加入主控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳遞誤差修正的角度測量誤差補償方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種風(fēng)速風(fēng)向儀，特別是一種風(fēng)速風(fēng)向儀的角度測量誤差補償方法。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)力發(fā)電機將風(fēng)動能轉(zhuǎn)化為電能，目標(biāo)是在保持風(fēng)機承受較低機械載荷的同時盡可能多的發(fā)電。要成功實現(xiàn)以上目標(biāo)，關(guān)鍵是要讓風(fēng)機葉輪精確的對準(zhǔn)風(fēng)向。
[0003]如圖1-2所示，根據(jù)風(fēng)機動力學(xué)理論，當(dāng)風(fēng)速恒定且發(fā)電機轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速時，風(fēng)機的發(fā)電功率與風(fēng)向偏差角度Θ的余弦的三次方成正比。設(shè)風(fēng)向無偏差時，風(fēng)機葉輪獲得的功率為Powerl;當(dāng)風(fēng)速不變而風(fēng)向偏差角度為Θ時，風(fēng)機葉輪獲得的功率為power2，則二者滿足如下公式:
[0004]Power2 = Powerl X cos30
[0005]因此，當(dāng)風(fēng)向偏差角度Θ為15度時，會帶來約10%的發(fā)電量損失。另外，葉輪的偏離會導(dǎo)致在葉輪乃至整個風(fēng)機的機械載荷不平衡。這類載荷相比其他載荷會大得多，如果能降低，就能延長風(fēng)機使用壽命，或者讓現(xiàn)有風(fēng)機帶動更大的葉輪。
[0006]目前，在大多數(shù)風(fēng)機上，風(fēng)向偏差角度由安裝在機艙上方的風(fēng)速風(fēng)向儀決定。但在風(fēng)機的實際運行過工程中，風(fēng)速風(fēng)向儀所測量的風(fēng)向與葉輪處的實際風(fēng)向之間存在誤差。
[0007]如圖3所示，因為風(fēng)速風(fēng)向儀測量的是風(fēng)機機艙尾部的風(fēng)向偏差角度02，而風(fēng)機主控系統(tǒng)需要的是風(fēng)機葉輪處的實際風(fēng)向偏差角度，即兩者間的誤差表示為:
[0008]δθ = θ2-θ!
[0009]大量實驗表明，這個誤差不是固定的，而是與風(fēng)速相關(guān)的，申請人在申請文件《一種基于風(fēng)速影響的風(fēng)速風(fēng)向儀的風(fēng)向測量誤差補償方法》中指出，這個隨風(fēng)速V變化的誤差符合如下的風(fēng)向測量誤差補償曲線或風(fēng)向測量誤差補償函數(shù):
[0010]δ ? f (ν) ? ao+ai.v+a2.v2+---+ai.vH.-.+an.vn
[0011]該方法是風(fēng)速風(fēng)向儀以風(fēng)速為條件，將數(shù)據(jù)按照風(fēng)速分類，進(jìn)而統(tǒng)計分析出不同風(fēng)速下該風(fēng)機的風(fēng)速風(fēng)向儀的角度測量誤差，進(jìn)而獲取的角度測量誤差曲線S = f (V)。
[0012]但是該方法只是考慮了風(fēng)速風(fēng)向儀的角度測量誤差31(如圖4);而對于風(fēng)機整體而言，風(fēng)速風(fēng)向儀和主控系統(tǒng)之間還存在角度傳遞誤差&(如圖4)，該誤差并不是風(fēng)向或風(fēng)速引起的誤差，而是電子信號在傳遞過程中的延時或偏置引起的誤差。
[0013]即風(fēng)機葉輪處的實際風(fēng)向偏差角度為0工(如圖4)，風(fēng)向風(fēng)速儀的實測風(fēng)向偏差角度為θ2(如圖4)，而該代表風(fēng)向的電子信號傳遞到主控系統(tǒng)時，主控系統(tǒng)獲得的風(fēng)向偏差角度是θ3(如圖4)。則Q2-Q1 = S1為風(fēng)速風(fēng)向儀的角度測量誤差;而θ3-θ2 = δ2為主控系統(tǒng)的角度傳遞誤差。
[0014]所以，上述角度測量誤差函數(shù)只能對風(fēng)速風(fēng)向儀的角度測量誤差31進(jìn)行補償，而無法補償主控系統(tǒng)的角度傳遞誤差進(jìn)而降低發(fā)電效率。
[0015]目前關(guān)于主控系統(tǒng)的角度傳遞誤差的獲取和修正方法，目前還未見報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明要設(shè)計一種加入主控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳遞誤差修正的角度測量誤差補償方法，既考慮風(fēng)速影響又考慮主控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳遞誤差影響，以提高風(fēng)機葉輪的對風(fēng)精度。
[0017]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種加入主控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳遞誤差修正的角度測量誤差補償方法，包括以下步驟:
[0018]A、消除風(fēng)速風(fēng)向儀的角度測量誤差
[0019]在分析差風(fēng)速風(fēng)向儀與主控系統(tǒng)之間的角度傳遞誤差前，先對風(fēng)速風(fēng)向儀的角度測量誤差&進(jìn)行補償，即使得角度測量誤差& = 0;
[0020]B、統(tǒng)計風(fēng)向偏差角度θ3的密度分布直方圖或分布曲線
[0021]在消除角度測量誤差31后，風(fēng)機葉輪處的風(fēng)向偏差角度0工與主控系統(tǒng)獲取的風(fēng)向偏差角度θ3之間僅存在角度傳遞誤差δ2;風(fēng)速風(fēng)向儀主動搜集目標(biāo)風(fēng)機主控系統(tǒng)所采集到的風(fēng)向偏差角度Θ 3，并統(tǒng)計風(fēng)向偏差角度θ3的密度分布直方圖或分布曲線。
[0022]C、確定風(fēng)速風(fēng)向儀與主控系統(tǒng)之間存在的角度傳遞誤差
[0023]若風(fēng)速風(fēng)向儀與主控系統(tǒng)之間的角度傳遞誤差δ2= 0，則主控系統(tǒng)所采到的風(fēng)向偏差角度Θ3的密度分布直方圖或分布曲線的峰值或?qū)ΨQ軸出現(xiàn)在O角度。
[0024]若風(fēng)速風(fēng)向儀與主控系統(tǒng)之間存在角度傳遞誤差，S卩δ2#0，則主控系統(tǒng)所采到的風(fēng)向偏差角度Θ3的密度分布直方圖或分布曲線的峰值或?qū)ΨQ軸不出現(xiàn)在O角度，其峰值處對應(yīng)的角度即為風(fēng)速風(fēng)向儀與主控系統(tǒng)之間的角度傳遞誤差δ2。
[0025]D、進(jìn)行角度傳遞誤差補償
[0026]風(fēng)速風(fēng)向儀進(jìn)行角度傳遞誤差32的補償，使主控系統(tǒng)獲得的風(fēng)向偏差角度θ3直接等于風(fēng)機葉輪處的風(fēng)向偏差角度，提高風(fēng)機葉輪的對風(fēng)精度。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0028]由于本發(fā)明可以檢測風(fēng)速風(fēng)向儀和主控系統(tǒng)之間的角度傳遞誤差32，解決了現(xiàn)有的角度測量誤差補償曲線只能檢測風(fēng)速風(fēng)向儀的角度測量誤差&的局限，提高了主控系統(tǒng)對風(fēng)向角度的獲取精度，進(jìn)而提高了風(fēng)機葉輪的對風(fēng)精度，并提高了發(fā)電效率。通過對河北某風(fēng)場某風(fēng)機應(yīng)用本發(fā)明后，檢測出風(fēng)速風(fēng)向儀和主控系統(tǒng)之間的角度傳遞誤差為3.5°，進(jìn)而可以減少該風(fēng)機0.5%的發(fā)電量損失。
【附圖說明】
[0029]本發(fā)明共有附圖7張，其中:
[0030]圖1是風(fēng)機機艙正對風(fēng)向示意圖。
[0031]圖2是風(fēng)機機艙偏航示意圖。
[0032]圖3是實際風(fēng)速和實測風(fēng)速示意圖。
[0033]圖4是主控系統(tǒng)的角度傳遞誤差示意圖。
[0034]圖5是主控系統(tǒng)的角度傳遞誤差為O時的密度分布直方圖。
[0035]圖6是主控系統(tǒng)的角度數(shù)據(jù)傳遞誤差不為O時的密度分布直方圖。
[0036]圖7是對河北某風(fēng)場某風(fēng)機統(tǒng)計出的密度分布直方圖。
【具體實施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步地說明。
[0038]本發(fā)明在分析風(fēng)速風(fēng)向儀與主控系統(tǒng)之間的角度傳遞誤差前，先對風(fēng)速風(fēng)向儀的角度測量誤差&進(jìn)行補償，即使得& = 0。
[0039]在消除角度測量誤差31后，風(fēng)機葉輪處的風(fēng)向偏差角度0工與主控系統(tǒng)獲取的風(fēng)向偏差角度θ3之間僅存在角度傳遞誤差δ2。風(fēng)速風(fēng)向儀可以主動搜集目標(biāo)風(fēng)機主控系統(tǒng)所采集到的風(fēng)向偏差角度θ3，并統(tǒng)計風(fēng)向偏差角度θ3的密度分布直方圖，若風(fēng)速風(fēng)向儀與主控系統(tǒng)之間的角度傳遞誤差& = 0，則風(fēng)向偏差角度θ3的分布規(guī)律如圖5所示。
[0040]若風(fēng)速風(fēng)向儀與主控系統(tǒng)之間存在角度傳遞誤差，S卩δ2#0，則主控系統(tǒng)所采到的風(fēng)向偏差角度θ3的密度分布直方圖的峰值(或?qū)ΨQ軸)不出現(xiàn)在O角度，如圖6所示其峰值(或?qū)ΨQ軸)出現(xiàn)在2°，即表明風(fēng)速風(fēng)向儀與主控系統(tǒng)之間的角度傳遞誤差為δ2 = 2°。
[0041 ]通過對河北某風(fēng)場某風(fēng)機應(yīng)用本發(fā)明后，統(tǒng)計出的風(fēng)向偏差角度θ3的密度分布直方圖和分布曲線如圖7所示，即表明此臺風(fēng)機的風(fēng)速風(fēng)向儀與主控系統(tǒng)之間的角度傳遞誤差為δ2 = 3.5°，進(jìn)而可以減少其0.5%的發(fā)電量損失。
【主權(quán)項】
1.一種加入主控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳遞誤差修正的角度測量誤差補償方法，其特征在于:包括以下步驟: A、消除風(fēng)速風(fēng)向儀的角度測量誤差 在分析差風(fēng)速風(fēng)向儀與主控系統(tǒng)之間的角度傳遞誤差前，先對風(fēng)速風(fēng)向儀的角度測量誤差&進(jìn)行補償，即使得角度測量誤差& = 0; B、統(tǒng)計風(fēng)向偏差角度θ3的密度分布直方圖或分布曲線 在消除角度測量誤差~后，風(fēng)機葉輪處的風(fēng)向偏差角度91與主控系統(tǒng)獲取的風(fēng)向偏差角度θ3之間僅存在角度傳遞誤差δ2;風(fēng)速風(fēng)向儀主動搜集目標(biāo)風(fēng)機主控系統(tǒng)所采集到的風(fēng)向偏差角度Θ3，并統(tǒng)計風(fēng)向偏差角度θ3的密度分布直方圖或分布曲線； C、確定風(fēng)速風(fēng)向儀與主控系統(tǒng)之間存在的角度傳遞誤差 若風(fēng)速風(fēng)向儀與主控系統(tǒng)之間的角度傳遞誤差& = 0，則主控系統(tǒng)所采到的風(fēng)向偏差角度Θ 3的密度分布直方圖或分布曲線的峰值或?qū)ΨQ軸出現(xiàn)在O角度； 若風(fēng)速風(fēng)向儀與主控系統(tǒng)之間存在角度傳遞誤差，即&在0，則主控系統(tǒng)所采到的風(fēng)向偏差角度θ3的密度分布直方圖或分布曲線的峰值或?qū)ΨQ軸不出現(xiàn)在O角度，其峰值處對應(yīng)的角度即為風(fēng)速風(fēng)向儀與主控系統(tǒng)之間的角度傳遞誤差 D、進(jìn)行角度傳遞誤差補償 風(fēng)速風(fēng)向儀進(jìn)行角度傳遞誤差&的補償，使主控系統(tǒng)獲得的風(fēng)向偏差角度θ3直接等于風(fēng)機葉輪處的風(fēng)向偏差角度，提高風(fēng)機葉輪的對風(fēng)精度。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種加入主控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳遞誤差修正的角度測量誤差補償方法，包括以下步驟：消除風(fēng)速風(fēng)向儀的角度測量誤差；統(tǒng)計風(fēng)向偏差角度θ3的密度分布直方圖或分布曲線；確定風(fēng)速風(fēng)向儀與主控系統(tǒng)之間存在的角度傳遞誤差；進(jìn)行角度傳遞誤差補償。由于本發(fā)明可以檢測風(fēng)速風(fēng)向儀和主控系統(tǒng)之間的角度傳遞誤差δ2，解決了現(xiàn)有的角度測量誤差補償曲線只能檢測風(fēng)速風(fēng)向儀的角度測量誤差δ1的局限，提高了主控系統(tǒng)對風(fēng)向角度的獲取精度，進(jìn)而提高了風(fēng)機葉輪的對風(fēng)精度，并提高了發(fā)電效率。通過對河北某風(fēng)場某風(fēng)機應(yīng)用本發(fā)明后，檢測出風(fēng)速風(fēng)向儀和主控系統(tǒng)之間的角度傳遞誤差為3.5°，進(jìn)而可以減少該風(fēng)機0.5％的發(fā)電量損失。
【IPC分類】F03D7/02
【公開號】CN105569921
【申請?zhí)枴緾N201510944611
【發(fā)明人】馬丁·費舍爾, 孟繁擘, 矯斌
【申請人】大連尚能科技發(fā)展有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月16日