本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種附加型導(dǎo)流式風(fēng)電機(jī)組主動(dòng)偏航控制器。

背景技術(shù)：

風(fēng)能是一種清潔的可再生資源，因此，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)近幾年來(lái)在我國(guó)得到了快速發(fā)展。隨著風(fēng)電機(jī)組尺寸的增加和風(fēng)電場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)部各風(fēng)電機(jī)組的相互影響逐漸顯著。在風(fēng)電場(chǎng)中，一些風(fēng)電機(jī)組位于上游風(fēng)電機(jī)組的尾流中。由于上游風(fēng)電機(jī)組吸收了一部分風(fēng)能，使得位于尾流區(qū)中的風(fēng)電機(jī)組的來(lái)流風(fēng)速將低于風(fēng)電場(chǎng)遠(yuǎn)前方來(lái)流速度，使位于尾流區(qū)中的風(fēng)電機(jī)組的性能受到影響，功率輸出減小，影響整個(gè)風(fēng)力場(chǎng)總功率的輸出。同時(shí)，尾流效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致下游風(fēng)電機(jī)組紊流負(fù)載增加，產(chǎn)生疲勞載荷，降低風(fēng)電機(jī)組的壽命。適當(dāng)調(diào)整上游風(fēng)電機(jī)組偏航角度，使得上游風(fēng)電機(jī)組的尾流發(fā)生偏轉(zhuǎn)，減小對(duì)下游風(fēng)電機(jī)組的影響，可以提高整場(chǎng)風(fēng)電場(chǎng)效率，使風(fēng)電場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)性達(dá)到最佳。目前，我國(guó)的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)仍處于起步階段，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，在風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)部尾流效應(yīng)及其控制方面還存在較大差距。

當(dāng)前，控制計(jì)算機(jī)根據(jù)風(fēng)向儀指向與風(fēng)電機(jī)組航向是否一致來(lái)調(diào)整風(fēng)電機(jī)組偏航，使風(fēng)電機(jī)組始終保持對(duì)風(fēng)狀態(tài)。要調(diào)整風(fēng)電機(jī)組，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)偏航，使風(fēng)電機(jī)組與來(lái)流風(fēng)向呈一定偏航角，需要對(duì)控制系統(tǒng)的控制策略進(jìn)行修改。但當(dāng)前風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)單位不掌握或者風(fēng)電機(jī)組制造商不完全掌握機(jī)組的核心控制程序，無(wú)法實(shí)現(xiàn)主動(dòng)偏航。

本發(fā)明提出一種附加型的主動(dòng)偏航控制器，不用對(duì)風(fēng)電機(jī)組原有的控制系統(tǒng)進(jìn)行修改，采用附加導(dǎo)流板的方式，改變機(jī)艙風(fēng)向標(biāo)來(lái)流風(fēng)向，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組的主動(dòng)偏航。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種附加型導(dǎo)流式風(fēng)電機(jī)組主動(dòng)偏航控制器，包括：導(dǎo)流裝置、轉(zhuǎn)向裝置、控制系統(tǒng)。

所述導(dǎo)流裝置設(shè)置在風(fēng)力機(jī)機(jī)艙上部，且位于機(jī)艙風(fēng)向標(biāo)的上游，在導(dǎo)流裝置下側(cè)設(shè)置轉(zhuǎn)向裝置，在轉(zhuǎn)向裝置下側(cè)設(shè)置控制系統(tǒng)。

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

所述轉(zhuǎn)向裝置包括設(shè)置在導(dǎo)流板邊緣的縱軸和橫軸，通過(guò)橫軸可以控制導(dǎo)流板做橫向不少于180°的旋轉(zhuǎn)，通過(guò)縱軸可以做縱向360°的旋轉(zhuǎn)。

所述控制系統(tǒng)通過(guò)轉(zhuǎn)向裝置控制導(dǎo)流裝置收起、展開(kāi)與旋轉(zhuǎn)，控制系統(tǒng)通過(guò)調(diào)整導(dǎo)流裝置的旋轉(zhuǎn)角度來(lái)控制機(jī)艙風(fēng)速儀前來(lái)流速度；在進(jìn)行主動(dòng)偏航時(shí)，控制器先控制導(dǎo)流板按設(shè)定的偏航角度進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，以逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正，順時(shí)針為負(fù)，風(fēng)電機(jī)組偏航啟動(dòng)后，導(dǎo)流板以與機(jī)組偏航角速度相同的角速度反向旋轉(zhuǎn)，當(dāng)導(dǎo)流板與機(jī)艙方向一致時(shí)，偏航停止。

本發(fā)明的有益效果在于：

(1)導(dǎo)流裝置的導(dǎo)流板縱橫切面厚度均勻一致，以保證經(jīng)過(guò)導(dǎo)流板的氣流只改變方向而不改變速率。導(dǎo)流板與風(fēng)向儀方向一致時(shí)風(fēng)電機(jī)組的偏航角度不會(huì)受到導(dǎo)流板的影響。

(2)本控制器的轉(zhuǎn)向裝置可以控制導(dǎo)流板做橫向不少于180°的旋轉(zhuǎn)，以方便在不使用時(shí)可以將導(dǎo)流板平鋪在風(fēng)電機(jī)組的表面，需要使用時(shí)可以重新立起來(lái)。轉(zhuǎn)向裝置也可以做縱向360°的旋轉(zhuǎn)，以方便通過(guò)改變導(dǎo)流板的轉(zhuǎn)向來(lái)改變風(fēng)向儀所接受到的來(lái)流風(fēng)向。

(3)中心計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通過(guò)調(diào)整導(dǎo)流裝置的旋轉(zhuǎn)角度，以及旋轉(zhuǎn)角速度進(jìn)而控制風(fēng)電機(jī)組的偏航角度。達(dá)到減小上游尾流效應(yīng)對(duì)下游風(fēng)電機(jī)組的影響。使得風(fēng)電場(chǎng)整體做功增大，能量輸出增加。

附圖說(shuō)明

附圖1a和1b是導(dǎo)流板的位置設(shè)置示意圖

附圖2是是導(dǎo)流板的三視圖

附圖3是導(dǎo)流板的縱向和橫向切面圖

附圖4是導(dǎo)流板的橫軸旋轉(zhuǎn)示意圖

附圖5是導(dǎo)流板的縱軸旋轉(zhuǎn)示意圖

附圖6a～6f是導(dǎo)流板的工作示意圖

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

附圖1a、1b是導(dǎo)流板的位置設(shè)置，靠近風(fēng)電機(jī)組尾部的風(fēng)標(biāo)，以使導(dǎo)流板對(duì)風(fēng)標(biāo)的影響更大。其中，附圖1a為導(dǎo)流板在非工作狀態(tài)下的示意圖，附圖1b為導(dǎo)流板在工作狀態(tài)下的示意圖。當(dāng)導(dǎo)流板在非工作狀態(tài)下時(shí)，貼附在風(fēng)電機(jī)組的上表面，對(duì)風(fēng)電機(jī)組沒(méi)有影響。附圖2是導(dǎo)流板的三視圖，附圖3是導(dǎo)流板的縱向和橫向切面圖，導(dǎo)流板采用類長(zhǎng)方體板狀。各切面厚度均勻一致，以消除因板兩側(cè)不均勻而產(chǎn)生的來(lái)流速度和方向的改變。附圖4是導(dǎo)流板的橫軸旋轉(zhuǎn)示意圖，在工作狀態(tài)下導(dǎo)流板可以通過(guò)橫軸旋轉(zhuǎn)豎起工作。而在非工作狀態(tài)下平鋪在機(jī)艙外表面。附圖5是導(dǎo)流板的縱軸旋轉(zhuǎn)示意圖，導(dǎo)流板通過(guò)縱軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整方向進(jìn)而控制風(fēng)向儀的受風(fēng)方向，其中附圖4和附圖5的控制系統(tǒng)設(shè)置于導(dǎo)流板下側(cè)的控制器。附圖6a～6f是導(dǎo)流板的工作示意圖。其工作過(guò)程如下所述：

當(dāng)風(fēng)向儀指向偏離且達(dá)到一定時(shí)間時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出指令控制風(fēng)電機(jī)組改變航向，正對(duì)或背對(duì)風(fēng)向。直到偏差消除后，開(kāi)啟導(dǎo)流裝置控制系統(tǒng)，豎起導(dǎo)流板并調(diào)整角度，向左或向右。此時(shí)風(fēng)向儀指向再次偏離，偏航系統(tǒng)以u(píng)'的角速度向左或向右旋轉(zhuǎn)重新控制風(fēng)電機(jī)組。此時(shí)，導(dǎo)流裝置中心控制計(jì)算機(jī)根據(jù)預(yù)設(shè)好的風(fēng)機(jī)偏航角度θ'，以及導(dǎo)流板初始與風(fēng)電機(jī)組航向的角度差θ，計(jì)算出導(dǎo)流板逆向于風(fēng)電機(jī)組偏航方向的角速度

此實(shí)施例僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。在不脫離本發(fā)明主旨和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有進(jìn)一步的改進(jìn)，所作改進(jìn)仍在要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備領(lǐng)域。其涉及一種附加型導(dǎo)流式風(fēng)電機(jī)組主動(dòng)偏航控制器。包括導(dǎo)流裝置、轉(zhuǎn)向裝置和控制系統(tǒng)。所述導(dǎo)流裝置設(shè)置在風(fēng)力機(jī)機(jī)艙，位于機(jī)艙風(fēng)向標(biāo)的上游。所述導(dǎo)流裝置為弧形板導(dǎo)流板，導(dǎo)流板的縱向和橫向切面均勻一致，外表層光滑，且各邊緣均為光滑圓弧倒角。控制系統(tǒng)控制導(dǎo)流板展開(kāi)與收起。工作時(shí)，控制系統(tǒng)通過(guò)轉(zhuǎn)向裝置控制導(dǎo)流裝置展開(kāi)、收起與旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)流板通過(guò)調(diào)整轉(zhuǎn)向裝置改變角度進(jìn)而改變風(fēng)向標(biāo)來(lái)流方向，使風(fēng)力機(jī)偏航一定的角度。本裝置適合在不改變?cè)L(fēng)力機(jī)控制裝置的情況下對(duì)風(fēng)力機(jī)的主動(dòng)偏航進(jìn)行控制，減小了尾流效應(yīng)對(duì)風(fēng)力機(jī)的影響，使得風(fēng)電場(chǎng)能量輸出增加。

技術(shù)研發(fā)人員：王曉東;丁林;尹佐明;劉文秀;劉漫川
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華北電力大學(xué);吉林龍?jiān)达L(fēng)力發(fā)電有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.01.05
技術(shù)公布日：2017.09.01