风向标容错控制方法、装置、控制器及风力发电机组制造方法及图纸

本申请实施例提供了一种风向标容错控制方法、装置、控制器及风力发电机组，该方法包括：获取垂直于风力发电机组的叶轮面的等效风速和风力发电机组的瞬时风速；根据等效风速和瞬时风速确定风向偏差估计值；在检测到风向标发生故障时，根据风向偏差估计值判断是否满足预设的偏航条件；在确定满足偏航条件时，控制风力发电机组的机舱偏航。通过本申请实施例的方案，能够在风向标发生故障时，也无需对风力发电机组进行停机，与现有技术相比，能够有效提高风力发电机组的发电量，更好的满足了实际应用需求。

Fault Tolerant Control Method, Device, Controller and Wind Turbine

The embodiment of this application provides a fault-tolerant control method, device, controller and wind turbine for wind vane. The method includes: obtaining the equivalent wind speed perpendicular to the impeller surface of the wind turbine and the instantaneous wind speed of the wind turbine; determining the estimated value of wind direction deviation based on the equivalent wind speed and instantaneous wind speed; and estimating the wind direction deviation based on the wind direction deviation when the wind vane fault is detected. The value judges whether the preset yaw condition is satisfied or not; when the yaw condition is satisfied, the cabin yaw of the wind turbine is controlled. The scheme of the embodiment of the present application can effectively increase the power generation of the wind turbine and better meet the practical application requirements when the wind vane fails and the wind turbine does not need to be shut down, compared with the existing technology.

【技术实现步骤摘要】
风向标容错控制方法、装置、控制器及风力发电机组
本申请涉及风力发电
，具体而言，本申请涉及一种风向标容错控制方法、装置、控制器及风力发电机组。
技术介绍
随着风力发电机控制技术的日益成熟，风力发电的研究方向已经向着节能增功等精细化方向发展。其中，风力发电机组故障容错技术已经成为了增加风力发电机有效工作小时数的重要手段之一。风力发电机组的风向标故障目前是较为突出的一类故障。该故障出现的频次较高，且一旦发生就需要进行停机处理，对风力发电机组的发电量造成较大影响。目前，当风向标出现故障时，并没有相应的手段进行容错。
技术实现思路
本申请针对现有方式的缺点，提出一种风向标容错控制方法、装置、控制器及风力发电机组，用以解决现有技术中由于风向标发生故障而导致的需要对风力发电机组进行停机处理的问题。第一方面，本申请实施例提供了一种风向标容错控制方法，该方法包括：获取垂直于风力发电机组的叶轮面的等效风速和风力发电机组的瞬时风速；根据等效风速和瞬时风速确定风向偏差估计值；在检测到风向标发生故障时，根据风向偏差估计值判断是否满足预设的偏航条件；在确定满足偏航条件时，控制风力发电机组的机舱偏航。第二方面，本申请实施例提供了一种风向标容错控制装置，该装置包括：参数获取模块，用于垂直于风力发电机组的叶轮面的等效风速和风力发电机组的瞬时风速；风向估计模块，用于根据等效风速和瞬时风速确定风向偏差估计值；偏航控制模块，用于在检测到风向标发生故障时，根据风向偏差估计值判断是否满足预设的偏航条件；在确定满足偏航条件时，控制风力发电机组的机舱偏航。第三方面，本申请实施例提供了一种控制器，该控制器执行存储的计算机程序，以实现本申请实施例第一方面提供的风向标容错控制方法。第四方面，本申请实施例提供了一种风力发电机组，该风力发电机组包括本申请实施例第三方面提供的控制器。第五方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，该存储介质中存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本申请实施例第一方面提供的风向标容错控制方法。本申请实施例提供的技术方案，至少具有如下有益效果：本申请实施例提供的风向标容错控制方法、装置、控制器及风力发电机组，提供一种风向标故障冗余处理方案，该方案能够在风向标发生故障时，能够根据基于风力发电机组的瞬时风速和垂直于风力发电机组的叶轮面的等效风速确定的风向偏差估计值，进行对风力发电机组的机舱偏航的控制，而无需对风力发电机组进行停机，与现有技术相比，由于在风向标故障时无需进行停机，因此，能够有效提高风力发电机组的发电量，更好的满足了实际应用需求。本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。附图说明本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为本申请实施例提供的一种风向标容错控制方法的流程示意图；图2为本申请实施例提供的一种根据等效风速和瞬时风速确定风向偏差估计值的原理示意图；图3为本申请实施例提供的一种获取直于风力发电机组的叶轮面的等效风速的方法的流程示意图；图4为本申请实施例提供的一种根据风向偏差估计值判断是否满足预设的偏航条件的方法的流程示意图；图5为本申请实施例提供的一种控制风力发电机组的机舱偏航的方法的流程示意图；图6示出了本申请一示例中提供的一种控制风力发电机组的机舱偏航的方法的流程示意图；图7示出了本申请一示例中一种采用本申请实施例的方法的风向偏差的控制效果示意图；图8为本申请实施例提供的一种风向标容错控制装置的结构框架示意图。具体实施方式下面详细描述本申请，本申请实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。首先对本申请涉及的几个名词进行介绍和解释：垂直于风力发电机组的叶轮面的等效风速：实际风速包含两个自由度，即水平方向和垂直方向(这两个方向是相对于地面而言的)，其中，垂直于风力发电机组的叶轮面的等效风速指的是在水平方向风速中正对风力发电机组的叶轮平面的风速分量。风向偏差：是指实际风速的水平方向的风向与机组机舱正向方向(也就是等效风速的风向)的偏差角度。复合观测：这里的观测指控制理论中的状态观测概念，即根据系统的外部变量(输入变量和输出变量)的实测值得出状态变量估计值的一类动态系统。因此，复合观测是指利用多种状态观测器，或者状态观测器与运算逻辑结合的一种获得变量估计值的方法。下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。图1示出了本申请实施例提供的一种风向标容错控制方法的流程示意图，如图1中所示，该方法可以包括以下步骤：步骤S110：获取垂直于风力发电机组的叶轮面的等效风速和风力发电机组的瞬时风速。其中，获取垂直于风力发电机组的叶轮面的等效风速的方案有多种，在实际应用中，可以根据实际需求选择其中任一种。例如，可以借助外部测量设备测量得到，再例如，一些风力发电机组的叶片疲劳检测设备也可以获得该等效风速。而风力发电机组的瞬时风速可以通过风力发电机组的风速仪测量得到。步骤S120：根据等效风速和瞬时风速确定风向偏差估计值。由前文的描述可知，风向偏差即实际风速(即瞬时风速)的水平方向的风向与等效风速的风向)的偏差角度，因此，可以根据等效风速和瞬时风速计算得到风向偏差估计值。具体的，图2中示出了本申请实施例中提供的一种根据等效风速和瞬时风速确定风向偏差估计值的原理示意图，如图2中所示，V0代表风速仪测量的瞬时风速，Vp代表垂直于风力发电机组的叶轮面的等效风速，由图中可以看出，瞬时风速V0可以分解成垂直于风力发电机组的叶轮面的等效风速Vp和平行于风力发电机组的叶轮面的风速V1，因此，风向偏差估计值可以通过以下公式计算得到：θE＝arccos(e)其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风向标容错控制方法，其特征在于，包括：获取垂直于风力发电机组的叶轮面的等效风速和风力发电机组的瞬时风速；根据所述等效风速和所述瞬时风速确定风向偏差估计值；在检测到风向标发生故障时，根据所述风向偏差估计值判断是否满足预设的偏航条件；在确定满足所述偏航条件时，控制所述风力发电机组的机舱偏航。

【技术特征摘要】
1.一种风向标容错控制方法，其特征在于，包括：获取垂直于风力发电机组的叶轮面的等效风速和风力发电机组的瞬时风速；根据所述等效风速和所述瞬时风速确定风向偏差估计值；在检测到风向标发生故障时，根据所述风向偏差估计值判断是否满足预设的偏航条件；在确定满足所述偏航条件时，控制所述风力发电机组的机舱偏航。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取风力发电机组的等效风速，包括：获取所述风力发电机组的运行参数；根据所述风力发电机组的运行参数，确定所述等效风速。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述风向偏差估计值判断是否满足预设的偏航条件，包括：对所述风向偏差估计值进行滤波处理，判断滤波处理后的所述风向偏差估计值是否大于预设的偏差阈值、且大于所述偏差阈值的持续时间是否大于预设的时间阈值；若滤波处理后的所述风向偏差估计值大于预设的偏差阈值、且大于所述偏差阈值的持续时间大于预设的时间阈值，则确定满足所述偏航条件。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述控制所述风力发电机组的机舱偏航，包括：控制所述机舱按照预设的偏航角度和偏航方向进行至少一次偏航，直至偏航后的风向偏差估计值达到预设的停止偏航条件。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述控制所述机舱按照预设的偏航角度和偏航方向进行至少一次偏航，直至偏航后的风向偏差估计值达到预设的停止偏航条件，包括：控制所述机舱按照预设的第一方向和第一角度进行第一次偏航，并确定第一次偏航后的所述风向偏差估计值；判断第一次偏航后的所述风向偏差估计值是否小于第一次偏航前的所述风向偏差估计值；在确定第一次偏航后的所述风向偏差估计值小于第一次偏航前的所述风向偏差估计值时，控制所述机舱按照所述第一方向和所述第一角度继续进行至少一次偏航，直至偏航后的风向偏差估计值大于或等于最后一次偏航前的所述风向偏差估计值。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述控制所述机舱按照预设的偏航角度和偏航方向进行至少一次偏航，直至偏航后的风向偏差估计值达到预设的停止偏航条件，还包括：在确定第一次偏航后的所述风向偏差估计值大...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘忠朋，
申请(专利权)人：北京金风科创风电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11