风力发电机组的偏航控制方法及其系统及风力发电机组技术方案

本申请提供一种风力发电机组的偏航控制方法及其系统及风力发电机组。其中，风力发电机组包括风轮和发电机，发电机产生的扭矩的方向与风力发电机组的偏航方向一致。该风力发电机组的偏航控制方法包括：获取风力发电机组当前的机舱角度及来流风当前的风向角度；在机舱角度超过风向角度预定阈值时，则判定风力发电机组需要进行偏航；确定风力发电机组所需的偏航角度；基于所需的偏航角度来控制风轮产生的风轮扭矩与发电机产生的发电机扭矩之间产生不平衡；以及控制解锁风力发电机组中的偏航机械刹车，以通过风轮扭矩与发电机扭矩之间的不平衡来执行风力发电机组的偏航。从而可以省去偏航驱动电机，大大降低成本。大大降低成本。大大降低成本。

【技术实现步骤摘要】
风力发电机组的偏航控制方法及其系统及风力发电机组


[0001]本申请实施例涉及风力发电
，尤其涉及一种风力发电机组的偏航控制方法及其系统及风力发电机组。

技术介绍

[0002]随着煤炭、石油等能源的逐渐枯竭，人类越来越重视可再生能源的利用。风能作为一种清洁的可再生能源越来越受到世界各国的重视。伴随着风电技术的不断发展，风力发电机组在电力系统中的应用日益增加。风力发电机组是将风能转化为电能的大型设备，通常设置于风能资源丰富的地区。
[0003]风力发电机组包括偏航系统。偏航系统即对风装置，安装在风力发电机组的机舱上部，其作用在于：当风速的方向发生变化时，能够快速平稳地对准风向，以便风轮能获得最大的风能。在完成对风后,提供必要的锁紧力矩，以保障风力发电机组在完成对风动作后能够安全稳定地运行。现有的偏航系统基本是通过偏航驱动电机来驱动机舱偏转。然而，偏航驱动电机的成本较昂贵。

技术实现思路

[0004]本申请实施例的目的在于提供一种风力发电机组的偏航控制方法及其系统及风力发电机组，无需独立偏航驱动电机即可实现风力发电机组的偏航。
[0005]本申请实施例的一个方面提供一种风力发电机组的偏航控制方法，其中，所述风力发电机组包括风轮和发电机，所述发电机产生的扭矩的方向与所述风力发电机组的偏航方向一致。所述偏航控制方法包括：获取风力发电机组当前的机舱角度及来流风当前的风向角度；在所述机舱角度超过所述风向角度预定阈值时，则判定所述风力发电机组需要进行偏航；确定所述风力发电机组所需的偏航角度；基于所述所需的偏航角度来控制所述风轮产生的风轮扭矩与所述发电机产生的发电机扭矩之间产生不平衡；以及控制解锁所述风力发电机组中
[0006]的偏航机械刹车，以通过所述风轮扭矩与所述发电机扭矩之间的所述不平衡来5执行所述风力发电机组的偏航。
[0007]本申请实施例的另一个方面还提供一种风力发电机组的偏航控制系统，其包括一个或多个处理器，用于实现如上所述的风力发电机组的偏航控制方法。
[0008]本申请实施例的又一个方面还提供一种风力发电机组。所述风力发电机组包括如上所述的风力发电机组的偏航控制系统。
[0009]0本申请一个或多个实施例的风力发电机组的偏航控制方法及其系统及风力发电机组通过将发电机产生的扭矩设置成与风力发电机组的偏航方向一致，从而可以利用风轮产生的风轮扭矩与发电机产生的发电机扭矩之间的不平衡来推动风力发电机组的机舱发生偏转，实现风力发电机组的偏航，因此，可以省去偏航驱动电机，能够大大降低成本。
5附图说明
[0010]图1为本申请一个实施例的风力发电机组的立体示意图。
[0011]图2为本申请一个实施例的风力发电机组的剖视示意图。
[0012]图3为图2所示的风力发电机组的俯视图。
[0013]图4为本申请一个实施例的风力发电机组的偏航控制方法的流程图。
[0014]0图5为本申请一个实施例的基于不平衡扭矩差来控制调整发电机扭矩和/或风轮扭矩以产生风力发电机组的偏航扭矩的具体步骤。
[0015]图6为本申请另一个实施例的基于不平衡扭矩差来控制调整发电机扭矩和/
[0016]或风轮扭矩以产生风力发电机组的偏航扭矩的具体步骤。
[0017]图7为本申请一个实施例的风力发电机组的偏航控制系统的示意性框图。
具体实施方式
[0018]这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施例并不代表与本申请相一致的所有实施例。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置的例子。
[0019]在本申请实施例使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
[0020]本申请实施例提供了一种风力发电机组100。图1揭示了本申请一个实施例的风力发电机组100的立体示意图。如图1所示，风力发电机组100包括风轮110、机舱120及塔筒130。风轮110具有多个叶片，例如通常为三个叶片。机舱120安装在塔筒130的顶端，风轮110安装在机舱120的一端。
[0021]图2揭示了本申请一个实施例的风力发电机组100的剖视示意图。如图2所示，本申请实施例的风力发电机组100还包括发电机140及驱动链150。发电机140包括转子141及定子，其中，定子由塔筒130的一部分构成。在一些实施例中，塔筒130的上端部构成定子，转子141可转动地安装在塔筒130的上端部。发电机140的旋转轴线与塔筒130的中轴线重合。风轮110可以通过驱动链150传动连接至发电机140的转子141。驱动链150包括主轴151及转向传动机构。风轮110安装于主轴151的一端，风轮110的旋转轴线与塔筒130的中轴线呈一定
角度，转向传动机构可以用来将主轴151的旋转方向变换至发电机140的转子141的旋转方向。
[0022]在一些实施例中，本申请的风力发电机组100的转向传动机构可以包括相互啮合的锥齿轮对152，其中，通过锥齿轮对152可以将风轮110产生的风轮扭矩M2的方向变换到与发电机140产生的发电机扭矩M1的方向相一致。锥齿轮例如可以为螺旋锥齿轮。本申请可以通过锥齿轮对152来转换扭矩方向。锥齿轮通常用于交角90度左右的两轴之间的传动。在本申请实施例中，将锥齿轮对152运用于风力发电机组100中，则可以将风轮110产生的风轮扭矩M2的方向转化为与发电机140产生的发电机扭矩M1的方向相一致。而且，锥齿轮(尤其是螺旋锥齿轮)能高效传递扭矩，并能够适应驱动链150变形。
[0023]在一些实施例中，锥齿轮对152设置于主轴151与发电机140的转子141之间。锥齿轮对152可以提供一定的变速比以使得风轮本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组的偏航控制方法，所述风力发电机组包括风轮和发电机，其特征在于：所述发电机产生的扭矩的方向与所述风力发电机组的偏航方向一致，所述偏航控制方法包括：获取风力发电机组当前的机舱角度及来流风当前的风向角度；在所述机舱角度超过所述风向角度预定阈值时，则判定所述风力发电机组需要进行偏航；确定所述风力发电机组所需的偏航角度；基于所述所需的偏航角度来控制所述风轮产生的风轮扭矩与所述发电机产生的发电机扭矩之间产生不平衡；以及控制解锁所述风力发电机组中的偏航机械刹车，以通过所述风轮扭矩与所述发电机扭矩之间的所述不平衡来执行所述风力发电机组的偏航。2.如权利要求1所述的偏航控制方法，其特征在于：所述基于所述所需的偏航角度来控制所述风轮产生的风轮扭矩与所述发电机产生的发电机扭矩之间产生不平衡包括：基于所述所需的偏航角度来确定所述风轮扭矩与所述发电机扭矩之间需要产生的不平衡扭矩差；及基于所述不平衡扭矩差来控制调整所述发电机扭矩和/或所述风轮扭矩以产生所述风力发电机组的偏航扭矩。3.如权利要求2所述的偏航控制方法，其特征在于：所述基于所述不平衡扭矩差来控制调整所述发电机扭矩和/或所述风轮扭矩以产生所述风力发电机组的偏航扭矩包括：控制当前风轮扭矩保持在预定阈值范围内；及基于所述不平衡扭矩差来控制调整所述发电机扭矩以产生所述偏航扭矩。4.如权利要求3所述的偏航控制方法，其特征在于：所述控制当前风轮扭矩保持在预定阈值范围内包括：控制保持所述风力发电机组的当前变桨角度来启动所述风轮的气动刹车，以使所述风轮的转速基本恒定。5.如权利要求3所述的偏航控制方法，其特征在于：所述风力发电机组还包括用于对所述发电机进行控制的变流器，所述基于所述不平衡扭矩差来控制调整所述发电机扭矩以产生所述偏航扭矩包括：获取当前发电机扭矩；基于所述不平衡扭矩差及所述当前发电机扭矩来确定所述发电机待调整后的发电机扭矩；基于所述待调整后的发电机扭矩来控制调整所述变流器的控制参数；及通过调整所述变流器的控制参数来控制调整所述发电机扭矩以产生所述偏航扭矩。6.如权利要求2所述的偏航控制方法，其特征在于：所述基于所述不平衡扭矩...

【专利技术属性】
技术研发人员：王江乔，
申请(专利权)人：上海电气风电集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：