[发明专利]基于激光雷达测风的风电机组智能控制系统及方法

说明书

本发明提供了一种基于激光雷达测风的风电机组智能控制方法及系统。所述方法包括：通过安装在机舱上的测风设备，测量风电机组轮毂中心高度处前方至少50米处的风速及风向；根据测量得到的风速及风向计算需要改变的桨距角，并通过前馈控制通道，根据所述桨距角提前进行变桨动作。本发明提供的基于激光雷达测风的风电机组智能控制方法及系统根据测量风速在原有后馈控制的基础上增加一个前馈控制通道，控制机组提前进行动作，降低机组的过渡响应，减小风电机组叶片及塔筒的疲劳载荷，同时增加发电量。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种基于激光雷达测风的风电机组智能控制系统及方法。

背景技术

在传统风电机组上仅配备风速风向仪作为测风设备，由于风轮旋转造成的旋流和扰流影响，风速风向仪测得的风速受到强烈的干扰，无法作为风况信息的准确参考，风向测量值也同样是飘忽不定的，因此仅可以作为监控变量使用，无法作为控制变量使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于激光雷达测风的风电机组智能控制系统及方法，根据测量风速在原有后馈控制的基础上增加一个前馈控制通道，控制机组提前进行动作，降低机组的过渡响应，减小风电机组叶片及塔筒的疲劳载荷，同时增加发电量。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于激光雷达测风的风电机组智能控制方法，所述方法包括：通过安装在机舱上的测风设备，测量风电机组轮毂中心高度处前方至少50米处的风速及风向；根据测量得到的风速及风向计算需要改变的桨距角，并通过前馈控制通道，根据所述桨距角提前进行变桨动作。

在一些实施方式中，所述测风设备包括：激光雷达测风设备。

在一些实施方式中，所述激光雷达测风设备测量风电机组轮毂中心高度处前方100米的风速。

在一些实施方式中，还包括：根据所述风电机组的实测转速与额定转速之间的差值，通过后馈控制通道，输出补偿桨距角。

在一些实施方式中，根据测量得到的风速及风向计算需要改变的桨距角，包括：根据测量得到的风速，以及风速到达风轮平面的时间，计算风速到达前置平面的时间；如果风速到达了前置平面，根据到达前置平面风速，计算第一桨距角；根据到达风轮平面的风速值，计算第二桨距角；根据第一桨距角及第二桨距角，计算当前需要补偿的桨距角；将当前需要补偿的桨距角与所述后馈控制通道原有输出的补偿桨距角叠加，输出桨距角需求值。

在一些实施方式中，所述前置平面与所述风轮平面平行，并处于所述风轮平面前方至少50米处。

在一些实施方式中，还包括：根据到达所述前置平面的风向，计算辅助偏航角，并通过修正偏航控制通道进行偏航控制。

此外，本发明还提供了一种基于激光雷达测风的风电机组智能控制系统，所述系统包括：测风设备，安装在机舱上，用于测量风电机组轮毂中心高度处前方至少50米处的风速及风向；前馈控制器，用于根据测量得到的风速及风向计算需要改变的桨距角，并通过前馈控制通道，根据所述桨距角提前进行变桨动作。

在一些实施方式中，所述测风设备包括：激光雷达测风设备。

在一些实施方式中，所述激光雷达测风设备测量风电机组轮毂中心高度处前方100米的风速。

采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：

通过安装在机组上的激光雷达测风设备测量风电机组轮毂中心高度处前方的风速，将测量结果反馈给控制系统。在控制系统原有后馈控制的基础上增加一个前馈控制通道，输入为激光雷达实测的风速，通过此风速计算需要改变的桨距角及偏航角，并控制机组提前进行动作。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。