一种风力发电机组偏航控制方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种风力发电机组偏航控制方法及系统，所述方法包括以下步骤：A.建立参考模型，所述参考模型给定不同风速下的最优偏航对风偏差角度；B.采用模型参考自适应控制，获得用于输出给所述风力发电机组的偏航控制执行系统的自适应控制输入，使得实际偏航对风偏差角度与所述最优偏航对风偏差角度两者之间的差值最小。本发明的风力发电机组偏航控制方法及系统能够在不同的风速段自适应追踪偏航对风偏差最优点，改善在风向测量偏差等因素的影响下偏航系统的运行性能，从而实现最大效率的吸收风能，提高风机发电功率以及整个风电场的经济效益。
【专利说明】-种风力发电机组偏航控制方法及系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及风电【技术领域】，特别是涉及一种风力发电机组偏航控制方法及系统。
【背景技术】
[0002] 我国风能资源丰富发展潜力巨大，通过在山区、沿海等风场地区大规模建立风力 发电机基地，可以充分利用风能能源，创造巨大的经济价值。
[0003] 风力发电机的风轮吸收风能旋转，进而带动相连接的发电机旋转发电。风力发电 机组的偏航系统可以跟踪风向的变化，驱动风机机舱围绕塔顶旋转，使风轮的扫掠面与风 向保持垂直。现有风力发电机组的偏航系统设定对风偏差为零度的目标，从而在理论上达 到风能最大能量的吸收。然而由于风电场的复杂地形，多个风电机组的排列方式以及风尾 流造成的风机风向标测量误差等原因影响，在不同的风速段风机的偏航对风偏差为零时并 未达到风能最大能量吸收，进而造成风机发电功率的损失，从而影响整个机组的运行性能。
[0004] 因此，创设一种能够在不同的风速段自适应追踪偏航对风偏差最优点，改善在风 向测量偏差等因素的影响下偏航系统的运行性能，能够最大效率的吸收风能，提高风机发 电功率以及整个风电场的经济效益的风力发电机组偏航控制方法及系统具有重要意义。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种风力发电机组偏航控制方法，使其能够在不同的风速段 自适应追踪偏航对风偏差最优点，改善在风向测量偏差等因素的影响下偏航系统的运行性 能，能够最大效率的吸收风能，提_风机发电功率，从而克服现有的偏航系统在风向测量偏 差等因素的影响下在不同的风速段设定对风偏差为零度并未达到风能最大能量吸收，进而 造成风机发电功率的损失的不足。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0007] -种风力发电机组偏航控制方法，包括以下步骤:A.建立参考模型，所述参考模 型给定不同风速下的最优偏航对风偏差角度；B.采用模型参考自适应控制，获得用于输出 给所述风力发电机组的偏航控制执行系统的自适应控制输入，使得实际偏航对风偏差角度 与所述最优偏航对风偏差角度两者之间的差值最小。
[0008] 进一步地，所述步骤A中参考模型给定的不同风速下的最优偏航对风偏差角度通 过以下步骤获得：
[0009] Al :获取风向信号Cl1、风速信号、偏航角度信号d2以及发电功率信号；
[0010] A2 :根据所述风向/[目号屯、偏航角度/[目号d2，计算偏航对风偏差角度d:d = (I1-Cl2 ;
[0011] A3:统计分析所述风速信号、发电功率信号以及偏航对风偏差角度，得到不同风速 下能够获得最大发电功率信号的最优偏航对风偏差角度。
[0012] 进一步地，所述步骤B中的自适应控制输入通过以下步骤获得：
[0013] Bl :设所述风力发电机组的偏航系统状态方程为：
[0014]
【权利要求】
1. 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： A.建立参考模型，所述参考模型给定不同风速下的最优偏航对风偏差角度； B. 采用模型参考自适应控制，获得用于输出给所述风力发电机组的偏航控制执行系统 的自适应控制输入，使得实际偏航对风偏差角度与所述最优偏航对风偏差角度两者之间的 差值最小。
2. 根据权利要求1所述的风力发电机组偏航控制方法，其特征在于，所述步骤A中参考 模型给定的不同风速下的最优偏航对风偏差角度通过以下步骤获得： Al :获取风向信号Cl1、风速信号、偏航角度信号d2以及发电功率信号； A2:根据所述风向信号(I1、偏航角度信号d2，计算偏航对风偏差角度d:d= (I1-Cl2 ; A3 :统计分析所述风速信号、发电功率信号以及偏航对风偏差角度，得到不同风速下能 够获得最大发电功率信号的最优偏航对风偏差角度。
3.根据权利要求1所述的风力发电机组偏航控制方法，其特征在于，所述步骤B中的自 适应控制输入通过以下步骤获得： Bl :设所述风力发电机组的偏航系统状态方程为： ^=-aPxp4bru⑴ 其中，xp为实际偏航对风偏差角度，为对xp的微分，aP, bp为系统矩阵,u为该状态方 程的控制输入； 所述参考模型的状态方程为： K=-W+lV (2) 其中，Xm为最优偏航对风偏差角度，t为对Xm的微分，am，bm为系统矩阵，r为该状态 方程的控制输入； B2 :定义参数误差为：θ= xm-Xp (3) 根据模型参考自适应控制，通过使实际偏航对风偏差角度Xp与最优偏航对风偏差角度Xni两者之间的差值e最小化，得到自适应控制输入为： u=Fxp+Kr (4) 这里F为反馈增益，K为前馈增益，
其中：μi，μ2为根据系统误差追踪响应速度设定的矩阵系数。
4. 一种应用权利要求1-3任一项所述的风力发电机组偏航控制方法的风力发电机组 偏航控系统，其特征在于，包括： 参考模型建立模块，用于建立参考模型，所述参考模型给定不同风速下的最优偏航对 风偏差角度； 偏航自适应控制模块，用于采用模型参考自适应控制，获得用于输出给所述风力发电 机组的偏航控制执行系统的自适应控制输入，使得实际偏航对风偏差角度与所述最优偏航 对风偏差角度两者之间的差值最小。
【文档编号】F03D7/00GK104314757SQ201410543444
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月15日 优先权日:2014年10月15日
【发明者】吴行健, 李强, 刘昊 申请人:国电联合动力技术有限公司