一种风力发电机组偏航控制方法及装置

技术领域

本发明涉及风力发电机组偏航控制的技术领域，尤其是指一种风力发电机组偏航控制方法及装置。

背景技术

随着风力发电行业的迅猛发展，山地、戈壁、高原、深海等风机越来越多，风况也越来越复杂，风力发电机组偏航驱动损坏的问题也越来越突出，大部分损坏是由于外载偏大，偏航控制策略不合理导致偏航驱动过载损坏。目前行业内大都是在偏航开始前通过判断外载大小然后决定是否启动偏航，或者是针对偏航过程中超速情况进行控制，而忽略了偏航过程中偏航偏不动时的识别及控制。偏航过程中偏航偏不动时硬偏航会导致驱动堵转损坏，损坏形式如偏航驱动各级太阳轮断轴、偏航驱动输出齿断齿，甚至会导致偏航轴承大齿圈断齿，导致偏航轴承损坏，使大部件下架更换，更换成本异常昂贵。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种风力发电机组偏航控制方法，能够对机组偏航过程中偏不动的情况及时识别并停机，有效降低风力发电机组偏航驱动损坏高故障率，保护偏航驱动。

本发明的另一目的在于提供一种风力发电机组偏航控制装置。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种风力发电机组偏航控制方法，包括步骤，

S1、获取当前风向信息及机舱角度信息；

S2、基于风向信息判断当前风向与机舱之间角度是否超过预设限值，若超过预设限值，则机组启动偏航对风，若未超过预设限值，则重复执行步骤S2；

S3、机组偏航对风过程中，根据预设时间内的机舱角度信息实时判断偏航速度是否低于额定偏航速度预设限值，若低于额定偏航速度预设限值，则识别为偏航偏不动，使机组停止偏航对风，且预设时间后机组恢复自动偏航功能，重新对风偏航，并重复执行步骤S3，若不低于额定偏航速度预设限值，则执行下一步骤；

S4、机组偏航对风过程中，判断偏航电机电流值是否超过额定电流预设限值，若超过额定电流预设限值，则识别为偏航偏不动，使机组停止偏航对风并上报偏航故障，若未超过额定电流预设限值，则机组继续偏航。

进一步，在步骤S1中，采用风速风向仪获取当前风向信息，并发送至机组PLC控制器，采用偏航位置编码器获取机舱角度信息，并发送至机组PLC控制器。

进一步，在步骤S2中，具体执行以下操作，

由机组PLC控制器基于风向信息判断当前风向与机舱之间角度是否超过预设限值，若超过预设限值，则机组PLC控制器启动偏航电机运行，进而通过偏航驱动动作使机组偏航对风，若未超过预设限值，则重复执行步骤S2。

进一步，在步骤S3中，具体执行以下操作，

机组偏航对风过程中，由机组PLC控制器根据偏航编码器预设时间内检测到的机舱角度信息实时判断偏航速度是否低于额定偏航速度预设限值，若低于预设限值，则识别为偏航偏不动，由机组PLC控制器控制偏航电机停止运行，进而使机组停止偏航对风，且预设时间后机组恢复自动偏航功能，重新对风偏航，并重复执行步骤S3，若不低于预设限值，则执行下一步骤。

进一步，所述机组PLC控制器通过偏航变频器向偏航电机发送指令。

进一步，在步骤S4中，具体执行以下操作，

机组偏航对风过程中，通过电流检测模块检测偏航电机电流值是否超过额定电流预设限值，若超过，则由机组PLC控制器识别为偏航偏不动，使机组停止偏航对风并上报偏航故障，若未超过，则机组继续偏航。

进一步，所述电流检测模块为偏航变频器、电流互感器、热继电器或马达保护断路器。

进一步，所述预设限值的范围为1.0～1.15倍的额定电流。

本发明的另一目的通过下述技术方案实现：

一种风力发电机组偏航控制装置，用于实现上述风力发电机组偏航控制方法，包括风速风向仪、偏航位置编码器、电流检测模块、偏航电机、偏航驱动和机组PLC控制器，所述风速风向仪与机组PLC控制器电连接，用于获取当前风向信息，并将风向信息发送至机组PLC控制器，进而由机组PLC控制器判断机组是否需要偏航对风，所述偏航位置编码器与机组PLC控制器电连接，用于获取机舱角度信息，并发送至机组PLC控制器，进而由机组PLC控制器判断偏航过程中是否偏得动，所述电流检测模块与机组PLC控制器电连接，用于检测偏航电机电流值是否超过额定电流预设限值，并发送至机组PLC控制器，进而由机组PLC控制器判断偏航过程中是否偏得动，所述偏航驱动通过偏航电机与机组PLC控制器电连接，通过机组PLC控制器控制偏航电机启停，进而使偏航驱动运转或停止，从而实现机组偏航的启动或停止。

进一步，所述电流检测模块为偏航变频器、电流互感器、热继电器或马达保护断路器。

本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

本发明通过在机组原有主控程序中优化偏航控制策略，实施方式简单，能够对机组偏航过程中偏不动的情况及时识别并停机，有效降低风力发电机组偏航驱动损坏高故障率，避免偏航驱动损坏，避免偏航轴承大部件损坏下架更换，减少机组运行维护成本，延长机组使用寿命。

附图说明

图1为本发明的偏航控制方法的流程图。

图2为本发明的偏航控制装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供了一种风力发电机组偏航控制方法，包括步骤，

S1、采用风速风向仪获取当前风向信息，并发送至机组PLC控制器，采用偏航位置编码器获取机舱角度信息，并发送至机组PLC控制器。

S2、基于风向信息判断当前风向与机舱之间角度是否超过预设限值，若超过预设限值，则机组启动偏航对风，若未超过预设限值，则重复执行步骤S2；具体执行以下操作，

由机组PLC控制器基于风向信息判断当前风向与机舱之间角度是否超过预设限值，若超过预设限值，则机组PLC控制器启动偏航电机运行，进而通过偏航驱动动作使机组偏航对风，若未超过预设限值，则重复执行步骤S2。

S3、机组偏航对风过程中，根据预设时间内的机舱角度信息实时判断偏航速度是否低于额定偏航速度预设限值，若低于额定偏航速度预设限值，则识别为偏航偏不动，使机组停止偏航对风，且一定时间后机组恢复自动偏航功能，重新对风偏航，并重复执行步骤S3，若不低于额定偏航速度预设限值，则执行下一步骤；具体执行以下操作，

机组偏航对风过程中，由机组PLC控制器根据偏航编码器预设时间内检测到的机舱角度信息实时判断偏航速度是否低于额定偏航速度预设限值，若低于预设限值，则识别为偏航偏不动，由机组PLC控制器控制偏航电机停止运行，进而使机组停止偏航对风，且预设时间后机组恢复自动偏航功能，重新对风偏航，并重复执行步骤S3，若不低于预设限值，则执行下一步骤。

具体的，若机组设置有偏航变频器，则机组PLC控制器通过给偏航变频器指令，间接启动偏航电机。

S4、机组偏航对风过程中，判断偏航电机电流值是否超过额定电流预设限值，若超过额定电流预设限值，则识别为偏航偏不动，使机组停止偏航对风并上报偏航故障，若未超过额定电流预设限值，则机组继续偏航；具体执行以下操作，

机组偏航对风过程中，通过电流检测模块检测偏航电机电流值是否超过额定电流预设限值，预设限值的范围为1.0～1.15倍的额定电流，偏大无法起到保护作用，若超过，则由机组PLC控制器识别为偏航偏不动，使机组停止偏航对风并上报偏航故障，若未超过，则机组继续偏航。

上述电流检测模块可以为偏航变频器、电流互感器、热继电器或马达保护断路器。

本发明通过在机组PLC控制器原有主控程序中优化偏航控制策略，针对偏航过程中偏航阻尼(如风载、偏航轴承摩擦力矩、偏航半释放力矩等)过大，偏航偏不动时及时识别并停机，以保护偏航驱动，减少机组运行维护成本，延长机组使用寿命。

实施例2：

如图2所示，本实施例提供了一种风力发电机组偏航控制装置，用于实现实施例1的风力发电机组偏航控制方法，包括风速风向仪、偏航位置编码器、电流检测模块、偏航电机、偏航驱动和机组PLC控制器，所述风速风向仪与机组PLC控制器电连接，用于获取当前风向信息，并将风向信息发送至机组PLC控制器，进而由机组PLC控制器判断机组是否需要偏航对风，所述偏航位置编码器与机组PLC控制器电连接，用于获取机舱角度信息，并发送至机组PLC控制器，进而由机组PLC控制器判断偏航过程中是否偏得动，所述电流检测模块与机组PLC控制器电连接，用于检测偏航电机电流值是否超过额定电流预设限值，并发送至机组PLC控制器，即电流是否超载，进而由机组PLC控制器判断偏航过程中是否偏得动，所述偏航驱动通过偏航电机与机组PLC控制器电连接，通过机组PLC控制器控制偏航电机启停，进而使偏航驱动运转或停止，从而实现机组偏航的启动或停止，机组PLC控制器储存执行实施例1所述的风力发电机组偏航控制方法。

具体的，电流检测模块为偏航变频器、电流互感器、热继电器或马达保护断路器。

以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明专利构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。