风力发电机组偏航系统探究与优化
风力发电机组偏航控制系统技术分析及应用
风力发电机组偏航控制系统技术分析及应用风力发电作为可再生清洁能源，能够实现将风能进行转化为电能加以利用，在能源替代与节能减排的低碳电力发展中扮演重要角色。
风速具有概率随机性和参数模糊性的多重不确定性特征，需要对风力发电机组进行偏航控制，本文详细对风力发电机组偏航控制系统技术进行了分析，并介绍了风力发电机组偏航控制系统技术的相关应用情况。
标签：风力发电;机组;偏航;控制技术0 引言风能作为一种清洁的可再生能源而越来越受到人们的关注，作为风能利用的主要形式，风力发电备受瞩目。
风力发电过程中，风向可能会随时变化，这就需要对风电机组进行偏航控制。
偏航控制是在可用风速范围内对风电机组自动准确控制，从而提高风能的利用率。
目前偏航角度的测量通常采用电位计的方式进行，由于电位计的本身特性缺陷，以及电位计输出的信号极易受到外界的干扰，而且，电位计的长期使用也可能会使得偏航角度对应的信号出现异常，需要对偏航角度的测量方法加以改进，提高风力发电机组偏航控制系统的控制性能。
本文首先分析了风力风电机组的基本结构和基本原理，之后阐述了风力发电机组具体的偏航控制技术。
1 风力发电机组1.1 海上风电概述当下我国正在进行能源转型，走绿色发展道路已经成为共识，海上风电则是推动这一战略早日落地的重要力量。
对中国来说尤其如此，我国沿海11个省份的GDP约占全国的一半，总能耗也占全国的一半左右。
对于这些地区而言，海上风能资源丰富，新能源电力消纳能力强，大力发展海上风电将是加快能源转型进程的重要手段。
目前我国海上风电开发已经进入了规模化、商业化发展阶段。
我国海上风能资源丰富，根据全国普查成果，我国5～25米水深、50米高度海上风电开发潜力约2亿千瓦;5～50米水深、70米高度海上风电开发潜力约5亿千瓦。
根据各省海上风电规划，全国海上风电规划总量超过8000万千瓦，重点布局分布在江苏、浙江、福建、广东等省市，行业开发前景广阔。
近年来海上风电得到了大力发展，国家出台了多项政策鼓励发展海上风电，并走出国门开始与国外共同开发海上风电资源。
风力发电机偏航振动问题及解决对策
风力发电机偏航振动问题及解决对策摘要：科学技术的进步，使得越来越多的学者开始关注绿色能源的应用，风力发电作为其中一种，有着不可替代性。
在这过程中，风力发电机机组数量逐渐增加，想要确保机组设备的安全性，在制造过程中，会通过各类保护方式，优化风机系统配置，从而促进机组顺利运行。
基于此，本文主要阐述风力发电机偏航振动相关概念，探究风力发电机偏航振动问题及解决对策，有望对部分学者提供借鉴和帮助。
关键词：风力发电机；偏航振动；问题及解决对策前言：现代社会发展背景下，我国风力发电技术得到快速发展，该类现象的产生，一定程度上推动了风机振动状态监测技术的进步，偏航系统作为风力发电机组的重要组成部分，可以实现风机传动链的二十四小时监测。
然而，任何事物在发展过程中，都具有一定的缺陷，风力发电机也不例外，在实际应用过程中，由于设计的差异，机组所处不同的地理位置，运行环境也不相同，使得机组运行产生偏航振动问题，影响着风力发电机的整体安全性和经济性。
因此，我们就要关注风力发电机偏航振动问题，将其作为当前工作的研究重点来探索。
1.风力发电机偏航振动相关概念1.1偏航系统偏航系统，在风电机组当中作为关键系统，发挥着重要作用，是水平轴式风力发电机组必不可少的组成部分之一。
偏航系统的主要作用有两个：其一是与风力发电机组的控制系统相互配合，使风力发电机组的风轮始终处于迎风状态，以便最大限度地吸收风能，提高风力发电机组的发电效率；其二是提供必要的锁紧力矩，以保障风力发电机组在完成对风动作后能够安全定位运行。
偏航系统有被动偏航系统和主动偏航系统两种，因行业内绝大多数为主动偏航，被动偏航极少，本篇不做赘述。
偏航系统一般由偏航轴承、偏航驱动装置、偏航制动(阻尼)器、偏航计数器、纽缆保护装置、偏航液压装置等部分组成。
偏航轴承有滑动轴承和滚动轴承两种，滑动轴承生产简单，摩擦力大且能调节，可以省却偏航阻尼器和偏航制动装置；采用滚动轴承时，系统必须有制动和阻尼装置，因此成本较高，其优点是可靠性高，偏航驱动功率较小。
风电偏航系统在风力发电场景中的应用前景与挑战
风电偏航系统在风力发电场景中的应用前景与挑战引言随着可再生能源的快速发展，风力发电成为全球清洁能源中的重要组成部分。
而风电偏航系统作为风力发电机组的核心部件之一，在提高风电场景中发电效率和可靠性方面发挥着至关重要的作用。
本文将探讨风电偏航系统的应用前景以及面临的挑战。
一、风电偏航系统的应用前景1. 提高发电效率风电偏航系统能够根据风机的状态和风向稳定地调整风力发电机组的方向，以最大限度地利用风能。
通过将风轮转向风向，避免了风轮朝向背风方向运行的情况，有效提高发电效率。
该系统的应用能够让风力发电场的发电量大幅增加，从而提高风电行业的竞争力。
2. 改善风电场的可靠性风电偏航系统能够帮助风力发电机组迅速适应风向的变化，以避免出现风轮失速或过速的情况。
这对于确保风力发电机组的稳定运行至关重要。
系统能够精确判断风向，及时调整风轮的角度和转速，保持风力发电机组在合适范围内运行，从而减少故障和维修次数，提高风电场的可靠性。
3. 降低运营成本风电偏航系统的应用可以减少风力发电机组在不良风向条件下的损耗。
通过保持风轮面对风向，降低了不必要的风阻和风力的损失，使得风力发电机组的发电效率更高。
此外，系统能够及时发现机组的工作状态和异常情况，提前预警并进行维护，降低了维修和运营成本。
二、风电偏航系统面临的挑战1. 复杂的环境条件风力发电场场址各异，面临着不同的环境条件。
例如，风力发电机组可能面临高温、低温、高湿度、强风等气候条件。
为了确保风电偏航系统的正常运行，需要选择适应不同环境条件的材料和设计。
同时还需要考虑材料的耐久性和性能稳定性，以保证系统在长期使用中不失效。
2. 复杂的风向变化风向在风力发电场景中是不稳定的，经常发生变化。
风力发电机组需要能够快速准确地判断风向，并随之调整风轮的角度和转速。
然而，由于风向变化的不确定性，系统必须具备高精度的感应和反应能力。
这对于风电偏航系统的传感器和控制器提出了更高的要求。
需要通过精确的算法和高性能硬件来实现。
风力发电机组偏航控制系统设计
风力发电机组偏航控制系统设计一、引言二、偏航控制系统的功能偏航控制系统的主要功能是实时监测风向，并控制风轮的转向，使其与风向保持一致。
具体功能包括以下几个方面：1.风向传感器：获取当前的风向信息。
2.控制算法：根据风向传感器的数据计算需要偏航的角度，并输出控制信号。
3.控制执行部分：根据控制信号，驱动偏航装置，使其实现风轮的转向。
三、偏航控制系统的设计要求1.稳定性：偏航控制系统需要保证在各种天气条件下都能稳定工作，即使在强风或恶劣天气下也能可靠控制风轮的转向。
2.灵敏性：系统需要快速响应风向变化，并及时调整风轮的转向，以最大化风能转化效率。
四、偏航控制系统的设计方案1.风向传感器的选取：选择高精度、高灵敏度的风向传感器，能够准确地获取当前的风向信息。
2.控制算法的设计：采用先进的控制算法，如模糊控制、PID控制等，根据当前风向和期望风向之间的差异，计算偏航的角度，并输出控制信号。
3.控制执行部分的设计：根据控制信号，选择合适的偏航装置，如电动执行器或液压执行器，进行风轮的转向控制。
五、偏航控制系统的实施和测试1.系统的实施：根据设计方案，搭建偏航控制系统的实验装置，进行系统的实施和调试。
2.系统的测试和评估：对实施后的偏航控制系统进行测试和评估，包括稳定性测试、灵敏性测试和抗干扰性测试等。
六、偏航控制系统的性能提升方案1.优化风向传感器：选择更高精度、更高灵敏度的风向传感器，以提高系统的测量精度和响应速度。
2.改进控制算法：采用更先进的控制算法，如模型预测控制、自适应控制等，进一步提高系统的控制精度和响应速度。
3.优化控制执行部分：选择更高性能的偏航装置，如脉冲宽度调制执行器等，以提高风轮转向的准确性和稳定性。
七、结论本文详细介绍了风力发电机组偏航控制系统的设计，包括系统的功能、设计要求和设计方案等。
通过实施和测试，可以验证系统的性能，并提出性能提升方案，进一步提高系统的稳定性和效率，为风力发电行业的发展做出贡献。
风力发电机组偏航控制系统的优化及仿真
１ ４ １
文 章 编 号 ：０ １ ３ ９ （０ ０ ０ 一 ｌ４ Ｏ １０ — ９７ ２ １ ）９ Ｏ １一 ２
Ｍａ ｈ ｎ ｒ Ｄｅ ｉｎ ｃ ｉｅｙ ｓｇ
＆
Ｍａ ｕ ａ ｔ ｒ ｎ ｆｃ ｕ ｅ
第 ９期 ２１ ０ ０年 ９月
风 力发 电机 组偏航控 制 系统 的优 化及仿 真 木
ｇｅｔ ａｈｅｅｍ ｘｍ ｍ ｃｐｕｅｏ ｗｎ ｎ ｒ ｎｔｅ ａ ｏ ｔ ｌ ｙｔ ｔ ｉ ｉ ． ， ｉ ａｉ ｕ ａ ｔｒ ｆ ｉ ｅｅｇ ｏ ｗｃ ｎ ｏ ｓｓ ｍ ｏ ｉ ｚ ｏ ｏｃ ｖ ｄ ｙ ｈｙ ｒ ｅ ｐ ｍ ａ ｎ ｔ
Ｋｅ ｒ ｓ： ｉ ｅ ｒ ｔ ｒ； ｗ ｏｎ ｒ ｌｓ ｔ ｍ ； ｌ－ｃｉ ｂ ｎｇ ａ ｇ ｉｈｍ ； ａ ｉ ｕ ｐ ｙ ｗｏ ｄ Ｗ ｎｄ ｇ ｎｅ ａ ｏ Ｙａ ｃ ｔ ｏ ｙｓｅ Ｈｉ ｌ ｌｍ ｉ ｌ ｏｒｔ Ｍ ｘ ｍ ｍ ｏｗｅ ； ｒ
关键词 ： 风力发 电机 ； 偏航控制 系统 ； Leabharlann 算法 ； 爬 最大功率 ； 优化
【 ｂｔ ｃ】 ｃｕ ｃ （１０ ｆｒｈ ｉ ｈｎｔ ｉ ｎ ｎｏ ｉ ｉ ｏｓ ｏ ｗ ｒ， ｅ Ａ ｓ ａｔ Ａ ｃｒ ｙｏ ￣ ５ ）ｏ ｔ ｗｎ ｗ ｅ ｅ ｎ ｖ ｅ ｅｓｒｎ ｄ ｄｅ ｎｔ ｏ ｔ ｎ ｒ ａ ｆ ｅ ｄ ｈｗ ｄａ ｓ ｓ ｅ ｋ ｈ
【 摘 要】 针对风精度在（１０ 内时出现了 ￣ ５） 风向标传感器不能正常工作， 进而不能实现对风能的最大 捕获， 风力发 电机组的发电效率的问题。提 出了基于大范围风向变化 的偏舷控 制 系统的优化 策略 ： 降低 在风 向变化绝对值（ 偏航角 ＞５ 时， 度）１０ 改善传感器自 身性能； 在风向变 化绝ｘ￣＜５ 时， － ｌ０ 采用陀螺仪和爬山算法 ， Ｊ － 相结合的方法来控制偏舷机 构。快速调 节机舱 的偏转角度 ， 实现对捕获最大风能的偏航控制 系统的优化。
风力发电机及偏航系统
风力发电机及偏航系统引言：风力发电是一种利用风能将其转化为电能的发电方式。
它是一种环保、可再生的能源，可以帮助减少对传统化石燃料的依赖，并减少排放。
风力发电机是风力发电的核心设备，而偏航系统是确保风力发电机能够高效运行的关键部件。
本文将从风力发电机的原理、构造和工作原理以及偏航系统的功能、原理和优化等方面进行阐述，以帮助读者更好地理解风力发电机及偏航系统的工作原理与应用。
一、风力发电机1.原理2.构造3.工作原理当风力吹过风力发电机的叶片时，叶片产生升力，并形成一个扭转力矩。
这个扭转力矩通过轴传递给发电机，进而带动发电机转子旋转。
转子内部的磁场与绕组相互作用，产生感应电动势，从而产生电能。
二、偏航系统1.功能偏航系统是风力发电机中的重要部分，其主要功能是使风力发电机始终面向风向，以利用风能的最大化。
偏航系统可以通过调整发电机的方向来适应风的变化，确保叶片始终相对于风的方向。
2.原理偏航系统通常由风向传感器、控制器和驱动器等组成。
风向传感器负责感知风的方向，控制器根据风向数据和预设参数进行判断和计算，驱动器则通过调整发电机的方向来控制风力发电机的偏航。
3.优化为了提高风力发电系统的效益，偏航系统的优化也尤为重要。
通过采用更先进的风向传感器、控制算法和驱动器技术，可以提高偏航系统的准确性和响应速度，进而提高风力发电机的发电效率。
结论：风力发电机及偏航系统是风力发电的重要组成部分，其工作原理和优化对风力发电系统的效益起到至关重要的作用。
理解和掌握风力发电机及偏航系统的原理和应用，对于推广和应用风力发电具有重要的指导意义。
随着技术的不断进步，风力发电的效率和可靠性将继续提升，为可持续发展和环境保护做出积极贡献。
减轻风力发电机组偏航滑移影响的控制方法装置及机组
减轻风力发电机组偏航滑移影响的控制方法装置及机组风力发电机组在运行过程中常常会受到风向的影响，导致发电机组产生偏航滑移现象，进而影响发电效率和运行稳定性，因此需要采取控制措施来减轻这种影响。
本文将就减轻风力发电机组偏航滑移影响的控制方法、装置及机组进行详细介绍。
一、控制方法1.控制方法一：改变风力发电机组的偏航角度通过改变风力发电机组的偏航角度来控制偏航滑移现象。
当发电机组发现出现偏航滑移时，通过调整风力发电机组的偏航角度，使其与风向保持一致，从而减轻偏航滑移的影响。
2.控制方法二：增加风力发电机组的阻尼通过增加风力发电机组的阻尼来减轻偏航滑移的影响。
当发电机组受到风向的影响时，增加阻尼可以使其更加稳定地运行，减少偏航滑移现象的发生。
3.控制方法三：优化风力发电机组的控制系统通过优化风力发电机组的控制系统来减轻偏航滑移的影响。
通过改进控制系统的算法和参数设置，可以使发电机组更加灵活地响应风向变化，从而减少偏航滑移现象。
为了实现上述控制方法，需要设计相应的装置及机组来实施。
以下是减轻风力发电机组偏航滑移影响的装置及机组的设计要点：1.控制装置：设计一套能够监测风向、检测偏航滑移并根据控制方法进行调整的控制装置。
包括传感器、控制器、执行机构等组成。
2.风向监测系统：设计一套能够实时监测风向的系统，通过精确测量风向数据来指导发电机组的操作。
3.偏航调整机构：设计一套可以通过控制装置调整风力发电机组偏航角度的调整机构，实现对偏航滑移影响的控制。
4.阻尼调节装置：设计一套可以增加风力发电机组阻尼并调整阻尼大小的装置，提高发电机组的稳定性。
总之，通过上述控制方法、装置及机组的设计，可以减轻风力发电机组偏航滑移影响，提高发电效率和运行稳定性，为风力发电行业的发展做出贡献。
海上风力发电偏航系统的能量损失分析与优化设计
海上风力发电偏航系统的能量损失分析与优化设计随着可再生能源的快速发展，海上风力发电作为一种清洁能源的最佳选择，逐渐成为解决能源短缺和环境问题的重要方式之一。
海上风力发电机组通过将风能转化为电能，可以有效降低温室气体的排放和对传统能源的依赖。
然而，海上风力发电系统中的偏航系统存在能量损失的问题，这一问题直接影响发电机组的功率输出和整体效率。
因此，本文将探讨海上风力发电偏航系统的能量损失分析与优化设计。
首先，对海上风力发电偏航系统的工作原理进行简要介绍。
风力发电机组通过将风能转化为机械能，再由发电机将机械能转化为电能。
在发电过程中，风力发电机组需要保持旋转方向与风向一致，以确保最大功率输出。
偏航系统的主要作用是通过控制机组的位置和方向，使机组始终面向风向。
然而，在实际运行过程中，偏航系统存在一定的能量损失。
为了分析海上风力发电偏航系统的能量损失，首先需要定量衡量系统能量损失的指标。
常用的指标包括发电机组的功率损失率、转轮损耗率以及偏航系统整体效率。
其中，功率损失率可以通过比较实际能量输出和理论能量输出之间的差异来计算。
转轮损耗率可以通过测量转轮在偏航过程中的摩擦损耗和风压损耗来计算。
偏航系统整体效率可以通过比较实际能量转化和理论能量转化之间的差异来计算。
然后，需要对海上风力发电偏航系统的能量损失进行深入分析。
首先，可以从设计参数的角度考虑，通过调整转轮的叶片材料和形状等设计参数，降低转轮损耗率。
其次，可以从控制策略的角度考虑，通过优化偏航系统的控制算法和降低控制误差，提高偏航系统的整体效率。
此外，还可以考虑使用新兴技术，如智能偏航系统和主动控制系统，以减少偏航误差和能量损失。
最后，可以探讨海上风力发电偏航系统的优化设计。
优化设计的目标是最大限度地减少能量损失并提高发电机组的整体效率。
通过综合考虑转轮设计参数、控制策略和新兴技术等因素，可以采用多目标优化方法，例如遗传算法和粒子群算法，寻找最优设计方案。
风力发电机组偏航控制系统的设计分析
线 方 向和 风 向相 一致 。 ２ ． ２ ． ２手 动偏航 功能 手 动 偏 航 控 制 主 要 包 括 了 人 工 进 行 顶 部机 舱 控 制 、 面 板 控 制 以及 远程控制偏航这三种方 式。 ２ ． ２ Ｉ ３自动解缆 功能 自动 解 缆 功 能 是 偏 航 控 制 器 通 过 检 测 偏 航 角 度 、 偏 航 时 间 以及 偏 航 传 感 器 ，
蜀 航控制系统 的分 类与组成
编航 控 制 系统 的分 类
偏航 控制 系 统主 要可 分为 被动 偏航 控制
Ｅ 和 主 动 偏 航 控 制 系 统 两 种 。其 中 ，被 动 偏
圈数时 （ 可根据实际情况设置 ），如果风力发 控 制器 来 实现 的。 由于 风 向瞬 时波动 频繁 ， 电 机 组 处 于 暂 停 或 启 动 状 态 时 ，则 系 统 可 控 制 但 幅 度 不 大 ， 通 常 设 置 一 定 的 允 许 偏 差 ， 如 自动解缆；如发 电机组正处于运行状态时 ，则 ± ８ 。 ，如果在 此偏差 范围 以内，即可 认为是对 中心控制器将不允许解缆，偏航控制系统应继 风状态 。 续进行正常偏航和对风跟踪 。如偏航控制器检 当风轮偏航 信号经过 放大和模 数转换后 ， 测到扭缆状态达到保护极限时 ，偏航控制器通 进 入到 Ｃ Ｐ Ｕ 中进 行处 理，再将 所得 的数据 处 过软件 系统请 求中心控制器正常停机 ，此时 中 理 结果经 过数模转换后输 出，并经过功率放 大 心控制 器 允许偏 航控 制系 统强 制执 行解缆 动 驱动 执行机构。如果系统需进行人工操作 ，还 作。当解 缆完成后，偏航控制系统会发送解缆 可 以通 过 人机 交互 平 台得 以实现 ，Ｃ Ｐ Ｕ还 可 完 成信 号 。 用 于 和主 控 制 器 之 间 的 信 号 交 换 。 ２ ． ２ ． ４ ９ ０ 。 侧 风 功 能 ２ ． １ ． ２偏航 执行机构设计 风力发 电机组 的 ９ Ｏ 。 侧风功能 是在风轮过 偏 航 执 行 机 构 主 要 由偏 航 轴 承 、 偏 航 电 速 或 遭 遇 切 出 风 速 以上 的 大 风 时 ， 控 制 系 统 为 动机 、偏航减速机、偏航小齿轮 、偏航齿 圈、 了保证风力发 电机组的安全，控制系统将对机 制 动器、偏航液压回路等设备所构成 。 舱进行 ９ ０ 。 侧 风偏航 处理 。正是 由于 ９ ０ 。 侧风 其 中，对 于偏航 减 速机 的 设计 ，由于 偏 功能是在外界风力对发 电机组有较大影响的条 航 速度低，驱动装置 的减速器通常采用 的是多 件 下，为确保机组安全所采取的措施 ，因此在 级 行星减速器或者蜗轮蜗杆与行星 串联的减 速 该情况下 ，应 当使机舱走最短路径 ，并应 当屏 器 。根据机组偏航传动系统 的结构 需要，可 以 蔽 自动偏航指令 。在侧风结束后 ，还应 当抱 紧 布置 多个减速机驱动装置 。装配时必 须通 过齿 偏航制动盘 ，同时当风 向发生变化 时，需继续 轮 啮 合 间 隙 调 整 机 构 正 确 调 整 各 个 小 齿轮 与 齿 追踪风 向的变化 ， 以确保风力发电机 组的安全 。 圈 的 相 互 位 置 ， 使 各 个 齿 轮 副 的 啮 合 状 况 相 一 ９ Ｏ 。 侧 风 功 能 的 控 制 过 程 与 自动 偏 航 功 能 的 控 致 ， 以 避 免 出 现 卡 滞 或 偏 载 问题 。 制相类似 。 ２ ． １ ． ３偏 航 传 感 器 设 计
浅谈风力发电机组偏航系统现场运行技术应用
浅谈风力发电机组偏航系统现场运行技术应用摘要：风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的青睐和关注，尤其对于水资源、煤炭资源匮乏的山区、牧区、高原地带，风力发电已成为首选的能源供给模式。
但是，风力发电机组在运转过程中，风速矢量的方向极易发生改变，以至于影响电力能源的获取量，而偏航系统作为风力发电机舱的重要组成部分，能够快速平稳的对准风向，使风轮获取最大风能，提高电力能源的供给量。
因此，本文将借助风力发电机组实例，对偏航系统的现场运行技术以常见故障的远程处理方式展开论述。
关键词：风力发电；偏航系统；现场运行技术本文以国内某风电场二期投产的风力发电机组为例，阐述偏航系统的现场运行技术要点。
该风力发电机组采用MY 2.0-121/80型低风速双馈异步风力发电机组，当发电机组运行时，每秒钟的切入风速为3米，切出风速为每秒钟25米，当风机运行环境温度在10℃以下时，风速达到每秒钟9米时，风机即可满负荷运转。
该风电机组的偏航系统由4台电机组成，功率为690V·4.5KW，当风机启动运行后，在偏航系统自动控制功能的作用下，风电机组能够自动实现偏航对风。
1风力发电机组偏航系统现场运行技术要点1.1 自动偏航系统工作原理在风电机组运行的初始阶段，风速风向基准传感信号以绝对正北方向为准，随着风速风向的改变，风电机组内部的传感器将风速风向的改变量转化为弱电信号，同时传输至PLC。
而位于机舱位置的传感器同步将弱电信号传至PLC，然后通过数学函数计算确定风向角。
PLC依靠于风向角的差值向风电机组发出偏航指令。
通常情况下，风向角的角度等于0º或者360º时，说明机舱的对风位置正确，如果在5秒时间内，风向角在-15º—15º之间波动时，则说明风机处于正常运转状态，无需改变和调整偏航系统的工作程序。
如果以-15º和15º作为临界限值，当风向角在20秒的时间内始终保持在超限状态，则需要调整偏航系统的各项参数。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
风力发电机组偏航系统探究与优化
摘要：可再生能源的异军突起，风力发电被广泛应用，风力发电机组的容量己普遍达到兆瓦级别，因此风力发电机组的稳定性尤为重要，尤其是偏航系统，偏航系统对风的准确性直接影响机组的发电效率。
目前风力发电机组关于风向偏航控制主要是基于风向标进行的控制，而风向标的控制误差值较大，还有风向标控制的相关数据都是非线性的。
也就是说在小范围以内，风向标的控制精度较低，影响了风电机组对风能的获取。
因此探讨怎样提高对风精度，对进一步增加发电量具有重要意义。
所以，偏航控制技术的探究和优化，对改善风能捕捉、确保机组安全使用具有一定现实意义。
1本文的研究意义主要体现
（1）有效缓解风力发电机组在使用中出现运行不稳定的情况；
（2）小范围风向变化以内，缓解风向标的控制精度较低的情况，提高对风精度，增加发电量。
（3）改善风能捕捉、确保机组安全使用。
2风电机组的三种控制技术
定桨距控制技术：机组桨叶的桨距角受安装位置等限制保持一个定值，许可的风速变化范围以内，控制系统则不会做出具体控制，技术简化明了。
变桨距控制技术：在机组刚启动运行时就可以实现对转速的跟踪
控制，并网以后实现对功率的跟踪控制，大大改善了机组风机的启动
特性以及功率变化情况。
变速恒频技术：跟踪控制机组的转速和功率，而直接以采集到的
风速信号为机组控制的输入量来跟踪变化，当机组在额定风速以下运
行时，可以达到最优功率变化的跟踪控制，这样可以保证风电机组获
得最大的风能资源，提高风能利用率；当机组在额定风速以上运行时，变速控制可以使得控制系统更具有柔性，进而确保系统输出稳定的功率。
3偏航系统概述
1.偏航系统。
风力发电机组要在最佳的载荷情况下最大限度的捕获风能，输出较多的电量，必须要保证机组在安全的环境下正常稳定地运
转工作，在风力发电机组控制系统研究时，变桨的动作和发电机的转
速相关，而风向的特性和偏航系统相关，偏航系统的控制是通过风向
标实现的。
利用风向标传感器来监测风的方向，偏航控制器通过采集监测到
的风信号，并分析判断风信号和风轮轴向之间的偏移角度，然后输出
偏航控制信号，从而带动机组将叶轮的轴向和风向位置调整到同一位
置上，进而实现对风目的。
根据偏航控制系统的工作原理，可以将偏航控制的具体过程分为90°侧风控制、自动解缆控制、手动偏航控制和自动偏航控制这几个过程。
为确保安全性，90°侧风控制控制级别最高，最先判断，其次依次是
自动解缆→手动偏航→自动偏航。
4偏航系统策略优化
偏航控制的原理是控制器根据风向标传感器采集的风向信号，进
过内部的运算和分析得出风向和叶轮轴之间的差角，然后做出具体的
偏航动作，最终达到准确对风。
伴随着风能发电的脚步，偏航控制系
统也发展较快，但是在近年的利用中也出现了一些问题，最常见的是
对风角度问题和对风延迟的情况。
基于此，本文在传统的风向标偏航
控制的基础上提出了优化的措施。
（1）偏航角度补偿。
通过偏航控制的工作原理，即由偏航控制器根据风向标传感器采集的风向信号，通过内部运算判断后给出偏航控
制指令，然后由执行机构完成具体的偏航动作。
而实际上因为风向标
具有设计制造的精度误差，同时风向标一般又是设置在机舱的尾部，
这样又会产生安装误差，这两方面原因使得风向标在测量过程中有较
大的测量误差，也就是对风角度误差，即风向与叶轮轴向之间的角度
偏移。
此种误差可以通过对单台机组误差情况的分析，来对具体误差情
况进行偏航角度角度补偿，实际上风向标因设计制造的误差是非常小的，大概仅有不到1°的误差，可以忽略不计，而误差基本是由风向
标的安装和后期运行工况引起的，通过设置补偿角度，来提高偏航精度，进而提升偏航系统的准确度，打到提升发电量的目的。
（2）偏航次数优化。
因为偏航控制是控制器根据风向标测得的风向判断的，而风向由是随机变化的，那么偏航系统就要不断地进行偏
航动作控制，如果机组正是在风能发电的情况下而转入偏航动作的话，这样整个机组就会有很大的波动，进而引起转速的跳动，一定程度上
影响机组的稳定运行和安全性。
随着风电利用的发展，机组对偏航系
统的控制水平也有了很大要求，比如系统的稳定性等方面。
所以，降
低偏航动作的次数，可以进一步提高系统的稳定性。
为降低偏航动作的次数，针对不同的偏航动作，控制器所设置的
持续时间就不同，偏航延迟的时间取决于风向偏差和风速，考虑机组
的功率和负载的最优效果。
要想降低偏航动作的次数，就需要延长偏
航持续的时间，根据实际风向分布的特性，在风向标控制的偏航系统上，从偏航持续时间的所占比例的角度来分析。
一般情况下，在风向
标测得的角度变化范围较小时，偏航持续的时间较长，反之，持续的
时间较短，此方式可减少风机偏航次数，提升机组的稳定性。
（3）小角度偏航策略。
上述两种方式是关于风向变化大于15°
大范围内的风能利用中的控制策略，而在风向变化小于15°小范围
内的风能也是不容忽视的，具有非常可观的利用价值。
但风向标在风
向变化的小范围内影响工作效率，在偏航控制系统中，一般采用功率
控制的方法来获取风能，但其有检测精度不够、对风时间长等缺陷。
针对此种情况，采用搜索功率的最大值，即通过检测机组的输出
功率，按照功率的变化情况，应用搜索最大功率值点来有效控制执行
机构进行偏航动作。
不同的风机转速对应不同的功率最高点，原有偏
航控制策略只是追求一个功率最高点，具有延迟高、效率较低的特点，而通过追求不同转速下的最优功率，可以实现功率最优的追求目标，
尤其是在风向偏差角度在±15℃的情况下，效果明显，可以有效缓解
原有偏航控制策略中小角度识别困难、偏航对风不精准的问题。
结语
本文分析了风电机组控制和偏航系统的工作原理和控制过程，同
时分析了风向对偏航系统的影响作用。
为最大程度地捕获风能，本文
针对不同的风向变化范围设计了相应的控制策略并进行了优化设计。
针对风向变化大于15°的大范围变化情况，采用偏航角度补偿和减
少偏航次数两个方面对风向标控制的偏航系统进行了优化，从而改善
风向标的测量精度，提升工作效率。
而针对风向变化小于15°的小
范围变化情况，本文在功率控制的基础上引入了最佳值跟踪方式，优
化了偏航系统控制策略，最大限度的提升机组捕获风能能力，对提高
发电量有很好的助力作用。
现阶段，风力发电已经成为我国供电企业的主要发电方式，风电
场人员和设备的精细化管理是影响整个风电场发电量以及风电企业经
济效益的关键影响因素。
因此，作为风电企业生产管理人员必须要强
化对于影响发电量因素的研究，结合具体的问题制定出具有针对性的
解决措施，从而保证风电场能够在企业当中充分的发挥出其应有的作用，进而提高风电企业经济效益。