风力发电机组的偏航角度值的校正方法及装置与流程

本发明实施例涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组的偏航角度值的校正方法及装置。

背景技术：

风力发电机组是将风能转换成电能的设备，在风力发电机组中偏航系统是其重要的组成部分之一，其作用是：与风力发电机组的控制系统相互配合，使风力发电机组的风轮始终处于迎风状态，充分利用风能。在偏航系统中，凸轮系统是检测风力发电机组偏航位置的重要组成部分，其决定了风力发电机组是否能够准确偏航对风，当凸轮系统发生故障时，如何对风力发电机组的偏航角度进行校正，是目前急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种风力发电机组的偏航角度值的校正方法及装置，用以在风力发电机组的凸轮系统发生故障时，对凸轮系统的测量值进行校正，以确保风力发电机组能够准确偏航对风。

本发明实施例第一方面提供一种风力发电机组的偏航角度值的校正方法，所述风力发电机组包括机舱和凸轮系统，尤其的，所述风力发电机组还包括安装在所述机舱内的电子指南装置，所述方法包括：

实时获取电子指南装置检测到的第一角度值，所述第一角度值为机舱方向与所述电子指南装置的标定方向的夹角；

当所述第一角度值等于目标角度值时，根据所述风力发电机组中电缆的扭缆方向，从目标角度值对应的多个偏航角度值中，选择一个偏航角度值对所述机舱当前位置的偏航角度值进行校正。

本发明实施例第二方面提供一种风力发电机组的偏航角度值的校正装置，所述风力发电机组包括机舱和凸轮系统，尤其的，所述风力发电机组还包括安装在所述机舱内的电子指南装置，所述装置包括：

第一角度值获取模块，实时获取电子指南装置检测到的第一角度值，所述第一角度值为机舱方向与所述电子指南装置的标定方向的夹角；

校正模块，在所述第一角度值等于目标角度值时，根据所述风力发电机组中电缆的扭缆方向，从目标角度值对应的多个偏航角度值中，选择一个偏航角度值对所述机舱当前位置的偏航角度值进行校正。

在本发明实施例中，当风力发电机组的凸轮系统发生故障时，通过安装在风力发电机组机舱内的电子指南装置实时检测机舱方向与电子指南装置的标定方向之间的第一角度值，并在第一角度值等于目标角度值时，根据风力发电机组中电缆的扭缆方向，从目标角度值对应的多个偏航角度值中，选择一个偏航角度值对所述机舱在当前位置的偏航角度值进行校正。由于本发明实施例能够通过电子指南装置对凸轮系统的测量值进行校正，因此即使凸轮系统因故障而出现测量误差，也能够通过电子指南装置的辅助校正来确保风力发电机组的准确偏航对风，从而使得风力发电机组能够实现最大风能的追踪和捕获。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的一种偏航系统的结构示意图；

图2a为风力发电机组偏航前的对风状态示意图；

图2b为风力发电机组完成偏航对风后的状态示意图；；

图3为本发明一实施例提供的风力发电机组的结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的一种风力发电机组机舱参考位置的示意图；

图5为本发明一实施例提供的风力发电机组的偏航角度值的校正方法的流程图；

图6为本发明另一实施例提供的风力发电机组的偏航角度值的校正方法的流程图；

图7为本发明又一实施例提供的风力发电机组的偏航角度值的校正方法的流程图；

图8为本发明一实施例提供的风力发电机组的偏航角度值的校正装置的结构图；

图9为本发明另一实施例提供的风力发电机组的偏航角度值的校正装置的结构图；

图10为本发明又一实施例提供的风力发电机组的偏航角度值的校正装置的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤的过程或结构的装置不必限于清楚地列出的那些结构或步骤而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程或装置固有的其它步骤或结构。

图1为现有技术提供的一种偏航系统的结构示意图，在图1中，部件1为测风系统，用于测量风力发电机组机舱的方向与实际方向的夹角，部件3为偏航电机、部件4为偏航电机上的齿轮，部件6为机舱的偏航齿盘，当偏航电机转动时带动偏航电机上的齿轮4作用到偏航齿盘6上，使偏航齿盘6转动。部件5为凸轮系统，凸轮系统5与偏航齿盘6机械接触，跟随偏航齿盘6旋转，用于检测实际的偏航角度。凸轮系统5分为机械部分和电气部分(在图1中未示出)；其中，机械部分由联动杆，齿盘(设定齿数为n)组成；齿盘与偏航齿盘6(设定共有m个齿)啮合，由偏航齿盘带动凸轮系统的齿盘运动；偏航齿盘运转一圈(相当于运动了m个齿)，则凸轮系统的齿盘在偏航齿盘的带动下运行了m/n圈；电气部分采用电子式的滑动变阻器，来测量由齿盘运动带来的电流变化(该电流状态被部件2所检测到，部件2为控制器)；通常电气部分输出电流4-20ma对应实际偏航角度中的-1800度到1799度(此数值根据凸轮系统的不同而不同)；凸轮系统5在风力发电机组安装完成后需要首先进行标定(出厂时，所作的标定并不是按照吊装实际位置标定的，而是出厂实验的临时基准)，当机组吊装完成，电缆铺设随后完成，此时电缆处于完全的自然垂直状态，此时机舱的偏航角度被设置为0度，此时机舱所在的方位位置称为参考位置；此时凸轮系统测得的电流所对应的偏航角度为0度。

图2a为风力发电机组偏航前的对风状态示意图，图2b为风力发电机组完成偏航对风后的状态示意图，如图2a-图2b所示，当风力发电机处于图2a的对风状态时，机舱方向与风向呈角度a，此时风力发电机组启动偏航对风操作，并通过凸轮系统5判断机舱的偏航角度，当凸轮系统5检测到机舱的偏航角度到达图2所示状态的偏航角度时，则停止偏航，使得风力发电机组处于正对风的状态。而当凸轮系统因故障(比如风力发电机组丢失0度位置，或机械部件劳损等)而无法准确检测偏航角度时，风力发电机组将无法对最大风能进行追踪和捕获。从而造成风力发电机组发电量降低甚至扭缆的问题。

针对上述问题，本发明实施例提供一种风力发电机组的偏航角度值的校正方法，该方法能够应用如于图3所示的风力发电机组，该风力发电机组包括机舱103和凸轮系统(在图3中未示出)，特别的，还包括安装在机舱103内的电子指南装置101，电子指南装置101是指利用电子指南针、霍尔传感器、全球定位系统等电子设备来判断方向信息的装置。在安装时，电子指南装置101的中轴线与机舱103的中轴线102重合或在垂直方向上平行。在图3中假设正北方向为电子指南装置的标定方向，机舱尾部的方向与电子指南装置的标定方向一致。然而在实际场景中，由于受到场地限制、吊车情况影响等，机舱103被吊装后其尾部的正对方向可能不是正北方向，而是与正北方向之间存在一个角度范围为：0-360°的夹角a，这个夹角a的取值称之为目标角度值，可以由电子指南装置101测得。此时机舱所在的方位位置即为机舱的参考位置。具体请参见图4，图4为本发明一实施例提供的一种风力发电机组机舱参考位置的示意图。当机舱在偏航过程中重新回到图4所示的参考位置时，机舱的实际偏航角度可能是360度的整数倍。此时，根据风力发电机组中电缆的扭缆方向可以确定出机舱在当前位置(即参考位置)的实际偏航角度值，进而根据当前位置的实际偏航角度即可对凸轮系统检测到的偏航角度值进行校正。

参见图5，图5为本发明一实施例提供的风力发电机组的偏航角度值的校正方法的流程图，该方法可以由风力发电机组的控制器来执行，该方法包括如下步骤：

步骤101、实时获取电子指南装置检测到的第一角度值，所述第一角度值为机舱方向与所述电子指南装置的标定方向的夹角。

本实施例中，机舱方向可以是机舱头部的方向，也可以是机舱尾部的方向。电子指南装置的标定方向可以是任意的方向，比如正北方向、正南方向等。

以机舱方向为机舱尾部方向，电子指南装置的标定方向为正北方向为例，在机舱执行偏航操作时，电子指南装置实时监测机舱尾部方向与正北方向之间的角度值(即第一角度值)，并将检测到的角度值传输给控制器，该角度值的取值范围为0-360度。

步骤102、当所述第一角度值等于目标角度值时，根据所述风力发电机组中电缆的扭缆方向，从目标角度值对应的多个偏航角度值中，选择一个偏航角度值对所述机舱当前位置的偏航角度值进行校正。

本实施例中设计的目标角度值为机舱处于参考位置时，机舱方向与电子指南装置标定方向之间的角度值。

当电子指南装置检测到的第一角度值等于目标角度值时，风力发电机组的机舱回到参考位置，由于实际应用中，机舱最大可旋转的偏航角度为正负720度，当机舱旋转到正负720度时，风力发电机组会触发解缆程序，进行解缆，因此，参考位置对应的偏航角度只能是0度、正360度和负360度当中的任意一个。而当偏航角度为零时，风力发电机组中的电缆呈初始的无扭缆状态，因此，当机舱回到参考位置时，若风力发电机组的电缆无扭缆，则可以确定机舱当前的实际偏航角度应为0度，若风力发电机组的电缆呈扭缆的状态，则说明机舱当前的实际偏航角度应为正360度或负360度，具体的，实际偏航角度应为正360度或负360度中的哪一个，可以根据扭缆的方向以及机舱的偏航方向进行确定，比如，机舱向左偏航，且机舱回到参考位置时，电缆的扭缆方向与机舱的偏航方向一致则确定机舱在参考位置的偏航角度为正360度，此时，将风力发电机组当前的偏航角度校正为正360度，当机舱向右偏航，且机舱回到参考位置时，电缆的扭缆方向与机舱的偏航方向一致，则确定机舱在参考位置的偏航角度为负360度，此时，将风力发电机组当前的偏航角度校正为负360度。

可选的，当机舱的实际偏航角度为正360度或负360时，本实施例提供的校正方法，还可以根据如下表达式对凸轮系统的滑动变阻器的斜率x进行调整：

(x×360°)÷第一偏航角度值

本实施例中，当风力发电机组的凸轮系统发生故障时，通过安装在风力发电机组机舱内的电子指南装置实时检测机舱方向与电子指南装置的标定方向之间的第一角度值，并在第一角度值等于目标角度值时，根据风力发电机组中电缆的扭缆方向，从目标角度值对应的多个偏航角度值中，选择一个偏航角度值对所述机舱在当前位置的偏航角度值进行校正。由于本发明实施例能够通过电子指南装置对凸轮系统的测量值进行校正，因此即使凸轮系统因故障而出现测量误差，也能够通过电子指南装置的辅助校正来确保风力发电机组的准确偏航对风，从而使得风力发电机组能够实现最大风能的追踪和捕获。

图6为本发明另一实施例提供的风力发电机组的偏航角度值的校正方法的流程图，如图6所示，该方法在图5所示实施例的基础上可以包括如下步骤：

步骤201、获取所述电子指南装置检测到的机舱方向与所述电子指南装置的标定方向之间的第二角度值。

步骤202、据所述第二角度值与所述目标角度值之间的数值大小关系，确定偏航方向，并控制所述机舱沿所述偏航方向进行偏航。

当风力发电机组的凸轮系统发生故障时，控制器获取电子指南装置检测到的第二角度值，当第二角度值与目标角度值之间差值的绝对值大于180度时，若第二角度值大于目标角度值，则触发风力发电机组的偏航系统执行右偏航，若第二角度值小于目标角度值，则触发风力发电机组的偏航系统执行左偏航。当第二角度值与目标角度值之间差值的绝对值小于180度时，若第二角度值大于目标角度值，则触发风力发电机组的偏航系统执行左偏航，若第二角度值小于目标角度值，触发风力发电机组的偏航系统执行右偏航。当第二角度值与目标角度值之间差值的绝对值等于180度时，则按照规定的偏航方向进行偏航。

步骤203、实时获取电子指南装置检测到的第一角度值，所述第一角度值为机舱方向与电子指南装置的标定方向的夹角。

步骤204、当所述第一角度值等于目标角度值时，根据所述风力发电机组中电缆的扭缆方向，从目标角度值对应的多个偏航角度值中，选择一个偏航角度值对所述机舱当前位置的偏航角度值进行校正。

本实施例通过根据第二角度值与目标角度值之间的数值大小关系，确定偏航方向，并控制机舱执行偏航操作，能够使得机舱在最短的时间内重新回到参考位置，进而缩短了校正所需要的时间，避免风力发电机组损失过多的发电量。

图7为本发明又一实施例提供的风力发电机组的偏航角度值的校正方法的流程图，如图7所示，该方法在图5所示实施例的基础上可以包括如下步骤：

步骤301、实时获取电子指南装置检测到的第一角度值，所述第一角度值为机舱方向与所述电子指南装置的标定方向的夹角。

步骤302、当所述第一角度值等于目标角度值时，获取所述凸轮系统在当前位置检测到的第一偏航角度值。

步骤303、若所述第一偏航角度值的绝对值大于第一预设阈值，或者所述第一偏航角度值的绝对值与360度之间的差值的绝对值大于所述第一预设阈值，则根据所述风力发电机组中电缆的扭缆方向，从目标角度值对应的多个偏航角度值中，选择一个偏航角度值对所述机舱在当前位置的偏航角度值进行校正，其中所述目标角度值对应的多个偏航角度值包括正360度、0度和负360度。

本实施例中，第一预设阈值为风力发电机组能够允许的凸轮系统的最大检测偏差值，当凸轮系统的检测偏差大于第一预设阈值时，则对凸轮系统的检测到的偏航角度进行校正，当凸轮系统的检测偏差小于第一预设阈值时，则说明凸轮系统的检测值存在偏差，但尚且在风力发电机组的可容忍范围之内，此时为了避免因校正耗时对发电量造成影响，则不执行校正操作。

步骤304、若所述第一偏航角度值的绝对值大于第一预设阈值，或者所述第一偏航角度值的绝对值与360度之间的差值的绝对值大于所述第一预设阈值，则根据所述风力发电机组中电缆的扭缆方向，从目标角度值对应的多个偏航角度值中，选择一个偏航角度值对所述机舱在当前位置的偏航角度值进行校正，其中所述目标角度值对应的多个偏航角度值包括正360度、0度和负360度。

本实施例中，第二阈值为风力发电机组能够自行校正的最大偏航角度偏差值，当凸轮系统的检测偏差超过第二阈值，则输出报警信息，提示更换或维护风力发电机组的凸轮系统。

本实施例，通过对凸轮系统的检测偏差进行判断，并在凸轮系统的检测偏差大于第一预设阈值小于第二预设阈值时，对凸轮系统的检测值进行校正，从而实现了偏航角度校正时机的智能判断，降低了校正耗时对发电量造成的影响。

图8为本发明一实施例提供的风力发电机组的偏航角度值的校正装置的结构图，该装置用于对风力发电机组的偏航角度进行校正，该风力发电机组包括机舱和凸轮系统，尤其的，该风力发电机组还包括安装在所述机舱内的电子指南装置，电子指南装置的中轴线与所述机舱的中轴线重合或在竖直方向上平行。如图8所示，该装置包括：

第一角度值获取模块11，实时获取电子指南装置检测到的第一角度值，所述第一角度值为机舱方向与电子指南装置的标定方向的夹角；

校正模块12，在所述第一角度值等于目标角度值时，根据所述风力发电机组中电缆的扭缆方向，从目标角度值对应的多个偏航角度值中，选择一个偏航角度值对所述机舱当前位置的偏航角度值进行校正。

可选的，所述校正模块12，具体用于：

在所述电缆无扭缆时，将当前位置的偏航角度值校正为0度；

在所述机舱向左偏航，且所述电缆的扭缆方向与所述机舱的偏航方向一致时，将当前位置的偏航角度值校正为正360度；

在所述机舱向右偏航，且所述电缆的扭缆方向与所述机舱的偏航方向一致时，将当前位置的偏航角度值校正为负360度。

可选的，所述装置还包括：

调整模块，在当前位置的偏航角度值不为零时，将所述凸轮系统的滑动变阻器的斜率调整为：

(x×360°)÷第一偏航角度值

其中，x为所述滑动变阻器的斜率。

本实施例提供的系统能够用于执行图5实施例所示的方法，其执行方式和有益效果类似，在这里不再赘述。

图9为本发明另一实施例提供的风力发电机组的偏航角度值的校正装置的结构图，如图9所示，在图8所示实施例的基础上，该装置还包括：

第二角度值获取模块13，获取所述电子指南装置检测到的机舱方向与电子指南装置的标定方向之间的第二角度值；

确定模块14，根据所述第二角度值与所述目标角度值之间的数值大小，确定偏航方向，并控制所述机舱沿所述偏航方向进行偏航。

本实施例提供的系统能够用于执行图6实施例所示的方法，其执行方式和有益效果类似，在这里不再赘述。

图10为本发明又一实施例提供的风力发电机组的偏航角度值的校正装置的结构图，如图10所示，在图8所示实施例的基础上，该装置还包括：

偏航角度值获取模块15，获取所述凸轮系统在当前位置检测到的第一偏航角度值；

所述校正模块12，还用于在所述第一偏航角度值的绝对值大于第一预设阈值，或者所述第一偏航角度值的绝对值与360度之间的差值的绝对值大于所述第一预设阈值时，根据所述风力发电机组中电缆的扭缆方向，从目标角度值对应的多个偏航角度值中，选择一个偏航角度值对所述机舱在当前位置的偏航角度值进行校正，其中所述目标角度值对应的多个偏航角度值包括正360度、0度和负360度；

输出模块16，在所述第一偏航角度值的绝对值大于第二预设阈值，或者所述第一偏航角度值的绝对值与360度之间的差值的绝对值大于所述第二预设阈值时，输出报警信息，其中所述第二预设阈值大于所述第一预设阈值。

本实施例提供的系统能够用于执行图7实施例所示的方法，其执行方式和有益效果类似，在这里不再赘述。

最后需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解上述实施例方法中的全部或者部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可存储于一计算机可读存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可以为磁盘、光盘、只读存储记忆体(rom)或随机存储记忆体(ram)等。

本发明实施例中的各个功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独的物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现，并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读存储介质中。上述提到的存储介质可以是只读存储器、磁盘或光盘等。

以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。