一种风电机组偏航控制系统

技术领域

本发明涉及风力发电机控制系统的技术领域，尤其涉及一种风电机组偏航控制系统。

背景技术

风电机组是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备，风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。

偏航控制系统是风电机组的重要传动系统，风电机组在偏航系统的控制下，始终使风电机组的叶轮处于迎风状态，在风向稳定时风电机组能够始终对着来风方向发电，提高风电机组的风能利用率,风力发电机的控制系统和偏航机构本身都存在一定的滞后性，当风向和风速频繁变化时，风机叶轮迎风面无法准确对准风的来向，随之而来的系统对风的跟踪失效问题会影响风力发电机的效率，风向和风速频繁变化也会导致偏航机构频繁动作，使机械损耗加快，从而影响偏航机构的寿命。

传统的检测手段是依赖仪器检测，随着风电场精细化运营要求的提高，对偏航系统的在线诊断和纠正偏航系统的研究逐渐成为研究热点。为此，本发明提供一种风电机组偏航控制系统。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有风电机组偏航控制系统存在当风向和风速频繁变化时，风机叶轮迎风面无法准确对准风的来向，随之而来的系统对风的跟踪失效问题会影响风力发电机的效率的问题，提出了本发明。

因此，本发明目的是提供一种风电机组偏航控制系统。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种风电机组偏航控制系统，包括，数据采集模块，包括采集单元、与采集单元电连接的判断单元，以及与判断单元电连接的处理单元；数据监控模块，包括与采集单元电连接的监测单元；以及，偏航控制模块，包括与机组机架连接的偏航电机，以及与判断单元连接的偏航控制器。

作为本发明所述风电机组偏航控制系统的一种优选方案，其中：所述监测单元包括与采集单元连接的风速传感器和风向传感器。

作为本发明所述风电机组偏航控制系统的一种优选方案，其中：还包括风速偏置模块，包括与风速传感器连接的优化单元，以及与偏航控制器连接的尾流偏转角补偿器。

作为本发明所述风电机组偏航控制系统的一种优选方案，其中：还包括，发电单元，包括齿轮箱、设置于齿轮箱上的桨叶轴；以及，润滑单元，包括设置于所述齿轮箱外侧的润滑油箱，以及设置于所述润滑油箱上的注油组件；所述齿轮箱位于润滑油箱内部，且两者相通。

作为本发明所述风电机组偏航控制系统的一种优选方案，其中：所述注油组件包括设置于所述润滑油箱内部的安装轴、设置于所述安装轴与所述桨叶轴之间的驱动部，以及设置于所述安装轴上的水车架、设置于所述水车架外侧的盛油盘、设置于所述盛油盘上的多个盛油腔、设置于所述盛油腔底端的漏油口，以及设置于所述盛油盘上端的分油件。

作为本发明所述风电机组偏航控制系统的一种优选方案，其中：所述分油件包括设置于所述润滑油箱内部，且与所述盛油盘贴合的接油槽、设置于所述接油槽端部的注油槽、设置于所述注油槽端部的分配盒，以及设置于所述分配盒底端，且插入所述齿轮箱顶端的多个注油管。

作为本发明所述风电机组偏航控制系统的一种优选方案，其中：所述驱动部包括设置于所述桨叶轴上的第一锥齿、设置于所述安装轴上，且与所述第一锥齿啮合的第二锥齿；所述桨叶轴穿过齿轮箱，且位于所述润滑油箱中。

作为本发明所述风电机组偏航控制系统的一种优选方案，其中：所述接油槽下方设有吸渣单元，所述吸渣单元包括设置于所述水车架上的安装环、设置于所述安装环与多个所述盛油腔底端之间的多个滑柱、滑动设置于所述滑柱上的磁吸石、设置于所述磁吸石与所述安装环之间的弹性件、以及设置于所述盛油盘上端的除渣组件，所述接油槽上设有供所述磁吸石穿过的穿槽。

作为本发明所述风电机组偏航控制系统的一种优选方案，其中：所述除渣组件包括设置于所述接油槽下方的集渣漏盒，以及设置于所述集渣漏盒侧边，且与所述磁吸石相抵的挤压架。

作为本发明所述风电机组偏航控制系统的一种优选方案，其中：所述集渣漏盒与所述盛油盘之间贴合，且与所述接油槽之间设有封堵板，所述封堵板上设有与所述漏油口配合的排渣口。

本发明的有益效果：通过采集单元与监测单元来检测环境风速和风向，分析了历史的风速风向数据和偏航系统在不同的环境状态下启动和停止的模式。在风速和风向的基础上，提出了相关的波动性指标，采用CHAID决策树确定偏航启动相关参数，将得到的结构作为神经网络模型的输出，得到偏航系统优化模型。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明风电机组偏航控制系统的框架示意图。

图2为本发明风电机组偏航控制系统的润滑油箱结构示意图。

图3为本发明风电机组偏航控制系统的水车架结构示意图。

图4为本发明风电机组偏航控制系统的吸渣单元结构示意图。

图5为图4中A区域放大图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

实施例1

参照图1，为本发明第一个实施例，提供了一种风电机组偏航控制系统，

此系统包括，数据采集模块100，包括采集单元101、与采集单元101电连接的判断单元102，以及与判断单元102电连接的处理单元103；数据监控模块200，包括与采集单元101电连接的监测单元201；以及，偏航控制模块300，包括与机组机架连接的偏航电机301，以及与判断单元102连接的偏航控制器302。

其中，所述监测单元201包括与采集单元101连接的风速传感器201a和风向传感器201b，通过风速传感器201a和风向传感器201b监测风况，之后将数据传输给采集单元101，采集单元101将数据传输给判断单元102，精细化分析不同的风速风向条件是否适合偏航，而不是按照既定规则进行偏航，判断单元102做出决断，并传输给处理单元103，通过处理单元103传输至偏航控制器302，偏航控制器302控制偏航电机301对机组机架进行转动，使其发生偏转，实现最大功率捕获。

偏航策略的调整是基于当前的偏航策略和环境风速风向的波动，因此在构建优化模型时，首先分析了历史的风速风向数据和偏航系统在不同的环境状态下启动和停止的模式。在风速和风向的基础上，提出了相关的波动性指标。采用CHAID决策树确定偏航启动相关参数，将得到的结构作为神经网络模型的输出，得到偏航系统优化模型。

风力发电机的控制系统和偏航机构本身都存在一定的滞后性，当风向和风速频繁变化时，风机叶轮迎风面无法准确对准风的来向，随之而来的系统对风的跟踪失效问题会影响风力发电机的效率。风向和风速频繁变化也会导致偏航机构频繁动作，使机械损耗加快，从而影响偏航机构的寿命。

还包括风速偏置模块400，包括与风速传感器201a连接的优化单元401，以及与偏航控制器302连接的尾流偏转角补偿器402；考虑不同偏航误差角度对机组损耗和自耗电的影响，需要对多个风速段分别进行优化，即不同的风速使用不同的风速偏置值来补偿尾流偏转角，优化单元401与判断单元102进行数据连接，通过优化单元401对判断单元102做出补偿尾流偏转角，来缓解风力发电机的控制系统和偏航机构本身存在的滞后性。

实施例2

参照图2-3，为本发明的第二个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是：还包括，发电单元500，包括齿轮箱501、设置于齿轮箱501上的桨叶轴502；以及，润滑单元600，包括设置于所述齿轮箱501外侧的润滑油箱601，以及设置于所述润滑油箱601上的注油组件602；所述齿轮箱501位于润滑油箱601内部，且两者相通，齿轮箱501与润滑油箱601内部的润滑油流通，润滑油能对齿轮箱501内部的零件进行润滑和降温。

所述注油组件602包括设置于所述润滑油箱601内部的安装轴602a、设置于所述安装轴602a与所述桨叶轴502之间的驱动部602b，以及设置于所述安装轴602a上的水车架602c、设置于所述水车架602c外侧的盛油盘602d、设置于所述盛油盘602d上的多个盛油腔602e、设置于所述盛油腔602e底端的漏油口602f，以及设置于所述盛油盘602d上端的分油件602g；

所述分油件602g包括设置于所述润滑油箱601内部，且与所述盛油盘602d贴合的接油槽602g-1、设置于所述接油槽602g-1端部的注油槽602g-2、设置于所述注油槽602g-2端部的分配盒602g-3，以及设置于所述分配盒602g-3底端，且插入所述齿轮箱501顶端的多个注油管602g-4；

驱动部602b带动安装轴602a和水车架602c进行转动，从而带动盛油盘602d转动，将润滑油盛起，之后随着盛油盘602d转动至接油槽602g-1上方，盛油腔602e中的润滑油从漏油口602f排出，落在接油槽602g-1中，随着注油槽602g-2流到注油槽602g-2中，并流入分配盒602g-3中，通过注油管602g-4注入齿轮箱501中，对齿轮箱501内部的零件进行降温和充分润滑，同时对齿轮箱501和润滑油箱601中的润滑油进行流通。

所述驱动部602b包括设置于所述桨叶轴502上的第一锥齿602b-1、设置于所述安装轴602a上，且与所述第一锥齿602b-1啮合的第二锥齿602b-2；所述桨叶轴502穿过齿轮箱501，且位于所述润滑油箱601中，桨叶轴502贯穿齿轮箱501，且端部位于润滑油箱601中；

其中，在桨叶带动桨叶轴502转动时，通过第一锥齿602b-1、第二锥齿602b-2，带动安装轴602a和水车架602c转动，从而带动盛油盘602d转动，将润滑油盛起。

使用过程中，桨叶带动桨叶轴502转动时，通过第一锥齿602b-1、第二锥齿602b-2，带动安装轴602a和水车架602c转动，从而带动盛油盘602d转动，将润滑油盛起，在到达接油槽602g-1上方时，盛油腔602e中的润滑油从漏油口602f排出，落在接油槽602g-1中，随着注油槽602g-2流到注油槽602g-2中，并流入分配盒602g-3中，通过注油管602g-4注入齿轮箱501中，对齿轮箱501内部的零件进行降温和充分润滑。

实施例3

参照图2-5，为本发明的第三个实施例，该实施例不同于第二个实施例的是：所述接油槽602g-1下方设有吸渣单元700，所述吸渣单元700包括设置于所述水车架602c上的安装环701、设置于所述安装环701与多个所述盛油腔602e底端之间的多个滑柱702、滑动设置于所述滑柱702上的磁吸石703、设置于所述磁吸石703与所述安装环701之间的弹性件704、以及设置于所述盛油盘602d上端的除渣组件705，所述接油槽602g-1上设有供所述磁吸石703穿过的穿槽602g-11；

其中，弹性件704可以采用弹簧和金属弹片制成，优选的采用弹簧制成，弹簧套在滑柱702外侧，磁吸石703外侧包裹木块或金属铜，对磁力进行隔绝，只留有盛油腔602e相抵的顶端不隔绝，通过磁吸石703将盛油腔602e内部盛起的润滑油中的铁粉吸附，铁粉是齿轮箱501在工作时因为摩擦产生。

所述除渣组件705包括设置于所述接油槽602g-1下方的集渣漏盒705a，集渣漏盒705a与接油槽602g-1之间通过连接架进行固定，以及设置于所述集渣漏盒705a侧边，且与所述磁吸石703相抵的挤压架705b，磁吸石703上设有与挤压架705b相抵接触的触发柱，挤压架705b顶端竖直，底端呈弧形；

随着盛油盘602d转动对润滑油盛起，同时磁吸石703随着盛油盘602d转动与挤压架705b接触，会压缩磁吸石703，使其与盛油腔602e分离，盛油腔602e内部的铁粉随润滑油从漏油口602f排出，并落在集渣漏盒705a中，将铁粉过滤收集，集渣漏盒705a底端设有过滤孔，在磁吸石703与挤压架705b分离后，在弹性件704的弹力下处盛油腔602e底端相抵，对盛油腔602e中来的及排出的铁粉进行重新吸附，当再次与挤压架705b接触时，再次进行排出收集。

所述集渣漏盒705a与所述盛油盘602d之间贴合，且与所述接油槽602g-1之间设有封堵板705c，所述封堵板705c上设有与所述漏油口602f配合的排渣口705d，在盛油腔602e中的部分润滑油经过接油槽602g-1后，到达封堵板705c处，此时排油口被封堵板705c封堵，直至磁吸石703与挤压块接触时，磁吸石703被分离，同时排油口与排渣口705d重合，盛油腔602e中剩余的润滑油带着铁粉从排渣口705d中排出落在集渣漏盒705a中。

其余结构与实施例2的结构相同。

使用过程中，桨叶带动桨叶轴502转动时，通过第一锥齿602b-1、第二锥齿602b-2，带动安装轴602a和水车架602c转动，从而带动盛油盘602d转动，将润滑油盛起，在到达接油槽602g-1上方时，盛油腔602e中的润滑油从排油口中排出，并落在接油槽602g-1中，通过注油槽602g-2、分配盒602g-3和注油管602g-4注入齿轮箱501中，对齿轮箱501内部的零件进行降温和充分润滑，同时磁吸石703随着盛油盘602d转动与挤压架705b接触，会压缩磁吸石703，使其与盛油腔602e分离，盛油腔602e内部剩余的润滑油和铁粉随润滑油从排渣口705d排出，并落在集渣漏盒705a中，将铁粉过滤收集。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。