預測風速風向的智能控制系統及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于風力發電機技術領域，特別是涉及一種預測風速風向的智能控制系統及其控制方法。
【背景技術】
[0002]風電行業作為可再生能源，越來越受到重視，大家對風電行業要求也越來越高，隨著行業的發展，風電行業未來將會進入到“智能風機”的時代，能夠根據風況的變化最大限度的捕捉風能，減小動態載；這就要求每天風機都配有能夠及時準確獲取風速和風向信息的設備。
[0003]目前行業中多數采用位于機艙尾部的機械式風速儀、風向標或者超聲波風速風向儀進行風速和風向的采集，由于葉片的尾流等影響，測量到的風速和風向是不準確的，風速和風向不能準確的控制機組的偏航及載荷；本發明能夠在風還沒到達葉片之前就能再頂部準確地測定風向與風速，根據測量的數據，可以控制機組根據風況提前調整風機狀態，這樣必然能帶來發電量的提升，同時減少風機部件的磨損。
【發明內容】
[0004]針對上述存在的技術問題，本發明提供一種預測風速風向的智能控制系統及其控制方法。
[0005]本發明的目的是通過以下技術方案來實現的:
[0006]一種預測風速風向的智能控制系統，包括至少一個測風傳感器I和智能控制器，所述智能控制器置于機艙內，測風傳感器I置于機艙外靠近葉片端，智能控制器分別連接風力機組的主控制器和原有測風傳感器II。
[0007]進一步地，所述測風傳感器I為激光測風傳感器。
[0008]進一步地，所述智能控制器包括電源模塊、控制器和通信模塊，接收原有測風傳感器II的風速和風向傳感器信號，同時將測風傳感器I傳輸來的信號轉變為與原有測風傳感器II相同的通信協議，接收到測風傳感器I和原有測風傳感器II發出的數據信號，并將其傳輸到風機的主控制器。
[0009]進一步地，在所述機艙內還設置有3G/4G模塊，所述3G/4G模塊分別連接測風傳感器I和智能控制器。
[0010]所述預測風速風向的智能控制系統的控制方法，包括如下步驟:
[0011](I)測風傳感器I和原有測風傳感器II分別測量數據，包括風向、風速數據；
[0012](2)測風傳感器I測得的數據輸送至智能控制器，由智能控制器判斷測量得到的數據是否有效？
[0013](3)如果測風傳感器I測得的數據無效，則使用原有測風傳感器II測得的風速、風向數據，由主控制器控制變槳系統和偏航系統動作；如果測風傳感器I測得的數據有效，則由智能控制器直接控制變槳系統和偏航系統動作。
[0014]進一步地，所述第(2)步驟中智能控制器判斷測量得到的數據是否有效的判斷方法為:根據測風傳感器I的測量范圍，如果測風傳感器I測得數據超出其量程，則數據無效。
[0015]進一步地，所述第(2)步驟中智能控制器判斷測量得到的數據是否有效的判斷方法為:將測風傳感器I實時測量的數據與其上一次測量采集的數據進行對比，如果實時測量的新數據變化率超過上一次測量數據的200%，則數據無效。
[0016]進一步地，所述第(2)步驟中智能控制器判斷測量得到的數據是否有效的判斷方法為:如果測風傳感器I測得的數據與原有測風傳感器II測得的數據偏差大余2倍，再根據上述的判斷方法進行判斷，如果不存在上述情況，認定測風傳感器I的數據無效；否則判斷原有測風傳感器II無效。
[0017]本發明的有益效果為:
[0018]本發明能夠通過超前測量風速和風向信號，能夠有效的控制機組出現超速情況，優化偏航系統，提高風能的利用率和降低載荷，同時能夠遠程訪問和控制該系統裝置，大大提尚效率。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明的結構示意圖。
[0020]圖2為本發明控制系統框圖。
[0021]圖3為本發明控制流程圖。
[0022]圖中:1.輪轂，2.葉片，3.測風傳感器I ,4.3G/4G模塊，5.智能控制器，6.測風傳感器II，7.主控制器，8.機艙，9.塔筒。
【具體實施方式】
[0023]下面通過實施例和附圖對本發明作進一步詳述。
[0024]實施例:如圖1所示，本發明一種預測風速風向的智能控制系統，包括至少一個測風傳感器I 3和智能控制器5，所述智能控制器5置于機艙8內，測風傳感器I 3置于機艙8外靠近葉片2端，智能控制器5分別連接風力機組的主控制器7和原有測風傳感器II 6。
[0025]所述測風傳感器I 3為激光測風傳感器。
[0026]如圖2所示，所述智能控制器5包括電源模塊、控制器和通信模塊，接收原有測風傳感器II 6的風速和風向傳感器信號，同時將測風傳感器I 3傳輸來的信號轉變為與原有測風傳感器II 6相同的通信協議，接收到測風傳感器I 3和原有測風傳感器II 6發出的數據信號，并將其傳輸到風機的主控制器7。
[0027]在所述機艙8內還設置有3G/4G模塊4，所述3G/4G模塊4分別連接測風傳感器I 3和智能控制器5。這樣可以在遠程或者辦公室通過Internet連接對智能測風控制裝置進行遠程訪問和提取數據。
[0028]如圖3所示，本發明預測風速風向的智能控制系統的控制方法，包括如下步驟:
[0029](I)測風傳感器I 3和原有測風傳感器II 6分別測量數據，包括風向、風速數據；
[0030](2)測風傳感器I 3測得的數據輸送至智能控制器5，由智能控制器5判斷測量得到的數據是否有效？
[0031](3)如果測風傳感器I 3測得的數據無效，則使用原有測風傳感器II 6測得的風速、風向數據，由主控制器7控制變槳系統和偏航系統動作；如果測風傳感器I 3測得的數據有效，則由智能控制器5直接控制變槳系統和偏航系統動作。
[0032]所述第⑵步驟中智能控制器5判斷測量得到的數據是否有效的判斷方法為:根據測風傳感器I 3的測量范圍，如果測風傳感器I 3測得數據超出其量程，則數據無效。
[0033]所述第⑵步驟中智能控制器5判斷測量得到的數據是否有效的判斷方法為:將測風傳感器I 3實時測量的數據與其上一次測量采集的數據進行對比，如果實時測量的新數據變化率超過上一次測量數據的200 %，則數據無效。
[0034]所述第⑵步驟中智能控制器5判斷測量得到的數據是否有效的判斷方法為:如果測風傳感器I 3測得的數據與原有測風傳感器II 6測得的數據偏差大余2倍，再根據上述判斷方法進行判斷，如果不存在上述情況，認定測風傳感器I的數據無效；否則判斷原有測風傳感器II 6無效。
[0035]本發明在機艙8前端安裝新型測風傳感器I 3，如激光測風傳感器，能夠實現遠距離準確測量風向和風速，將超前測量到的風速和風向信號輸入到智能控制器5中，智能控制器5與風機主控制器7相連，連接使用的通信包括RS485，Ethernet, USB等，智能控制器5為外購件，是核心部件，能夠接收原有的風速和風向傳感器信號，同時將新型測風傳感器I 3傳輸來的信號轉變為與原測風傳感器II 6相同的通信協議，只要新型測風傳感器I 3發出的信號是有效的，智能控制器5就會將其信號傳輸到風機的主控制器7，主控制器7將會根據超前測量的風速進行提前變槳控制，預防超速問題，同時根據測量到的風向進行偏航控制，能夠有效的校準靜態偏航誤差角度，能夠有效的獲取更多風能，降低載荷，提高發電效率，在特殊情況下，如極端天氣或設備出現故障無法輸出有效信號的情況下，智能控制器將會切換輸出原傳感器信號。
【主權項】
1.一種預測風速風向的智能控制系統，其特征在于:包括至少一個測風傳感器I和智能控制器，所述智能控制器置于機艙內，測風傳感器I置于機艙外靠近葉片端，智能控制器分別連接風力機組的主控制器和原有測風傳感器II。2.根據權利要求1所述預測風速風向的智能控制系統，其特征在于:所述測風傳感器I為激光測風傳感器。3.根據權利要求1所述預測風速風向的智能控制系統，其特征在于:所述智能控制器包括電源模塊、控制器和通信模塊，接收原有測風傳感器II的風速和風向傳感器信號，同時將測風傳感器I傳輸來的信號轉變為與原有測風傳感器II相同的通信協議，接收到測風傳感器I和原有測風傳感器II發出的數據信號，并將其傳輸到風機的主控制器。4.根據權利要求1所述預測風速風向的智能控制系統，其特征在于:在所述機艙內還設置有3G/4G模塊，所述3G/4G模塊分別連接測風傳感器I和智能控制器。5.如權利要求1所述預測風速風向的智能控制系統的控制方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)測風傳感器I和原有測風傳感器II分別測量數據，包括風向、風速數據； (2)測風傳感器I測得的數據輸送至智能控制器，由智能控制器判斷測量得到的數據是否有效？ (3)如果測風傳感器I測得的數據無效，則使用原有測風傳感器II測得的風速、風向數據，由主控制器控制變槳系統和偏航系統動作；如果測風傳感器I測得的數據有效，則由智能控制器直接控制變槳系統和偏航系統動作。6.如權利要求5所述預測風速風向的智能控制系統的控制方法，其特征在于:所述第(2)步驟中智能控制器判斷測量得到的數據是否有效的判斷方法為:根據測風傳感器I的測量范圍，如果測風傳感器I測得數據超出其量程，則數據無效。7.如權利要求5所述預測風速風向的智能控制系統的控制方法，其特征在于:所述第(2)步驟中智能控制器判斷測量得到的數據是否有效的判斷方法為:將測風傳感器I實時測量的數據與其上一次測量采集的數據進行對比，如果實時測量的新數據變化率超過上一次測量數據的200%，則數據無效。8.如權利要求5所述預測風速風向的智能控制系統的控制方法，其特征在于:所述第(2)步驟中智能控制器判斷測量得到的數據是否有效的判斷方法為:如果測風傳感器I測得的數據與原有測風傳感器II測得的數據偏差大余2倍，再根據權利要求5和權利要求6所述的判斷方法進行判斷，如果不存在權利要求5和權利要求6所述情況，認定測風傳感器I的數據無效；否則判斷原有測風傳感器II無效。
【專利摘要】一種預測風速風向的智能控制系統及其控制方法，屬于風力發電機技術領域。控制系統包括至少一個測風傳感器Ⅰ和智能控制器，所述智能控制器置于機艙內，測風傳感器Ⅰ置于機艙外靠近葉片端，智能控制器分別連接風力機組的主控制器和原有測風傳感器Ⅱ。本發明能夠通過超前測量風速和風向信號，能夠有效的控制機組出現超速情況，優化偏航系統，提高風能的利用率和降低載荷，同時能夠遠程訪問和控制該系統裝置，大大提高效率。
【IPC分類】F03D7/04
【公開號】CN105041571
【申請號】CN201510512006
【發明人】王云濤, 胡明清, 劉衍選, 蔡曉峰
【申請人】沈陽華創風能有限公司, 青島華創風能有限公司, 通遼華創風能有限公司, 寧夏華創風能有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年8月20日