控制过程是单向无反馈的，很难自行误差修正。

中国专利公告号CN102213182B公开了一种获得风力发电机组固有偏航误差角方法，通过检测风力发电机当前功率P和风力发电机偏航角为零时的输出功率P判断偏航误差角。但实际情况下风向不是恒定不变的，机组也不可能时时刻刻改变角度，因此机组即使在无偏航误差的情况下依旧存在错风角的可能性，会造成偏航误差判断不准确的情况出现。中国专利公告号CN105909466A公开了一种风力发电机组偏航误差分析方法，但依然是通过后期软件算法进行补偿，无法从本质数据源头进行质量提升，效率仍然有限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种科学合理，适用性强，能够用简单的左右对称声压传感器得到偏航误差，具有自学习特征，适用于不同风力发电机组，且可以根据机组性能变化进行自调整的基于对称声压传感器的风力发电机组偏航误差分析方法。

解决其技术问题采用的技术方案是：一种基于对称声压传感器的风力发电机组偏航误差分析方法，其特征是，它包括以下步骤：

S1)对称设置左右声压传感器、采集及处理单元、接口设备作为声压信号采集处理平台；

S2）通过S1)步骤对左右声压信号预处理，通过左右声压传感器计算风叶旋转主频率，找到对称传感器监测同一叶片旋转经过时的相位差；

S3）通过S2）步骤得到的相位差对同一叶片在左右对称位置声压时域信号，降噪滤波后进行频谱分析，得到同一叶片在经过左右对称位置时的频谱差值信号；

S4）构建机组频谱差值信号和偏航误差对应关系学习网络，确定最佳网络参数，以适应不同机组；

S5）对声压信号经过S2）和S3）步骤的处理得到实时频域差值谱，输入S4）步骤偏航误差对应关系学习网络，即得到实时的偏航误差，同时此频谱差值信号与风速、功率信号通过S4）步骤进一步得到优化。

具体地，S1）步骤中所述对称设置左右声压传感器，是将左声压传感器、右声压传感器分别对称置于机舱两外侧偏上位置、靠近前端叶片处，以减少塔筒和塔影效应影响，传感器敏感角度指向所在侧叶片位置，以更好地捕获叶片声压。