专利名称：大型风力发电机组偏航控制方法
技术领域：
本发明涉及大型风力发电机组的偏航控制方法，尤其涉及一种以基于 模糊控制，面向偏航执行机构的偏航控制方法。
背景技术：
偏航控制是风力发电机组电控系统必不可少的重要组成部分。偏航控
制系统实现在可用风速范围内自动准确对风，在非可用风速范围下能够90 度侧风，在连续跟踪风向可能造成电缆缠绕的情况下的自动解缆，从而使 风力发电机能够运转平稳可靠，高效地利用风能，节约大量能源，进一步 降低发电成本并且有效地保护风力发电机。
现今偏航的控制方法普遍采用"比例积分"的控制，这种方法虽然简 单实用，但存在控制精度提高困难、复杂情况效果明显下降和工作过于频 繁不利于机械部件寿命等难以逾越的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种控制精度提高、适用于复杂情 况的大型风力发电机组偏航控制方法。
本发明所述的大型风力发电机组偏航控制方法，包括以下步骤，
1. 根据当前风向，得到当前偏航角度参考值("#,);
2. 通过风电机组偏航轴承上的编码器或转速计，得到当前偏航角度实 际值("实际)；
3. 用当前偏航角度参考值("#*)减去偏航角度实际值得到偏航角度误差(AcO;
4. 模糊控制器综合偏航角度误差(A")及其变化趋势，计算出相应
的偏航机构控制律。
5. 将得到的偏航机构控制律电信号通过模拟量接口或现场总线，传 送至偏航执行机构(电动或液压装置)实现对桨距角的控制，机组偏航角 度跟踪偏航角度参考值("#,)，使风电机组偏航角度实际值与偏 航角度参考值("一)保持一致。
上述步骤4的具体方法是使用Mamdani方法或Takagi-Sugeno方法， 模糊控制器首先将偏航角度误差(A")及其变化趋势模糊化，然后根据 从属度函数和模糊规则经由模糊推理机进行最优计算，最后将其清晰化， 变为以电流或电压信号形式存在的偏航机构控制律。
所述模糊化的方法为单点模糊集合法或几何形模糊集合法。 所述清晰化的方法为最大隶属度法、中位数法或重心法。 鉴于模糊控制的复杂性和风力发电机组使用环境的要求，本发明所述 的大型风力发电机组偏航控制方法，采用高性能可编程控制器作为载体， 通过编码器或转速计来获得偏航角度实际值("^)，并通过模拟量接口或
现场总线将控制率的电流或电压信号传输至偏航执行机构。
相对于现今偏航系统普遍采用的"比例积分"的控制方法，本发明有 以下优点，
1. 总体精度明显提高，有助于增加风力发电机组的年总发电量；
2. 对复杂、极端情况的适应性较强；
3. 动作有效性大大提高，最大程度延长执行机构的机械寿命；
4. 改装难度小，成本低。
图1大型风力发电机组偏航控制方法的流程图
具体实施例方式
如图所示，本发明所述的大型风力发电机组偏航控制方法，包括以 下步骤，
1. 根据当前风向，得到当前偏航角度参考值
2. 通过风电机组偏航轴承上的编码器或转速计，得到当前偏航角度实 际值("顿)；
3. 用当前偏航角度参考值("#,)减去偏航角度实际值(^s)得到 偏航角度误差
4. 模糊控制器综合偏航角度误差(A")及其变化趋势，计算出相应 的偏航机构控制律。
具体方法是使用Mamdani方法或Takagi-Sugeno方法，模糊控制器 首先采用单点模糊集合法或几何形模糊集合法将偏航角度误差(Aa)及 其变化趋势模糊化，然后根据从属度函数和模糊规则经由模糊推理机进行 最优计算，最后使用最大隶属度法、中位数法或重心法将其清晰化，变为 以电流或电压信号形式存在的偏航机构控制律。
5. 将得到的偏航机构控制律电信号(电流或电压)通过模拟量接口 或现场总线，传送至偏航执行机构(电动或液压装置)实现对桨距角的控 制，机组偏航角度跟踪偏航角度参考值(《#,)，使风电机组偏航角度实际 值("^)与偏航角度参考值("^)保持一致。
本发明所述的大型风力发电机组偏航控制方法，总体精度明显提高， 有助于增加风力发电机组的年总发电量；对复杂、极端情况的适应性较强; 动作有效性大大提高，最大程度延长执行机构的机械寿命；改装难度小， 成本低。
权利要求
1. 大型风力发电机组偏航控制方法，其特征在于，包括以下步骤，(1). 根据当前风向，得到当前偏航角度参考值α参考；(2). 通过风电机组偏航轴承上的编码器或转速计，得到当前偏航角度实际值α实际；(3). 用当前偏航角度参考值α参考减去偏航角度实际值α实际得到偏航角度误差Δα；(4). 模糊控制器综合偏航角度误差Δα及其变化趋势，计算出相应的偏航机构控制律。(5). 将得到的偏航机构控制律电信号通过模拟量接口或现场总线，传送至偏航执行机构实现对桨距角的控制，机组偏航角度跟踪偏航角度参考值α参考，使风电机组偏航角度实际值α实际与偏航角度参考值α参考保持一致。
2、 根据权利要求1所述的大型风力发电机组偏航控制方法，其特征 在于，步骤4的具体方法使用Mamdani方法或Takagi-Sugeno方法，模糊控制器首先将偏航角 度误差(A")及其变化趋势模糊化，然后根据从属度函数和模糊规则经 由模糊推理机进行最优计算，最后将其清晰化，变为以电流或电压信号形 式存在的偏航机构控制律。
3、 根据权利要求2所述的大型风力发电机组偏航控制方法，其特征 在于，所述模糊化的方法为单点模糊集合法或几何形模糊集合法。
4、根据权利要求3所述的大型风力发电机组偏航控制方法，其特征在于，所述清晰化的方法为最大隶属度法、中位数法或重心法。
全文摘要
本发明提供一种大型风力发电机组偏航控制方法，根据当前风向得到当前偏航角度参考值α<sub>参考</sub>；通过编码器或转速计得到当前偏航角度实际值α<sub>实际</sub>；用当前偏航角度参考值α<sub>参考</sub>减去偏航角度实际值α<sub>实际</sub>得到偏航角度误差Δα；模糊控制器综合偏航角度误差Δα及其变化趋势，计算出相应的偏航机构控制律。将得到的偏航机构控制律电信号传送至偏航执行机构实现对桨距角的控制，机组偏航角度跟踪偏航角度参考值α<sub>参考</sub>，使风电机组偏航角度实际值α<sub>实际</sub>与偏航角度参考值α<sub>参考</sub>保持一致。本发明总体精度明显提高，有助于增加风力发电机组的年总发电量；对复杂、极端情况的适应性较强；动作有效性大大提高，最大程度延长执行机构的机械寿命；改装难度小，成本低。
文档编号F03D7/04GK101498282SQ20081005740
公开日2009年8月5日 申请日期2008年2月1日 优先权日2008年2月1日
发明者展 刘, 刘远远, 王子洋, 勇 秦, 贾利民, 涛 雷 申请人:北京能高自动化技术有限公司