一種附加型導流式風電機組主動偏航控制器的製作方法

2023-05-04 20:26:26 1

本發明屬於風力發電設備領域，尤其涉及一種附加型導流式風電機組主動偏航控制器。

背景技術：

風能是一種清潔的可再生資源，因此，風力發電技術近幾年來在我國得到了快速發展。隨著風電機組尺寸的增加和風電場規模的擴大，風電場內部各風電機組的相互影響逐漸顯著。在風電場中，一些風電機組位於上遊風電機組的尾流中。由於上遊風電機組吸收了一部分風能，使得位於尾流區中的風電機組的來流風速將低於風電場遠前方來流速度，使位於尾流區中的風電機組的性能受到影響，功率輸出減小，影響整個風力場總功率的輸出。同時，尾流效應會導致下遊風電機組紊流負載增加，產生疲勞載荷，降低風電機組的壽命。適當調整上遊風電機組偏航角度，使得上遊風電機組的尾流發生偏轉，減小對下遊風電機組的影響，可以提高整場風電場效率，使風電場的經濟性達到最佳。目前，我國的風力發電技術仍處於起步階段，與發達國家相比，在風電場內部尾流效應及其控制方面還存在較大差距。

當前，控制計算機根據風向儀指向與風電機組航向是否一致來調整風電機組偏航，使風電機組始終保持對風狀態。要調整風電機組，實現主動偏航，使風電機組與來流風向呈一定偏航角，需要對控制系統的控制策略進行修改。但當前風電場運營單位不掌握或者風電機組製造商不完全掌握機組的核心控制程序，無法實現主動偏航。

本發明提出一種附加型的主動偏航控制器，不用對風電機組原有的控制系統進行修改，採用附加導流板的方式，改變機艙風向標來流風向，實現風電機組的主動偏航。

技術實現要素：

針對上述問題，本發明提出一種附加型導流式風電機組主動偏航控制器，包括：導流裝置、轉向裝置、控制系統。

所述導流裝置設置在風力機機艙上部，且位於機艙風向標的上遊，在導流裝置下側設置轉向裝置，在轉向裝置下側設置控制系統。

所述導流裝置包括導流板，且導流板的縱向切面和橫向切面均勻一致，導流板呈弧形且外表層光滑，導流板的四角邊緣均為光滑圓弧倒角。

所述轉向裝置包括設置在導流板邊緣的縱軸和橫軸，通過橫軸可以控制導流板做橫向不少於180°的旋轉，通過縱軸可以做縱向360°的旋轉。

所述控制系統通過轉向裝置控制導流裝置收起、展開與旋轉，控制系統通過調整導流裝置的旋轉角度來控制機艙風速儀前來流速度；在進行主動偏航時，控制器先控制導流板按設定的偏航角度進行偏轉，以逆時針旋轉為正，順時針為負，風電機組偏航啟動後，導流板以與機組偏航角速度相同的角速度反向旋轉，當導流板與機艙方向一致時，偏航停止。

本發明的有益效果在於：

(1)導流裝置的導流板縱橫切面厚度均勻一致，以保證經過導流板的氣流只改變方向而不改變速率。導流板與風向儀方向一致時風電機組的偏航角度不會受到導流板的影響。

(2)本控制器的轉向裝置可以控制導流板做橫向不少於180°的旋轉，以方便在不使用時可以將導流板平鋪在風電機組的表面，需要使用時可以重新立起來。轉向裝置也可以做縱向360°的旋轉，以方便通過改變導流板的轉向來改變風向儀所接受到的來流風向。

(3)中心計算機控制系統通過調整導流裝置的旋轉角度，以及旋轉角速度進而控制風電機組的偏航角度。達到減小上遊尾流效應對下遊風電機組的影響。使得風電場整體做功增大，能量輸出增加。

附圖說明

附圖1a和1b是導流板的位置設置示意圖

附圖2是是導流板的三視圖

附圖3是導流板的縱向和橫向切面圖

附圖4是導流板的橫軸旋轉示意圖

附圖5是導流板的縱軸旋轉示意圖

附圖6a～6f是導流板的工作示意圖

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進行詳細說明。

附圖1a、1b是導流板的位置設置，靠近風電機組尾部的風標，以使導流板對風標的影響更大。其中，附圖1a為導流板在非工作狀態下的示意圖，附圖1b為導流板在工作狀態下的示意圖。當導流板在非工作狀態下時，貼附在風電機組的上表面，對風電機組沒有影響。附圖2是導流板的三視圖，附圖3是導流板的縱向和橫向切面圖，導流板採用類長方體板狀。各切面厚度均勻一致，以消除因板兩側不均勻而產生的來流速度和方向的改變。附圖4是導流板的橫軸旋轉示意圖，在工作狀態下導流板可以通過橫軸旋轉豎起工作。而在非工作狀態下平鋪在機艙外表面。附圖5是導流板的縱軸旋轉示意圖，導流板通過縱軸旋轉調整方向進而控制風向儀的受風方向，其中附圖4和附圖5的控制系統設置於導流板下側的控制器。附圖6a～6f是導流板的工作示意圖。其工作過程如下所述：

當風向儀指向偏離且達到一定時間時，計算機發出指令控制風電機組改變航向，正對或背對風向。直到偏差消除後，開啟導流裝置控制系統，豎起導流板並調整角度，向左或向右。此時風向儀指向再次偏離，偏航系統以u'的角速度向左或向右旋轉重新控制風電機組。此時，導流裝置中心控制計算機根據預設好的風機偏航角度θ'，以及導流板初始與風電機組航向的角度差θ，計算出導流板逆向於風電機組偏航方向的角速度

此實施例僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。在不脫離本發明主旨和範圍的前提下，本發明還會有進一步的改進，所作改進仍在要求保護的本發明範圍內，因此，本發明的保護範圍應該以權利要求的保護範圍為準。