一种用于风电机组的风速间接测量方法技术

本发明专利技术公开了一种用于风电机组的风速间接测量方法；该方法通过不同的方法来获取用于计算风速的核心参数，通过有效的核心参数间接获取风速的具体数值，并可根据风速测量仪进行对比和校核；本发明专利技术的一种用于风电机组的风速测量方法解决了传统工艺采用风速测量仪单一测量的精确度不高的问题，尤其是在采用本方法的设计，有效的避免了风速测量仪在其所应用的环境中因环境而造成的影响，借助间接的方式，即利用其所受环境影响的情况不是较大的情况下，不经能够有效的提高测量数值的精确度，同时也进一步的保证风速测量仪的测量精度，能较为准确测量风速，能够在不同环境下使用，易于工程实现。工程实现。工程实现。

【技术实现步骤摘要】
一种用于风电机组的风速间接测量方法


[0001]本专利技术涉及一种用于风电机组的风速间接测量方法，属于风电机组间接测量风速方法的


技术介绍

[0002]基于目前的风电机组应用的领域当中，是将风力转化为电力的一个过程，但是在整个风电领域的应用中，基于风电机组的成本考虑，通常是将风电机组设置在风力情况较好的环境中，例如：高原，但是在其应用过程中，风电机组所处环境优势对于整个风力发电领域中要求较高，对于整个机组来说其受到的影响更大，尤其是基于风力较大的环境当中，
[0003]风力发电机组风速的测量通常采用安装于机舱尾部气象架上的风速仪来获得，但是由于风轮旋转扰流作用，对测量准确性有很大的影响。另外，风力发电机组位于野外，长期受到风沙、雨雪等天气的影响，测量精度也会逐渐降低。
[0004]针对传统的工艺，对于不同的环境尤其是更为恶劣的环境要求更高，在测量风量的过程中，对于整个装置的摆动以及整个环境的影响，采用风速测量仪将会产生更大的误差，但是，对于相关参数的设定，可利用间接的方式来实现整个风速的测量，不仅能够提高整个风速测量的精确度，同时还能够针对风速测量仪进行进一步的验证。

技术实现思路

[0005]本专利技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种用于风电机组的风速间接测量方法，该方法不仅有效的能够解决传统风速测量仪由于使用环境的影响而导致测量精度不高的问题，在风电机组的装配中，通常搭配了风速测量仪，但是结合该方法能够有效的提高风速测量的精确度，同时也有效的为设备维护和设备的监测提供有效的数据参考。
[0006]本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种用于风电机组的风速间接测量方法，包括以下步骤：
[0008]a、建立塔筒顶部倾角与塔筒顶部推力之间的数学模型；
[0009]b、在塔筒顶部安装动态倾角传感器，实时监测塔筒顶部倾角α，并获得塔筒顶部推力F
ya
；
[0010]c、依据风力发电机组气动模型和机组运行状态，建立塔筒顶部推力数学模型，实时计算塔筒顶部的气动推力F
yb
；
[0011]d、依据两个不同方法得到的塔筒顶部推力，建立风力发电机组风速计算非线性代数方程；
[0012]e、采用网格搜索数值计算法，间接获得风速测量值。
[0013]进一步的，在所述步骤a中，采用欧拉
‑
伯努力梁模型作为倾角和塔筒顶部推力之间的关系，
[0014]进一步的，倾角和塔筒顶部推力之间的关系式为：
[0015]F
ya
＝αEI
[0016]其中，F
ya
是塔筒顶部推力，α为塔筒顶部倾角，EI是抗弯刚度。
[0017]进一步的，在步骤c中，依据气动模型，风力发电机组实时运行的桨角、功率、转速，推算出塔筒顶部的气动推力。
[0018]进一步的，气动推力的计算式为：
[0019][0020]其中：F
yb
是气动推力，β是叶片桨角，ρ是空气密度，A是风轮扫风面积，U是来流风速，C
t
(λ，β)是风轮气动推力系数，分别是叶尖速比λ和叶片桨角β的函数。
[0021]进一步的，定义叶尖速比λ，并以来流风速U带入气动推力的计算式，定义叶尖速比λ即：
[0022][0023]其中：Ω是风轮转速，R是风轮半径。
[0024]进一步的，令步骤a中的塔筒顶部推力F
ya
等于步骤c中的气动推力F
yb
。
[0025]进一步的，获取到以下等式：
[0026][0027]进一步的，采用网格搜索法，获得λ的值，包括以下步骤：
[0028]S1、设λ的运行范围为[λ1，λ2]，再设求解计算精度要求为Δλ，收敛误差要求为ε
tol
；
[0029]S2、将[λ1，λ2]划分为：
[0030][λ
1 λ1+Δλ λ1+2
×
Δλ
ꢀ…ꢀ
λ1+(n
‑
1)
×
Δλ λ2]；
[0031]S3、计算每个划分点λ1+i
×
Δλ，i＝0，1，...n
‑
1和λ2的值，若：
[0032][0033]则λ＝λ1+i
×
Δλ即为解。
[0034]进一步的，再利用叶尖速比的定义，可得到测量风速，即：
[0035][0036]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0037]本专利技术的一种用于风电机组的风速测量方法解决了传统工艺采用风速测量仪单一测量的精确度不高的问题，尤其是在采用本方法的设计，有效的避免了风速测量仪在其所应用的环境中因环境而造成的影响，借助间接的方式，即利用其所受环境影响的情况不是较大的情况下，不经能够有效的提高测量数值的精确度，同时也进一步的保证风速测量仪的测量精度，能较为准确测量风速，能够在不同环境下使用，易于工程实现。
附图说明
[0038]本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
[0039]图1是本专利技术的结构示意图。
[0040]图2是本专利技术流程结构示意图。
具体实施方式
[0041]本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0042]本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
[0043]实施例
[0044]一种用于风电机组的风速间接测量方法，如图1和图2所示，包括以下步骤：
[0045]a、建立塔筒顶部倾角与塔筒顶部推力之间的数学模型；
[0046]b、在塔筒顶部安装动态倾角传感器，实时监测塔筒顶部倾角α，并获得塔筒顶部推力F
ya
；
[0047]c、依据风力发电机组气动模型和机组运行状态，建立塔筒顶部推力数学模型，实时计算塔筒顶部的气动推力F
yb
；
[0048]d、依据两个不同方法得到的塔筒顶部推力，建立风力发电机组风速计算非线性代数方程；
[0049]e、采用网格搜索数值计算法，间接获得风速测量值。
[0050]本实施例中，在风电机组的装配环境中，通常是设置在风力和风资源较好的地方，例如高原或者是空旷的地方，但是在这些环境的情况下，通常昼夜温差大，尤其是在夜晚，风速测量仪通常所处环境都是零下的温度，容易造成结冰等各种复杂恶劣的情况，基于环境的因素，风速测量仪会受到更多的影响，更是会导致整个设备的测量精度大量降低，但是在设备的维护以及设备的环境监测是十分重要的，尤其是设备的维护，风力过大会导致整个塔筒结构摆动幅度大，对人员的安全十分不利。因此，基于风速测量仪监测精度的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于风电机组的风速间接测量方法，其特征在于：包括以下步骤：a、建立塔筒顶部倾角与塔筒顶部推力之间的数学模型；b、在塔筒顶部安装动态倾角传感器，实时监测塔筒顶部倾角α，并获得塔筒顶部推力F
ya
；c、依据风力发电机组气动模型和机组运行状态，建立塔筒顶部推力数学模型，实时计算塔筒顶部的气动推力F
yb
；d、依据两个不同方法得到的塔筒顶部推力，建立风力发电机组风速计算非线性代数方程；e、采用网格搜索数值计算法，间接获得风速测量值。2.如权利要求1所述的一种用于风电机组的风速间接测量方法，其特征在于：在所述步骤a中，采用欧拉
‑
伯努力梁模型作为倾角和塔筒顶部推力之间的关系，3.如权利要求2所述的一种用于风电机组的风速间接测量方法，其特征在于：倾角和塔筒顶部推力之间的关系式为：F
ya
＝αEI其中，F
ya
是塔筒顶部推力，α为塔筒顶部倾角，EI是抗弯刚度。4.如权利要求3所述的一种用于风电机组的风速间接测量方法，其特征在于：在步骤c中，依据气动模型，风力发电机组实时运行的桨角、功率、转速，推算出塔筒顶部的气动推力。5.如权利要求4所述的一种用于风电机组的风速间接测量方法，其特征在于：气动推力的计算式为：其中：F
yb
是气动推力，β是叶片桨角，ρ是空气密度，A是风轮扫风面积，U是来流风速,C
t
(λ...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰杰，林淑，王其君，赵伟，姚森，
申请(专利权)人：东方电气风电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：