一种基于可变桨距风机的桨距动态控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及可变桨距风机技术领域，揭露了一种基于可变桨距风机的桨距动态控制方法及装置，包括：实时检测所述可变桨距风机在受到风力时的风机扇叶的前后风力速度，得到第一风速和第二风速，计算所述可变桨距风机的实际风能；计算所述可变桨距风机的有效功率，计算所述可变桨距风机对应的平滑功率；分析风机转速和风机桨距对应的线性关系，得到第一线性关系，分析风机功率和风机转速的线性关系，得到第二线性关系，确定所述风机功率和所述风机桨距的转换关系；利用所述动态桨距调节器计算所述可变桨距风机的调节桨距值，执行所述可变桨距风机的桨距动态调节，得到调节结果。本发明专利技术在于提高基于可变桨距风机的桨距控制的准确性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于可变桨距风机的桨距动态控制方法及装置


[0001]本专利技术涉及可变桨距风机
，尤其涉及一种基于可变桨距风机的桨距动态控制方法及装置。

技术介绍

[0002]可变桨距风机是一种风能发电机组，目前广泛应用于风力发电行业，其特点是可以调整桨叶的桨距和桨叶角度，以提高系统性能和适应不同的风速条件，可变桨距风机在使用的过程中，为了使可变桨距风机的风能采集和风能利用率达到最大化，通过对可变桨距风机的桨距进行调节，从而解决上述出现的问题。
[0003]但是现有的可变桨距风机的桨距调节方法主要是通过在风机轮毂上安装控制系统使风力机的叶片借助控制系统和动力系统来改变桨距离的大小来改变叶片的气动性能的一种方法，该方法是以静态参数为目标进行控制，然而这种方法没有考虑到可变桨距风机在实际应用中桨距与其他参数的对应关系，从而使得风机桨距的控制不够精准，进而导致可变桨距风机的利用率以及风能采集的效率下降，因此需要一种能够提高基于可变桨距风机的桨距控制的准确性的方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种基于可变桨距风机的桨距动态控制方法及装置，其主要目的在于提高基于可变桨距风机的桨距控制的准确性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供的一种基于可变桨距风机的桨距动态控制方法，包括：
[0006]采集可变桨距风机的风机参数，并实时检测所述可变桨距风机在受到风力时的风机扇叶的前后风力速度，得到第一风速和第二风速，结合所述第一风速、所述第二风速以及所述风机参数，计算所述可变桨距风机的实际风能；
[0007]根据所述实际风能，计算所述可变桨距风机的有效功率，根据所述第一风速和所述第二风速，计算所述可变桨距风机对应的平滑功率，其中，所述根据所述第一风速和所述第二风速，计算所述可变桨距风机对应的平滑功率，包括：
[0008]通过下述公式计算所述第一风速和所述第二风速的平均风速：
[0009][0010]其中，表示第一风速和第二风速的平均风速，t1表示第一风速和第二风速对应的测量起始时间，tn表示第一风速和第二风速对应的测量结束时间，B1(t1)表示第一风速在t1时刻对应的数值，B2(t1)表示第二风速在t1时刻对应的数值，β表示测量时间间隔，表示t1时刻到tn时刻第一风速和第二风速对应的积分；
[0011]根据所述平均风速，计算所述第一风速和所述第二风速的风速方差；
[0012]结合所述平均风速和所述风速方差，计算所述可变桨距风机对应的平滑功率；
[0013]调度所述可变桨距风机的历史发电数据，其中，所述历史发电数据包括风机转速数据、风机桨距参数以及风机功率数据，根据所述风机转速数据和所述风机桨距参数，分析风机转速和风机桨距对应的线性关系，得到第一线性关系，根据所述风机功率数据和所述风机转速数据，分析风机功率和风机转速的线性关系，得到第二线性关系，根据所述第一线性关系和所述第二线性关系，确定所述风机功率和所述风机桨距的转换关系；
[0014]构建所述可变桨距风机的动态桨距调节器，结合所述平滑功率、所述有效功率以及所述转换关系，利用所述动态桨距调节器计算所述可变桨距风机的调节桨距值，根据所述调节桨距值，执行所述可变桨距风机的桨距动态调节，得到调节结果。
[0015]可选地，所述结合所述第一风速、所述第二风速以及所述风机参数，计算所述可变桨距风机的实际风能，包括：
[0016]采集所述可变桨距风机所处的空气环境参数，根据所述空气环境参数，计算空气环境对应的空气密度；
[0017]根据所述空气密度、所述第一风速以及所述第二风速，通过下述公式计算所述可变桨距风机的风能最大值：
[0018][0019]其中，D表示可变桨距风机对应的风能利用系数，A
t
表示单位时间内风机扇叶所吸收的风能，A表示风能最大值；
[0020]根据所述风能最大值，计算所述可变桨距风机对应的风能利用系数；
[0021]结合所述风能利用系数、所述第一风速以及所述空气密度，计算所述可变桨距风机的实际风能。
[0022]可选地，所述根据所述空气密度、所述第一风速以及所述第二风速，计算所述可变桨距风机的风能最大值，包括：
[0023]通过下述公式计算所述可变桨距风机的风能最大值：
[0024][0025]其中，A表示可变桨距风机的风能最大值，ρ表示空气密度，bv表示单位时间内流过风机扇叶截面的空气的质量，B1表示第一风速，B2表示第二风速。
[0026]可选地，所述结合所述风能利用系数、所述第一风速以及所述空气密度，计算所述可变桨距风机的实际风能，包括：
[0027]通过下述公式计算所述可变桨距风机的实际风能：
[0028][0029]其中，A
实
表示可变桨距风机的实际风能，ρ表示空气密度，D表示风能利用系数，B1表示第一风速。
[0030]可选地，所述根据所述实际风能，计算所述可变桨距风机的有效功率，包括：
[0031]查询所述可变桨距风机对应的风机材质，根据预设的材质风阻系数表，确定所述风机材质对应的风阻系数；
[0032]根据所述风阻系数，计算所述可变桨距风机的风机扇叶的风阻能耗；
[0033]计算所述实际风能和所述风阻能耗的能量差值，将所述能量差值作为所述可变桨距风机的有效功率。
[0034]可选地，所述结合所述平均风速和所述风速方差，计算所述可变桨距风机对应的平滑功率，包括：
[0035]通过下述公式计算所述可变桨距风机对应的平滑功率：
[0036][0037]其中，A
平
表示可变桨距风机对应的平滑功率，ρ
a
表示表示平均空气密度，D
max
表示风能最大利用系数，表示平均速度，B
θ
表示风速方差。
[0038]可选地，所述根据所述风机转速数据和所述风机桨距参数，分析风机转速和风机桨距对应的线性关系，得到第一线性关系，包括：
[0039]分别提取所述风机转速数据和所述风机桨距参数中的数值，得到转速数值和桨距数值，识别所述转速数值和所述桨距数值对应的数值类别，得到第一数值类别和第二数值类别；
[0040]确定所述转速数值和所述桨距数值对应的关联参数，得到转速关联参数和桨距关联参数，根据所述转速数值、所述第一数值类别以及所述转速关联参数，构建所述风机转速数据对应的转速数据散点图；
[0041]根据所述桨距数值、所述第二数值类别以及所述桨距关联参数，构建所述风机桨距参数对应的桨距参数散点图；
[0042]分别对所述转速数据散点图和所述桨距参数散点图进行拟合处理，得到转速数据曲线图和桨距参数曲线图；
[0043]计算所述风机转速数据中每个数据对应的数据密度，得到转速数据密度值；
[0044]计算所述风机桨距参数中每个参数对应的参数密度，得到桨距参数密度值；
[0045]根据所述转速数据密度值，在所述转速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于可变桨距风机的桨距动态控制方法，其特征在于，所述方法包括：采集可变桨距风机的风机参数，并实时检测所述可变桨距风机在受到风力时的风机扇叶的前后风力速度，得到第一风速和第二风速，结合所述第一风速、所述第二风速以及所述风机参数，计算所述可变桨距风机的实际风能；根据所述实际风能，计算所述可变桨距风机的有效功率，根据所述第一风速和所述第二风速，计算所述可变桨距风机对应的平滑功率，其中，所述根据所述第一风速和所述第二风速，计算所述可变桨距风机对应的平滑功率，包括：通过下述公式计算所述第一风速和所述第二风速的平均风速：其中，表示第一风速和第二风速的平均风速，t1表示第一风速和第二风速对应的测量起始时间，tn表示第一风速和第二风速对应的测量结束时间，B1(t1)表示第一风速在t1时刻对应的数值，B2(t1)表示第二风速在t1时刻对应的数值，β表示测量时间间隔，表示t1时刻到tn时刻第一风速和第二风速对应的积分；根据所述平均风速，计算所述第一风速和所述第二风速的风速方差；结合所述平均风速和所述风速方差，计算所述可变桨距风机对应的平滑功率；调度所述可变桨距风机的历史发电数据，其中，所述历史发电数据包括风机转速数据、风机桨距参数以及风机功率数据，根据所述风机转速数据和所述风机桨距参数，分析风机转速和风机桨距对应的线性关系，得到第一线性关系，根据所述风机功率数据和所述风机转速数据，分析风机功率和风机转速的线性关系，得到第二线性关系，根据所述第一线性关系和所述第二线性关系，确定所述风机功率和所述风机桨距的转换关系；构建所述可变桨距风机的动态桨距调节器，结合所述平滑功率、所述有效功率以及所述转换关系，利用所述动态桨距调节器计算所述可变桨距风机的调节桨距值，根据所述调节桨距值，执行所述可变桨距风机的桨距动态调节，得到调节结果。2.如权利要求1所述的一种基于可变桨距风机的桨距动态控制方法，其特征在于，所述结合所述第一风速、所述第二风速以及所述风机参数，计算所述可变桨距风机的实际风能，包括：采集所述可变桨距风机所处的空气环境参数，根据所述空气环境参数，计算空气环境对应的空气密度；根据所述空气密度、所述第一风速以及所述第二风速，通过下述公式计算所述可变桨距风机的风能最大值：其中，D表示可变桨距风机对应的风能利用系数，A
t
表示单位时间内风机扇叶所吸收的风能，A表示风能最大值；根据所述风能最大值，计算所述可变桨距风机对应的风能利用系数；
结合所述风能利用系数、所述第一风速以及所述空气密度，计算所述可变桨距风机的实际风能。3.如权利要求2所述的一种基于可变桨距风机的桨距动态控制方法，其特征在于，所述根据所述空气密度、所述第一风速以及所述第二风速，计算所述可变桨距风机的风能最大值，包括：通过下述公式计算所述可变桨距风机的风能最大值：其中，A表示可变桨距风机的风能最大值，ρ表示空气密度，bv表示单位时间内流过风机扇叶截面的空气的质量，B1表示第一风速，B2表示第二风速。4.如权利要求2所述的一种基于可变桨距风机的桨距动态控制方法，其特征在于，所述结合所述风能利用系数、所述第一风速以及所述空气密度，计算所述可变桨距风机的实际风能，包括：通过下述公式计算所述可变桨距风机的实际风能：其中，A
实
表示可变桨距风机的实际风能，ρ表示空气密度，D表示风能利用系数，B1表示第一风速。5.如权利要求1所述的一种基于可变桨距风机的桨距动态控制方法，其特征在于，所述根据所述实际风能，计算所述可变桨距风机的有效功率，包括：查询所述可变桨距风机对应的风机材质，根据预设的材质风阻系数表，确定所述风机材质对应的风阻系数；根据所述风阻系数，计算所述可变桨距风机的风机扇叶的风阻能耗；计算所述实际风能和所述风阻能耗的能量差值，将所述能量差值作为所述可变桨距风机的有效功率。6.如权利要求1所述的一种基于可变桨距风机的桨距动态控制方法，其特征在于，所述结合所述平均风速和所述风速方差，计算所述可变桨距风机对应的平滑功率，包括：通过下述公式计算所述可变桨距风机对应的平滑功率：其中，A
平
表示可变桨距风机对应的平滑功率，ρ
a
表示表示平均空气密度，D
max
表示风能最大利用系数，表示平均速度，B
θ
表示风速方差。7.如权利要求1所述的一种基于可变桨距风机的桨距动态控制方法，其特征在于，所述根据所述风机转速数据和所述风机桨距参数，分析风机转速和风机桨距对应的线性关系，得到第一线性关系，包括：分别提取所述风机转速数据和所述风机桨距参数中的数值，得到转速数值...

【专利技术属性】
技术研发人员：高秉文，唐德锋，李熙，熊菲，袁旭，涂健，高成源，陈小国，李伟，谢磊，崔兴凯，
申请(专利权)人：中国三峡新能源集团股份有限公司四川分公司，
类型：发明
国别省市：