一种使用毫米波雷达的风电机组偏航系统的制作方法

本发明属于风力发电领域，特别涉及一种使用毫米波雷达的风电机组偏航系统。

背景技术：

1、风电是电力能源的重要组成部分，偏远的山区，草原以及海边都具有丰富的风能资源，随着风力发电技术的逐步发展，风力发电机组也随之走向山区和沿海地带。在风力发电机组工作场景中，为了提高机组的发电效率，就需要设备能够探测出风向根据所的信息来调整发电机组机舱的朝向。

2、目前大多通过风向机组偏航系统调整发电机组机舱的朝向，偏航系统的控制装置根据传感器获取的风向和风速信息生成调转机舱朝向指令，从而控制偏航电机进行运转。一般情况下，偏航电机设置于风力发电机底座上，而测风设备则装设在风电机组机舱上方，这样的安装方式，虽然能够测出当前风电机组高度的风向和风速信息，但是会受到风机叶片、测风设备的老化对雷达的影响。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于提供一种使用毫米波雷达的风电机组偏航系统，解决了激光测风雷达受干扰天气风速测量有效率低的问题。

2、本发明是这样实现的，

3、一种使用毫米波雷达的风电机组偏航系统，该系统包括：

4、毫米波测风雷达，对风电机组周围风的数据信息进行采集；

5、偏航控制器，通过数据传输装置接收并处理毫米波测风雷达采集的数据信息，通过通信模块传输给偏航驱动装置进而调整水平轴以及确保风机叶轮角度移动到最佳接受风能的状态；

6、角度传感器，安装在风电机组机架上，获取调整后机舱的实际偏航角度，并反馈至偏航控制器，所述偏航控制器通过与预先规定的误差范围进行比较，判断机舱的偏航角度是否在允许的范围内，如果偏航角度符合要求，说明机舱的偏航控制正常工作；如果偏航角度超出了规定的误差范围，则发出警示；

7、偏航驱动装置，接收偏航控制器的指令并执行偏航。

8、进一步地，所述偏航系统还包括有超速检测模块用于采集风电机组的转速信号，当转速信号超过预设的转速阈值时，超速检测模块触发自动偏航控制机制，发送控制信号，使风电机组执行90°的偏航转向指令，将机舱对准侧风方向；

9、通过所述毫米波测风雷达一直将风向风速信息传输给偏航控制器，保证在风速大于风电机组切除风速时随时保持与风向90°侧风状态，直至毫米波侧风雷达检测到风速小于风电机组切除风速时，根据接收到的风能信息再次执行偏航任务。

10、进一步地，所述偏航控制器根据接收的数据信息确定风电机组机舱的目标方向，根据当前机舱方向与目标方向之间的差值来计算偏航静态误差，通过所述偏航静态误差反映实际机舱方向与目标方向之间的差异，基于所述偏航静态误差，偏航控制器生成相应的偏航指令，用于调整机舱的方向。

11、进一步地，所述偏航驱动装置包括偏航变频器和偏航电动机，通信模块与偏航变频器连接通过放大电路进行偏航指令地传输，偏航变频器再与偏航电动机相连接来执行偏航指令；根据设置于风电机组机架上的角度传感器获取风电机组机舱的偏航角反馈至偏航控制器，以确定机舱的偏航角是否满足要求。

12、进一步地，所述偏航计数器对风电机组机舱转动的角度进行反馈，若角度已超过规定的阈值时偏航控制器通过通信模块给偏航解缆装置发送解缆指令进行强制解缆，所述偏航解缆装置包括手动解缆装置和自动解缆装置，所述手动解缆装置则设置在偏航控制器与偏航变频器之间，自动解缆装置与风电机组的控制系统连接，通过旋钮的旋转控制风电机组的转动。

13、进一步地，所述毫米波测风雷达探测到数据包括风速、风向、垂直气流、温度、湿度、气压以及对应的径向风速标志位，所述偏航控制器根据毫米波测风雷达测量的数据，并获取毫米波测风雷达系统状态标志位，判断毫米波测风雷达是否处于工作状态。所述判断毫米波测风雷达是否工作正常，并执行对应行为。

14、进一步地，所述判断毫米波测风雷达是否工作正常，并执行对应行为包括：

15、毫米波测风雷达系统状态标志位包括有效标志位1和无效标志位0；当毫米波测风雷达系统状态标志位为1时，工作正常；当毫米波测风雷达系统状态标志

16、位为0时，工作异常。

17、本发明与现有技术相比，有益效果在于：

18、本发明在恶劣雨雾天气下极大限度地利用毫米波雷达在雨雪雾等干扰天气下的抗干扰能力，可以实现干扰天气下风速风向的准确测量，保证了数据有效率，解决了激光测风雷达受干扰天气风速测量有效率低问题，增强了测风雷达的环境适应性；

19、地基式雷达由于安装在地面上，相比机舱后式雷达更少受到风机叶轮的影响。这是因为地基式雷达安装在风电机组正前方的固定位置，位置远离风机叶轮不会受在风机叶轮产生的气流干扰。因此，地基式雷达在风机叶轮影响方面具有优势；

20、本发明毫米波测风雷达的优点：数据精度高，可移动部署，现场维护简便，成本低。

21、在使用地基式毫米波测风雷达，其安装在风电机组前方，所测量的风场位于风电机组前方，所以并未受到风机叶轮旋转干扰，这不仅保证了测风的精度，也为风力发电机组控制预留了调整的时间，提高了系统的实时性。毫米波测风雷达可以全天候在恶劣天气下精确地测量出整个风机叶轮扫风面范围内风的数据信息，从而提高风电机组的稳定性和发电效率。

技术特征：

1.一种使用毫米波雷达的风电机组偏航系统，其特征在于，该系统包括：

2.根据权利要求1所述的一种使用毫米波雷达的风电机组偏航系统，其特征在于，所述偏航系统还包括有超速检测模块用于采集风电机组的转速信号，当转速信号超过预设的转速阈值时，超速检测模块触发自动偏航控制机制，发送控制信号，使风电机组执行90°的偏航转向指令，将机舱对准侧风方向；

3.根据权利要求1所述的一种使用毫米波雷达的风电机组偏航系统，其特征在于，所述偏航控制器根据接收的数据信息确定风电机组机舱的目标方向，根据当前机舱方向与目标方向之间的差值来计算偏航静态误差，通过所述偏航静态误差反映实际机舱方向与目标方向之间的差异，基于所述偏航静态误差，偏航控制器生成相应的偏航指令，用于调整机舱的方向。

4.根据权利要求1所述的一种使用毫米波雷达的风电机组偏航系统，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的一种使用毫米波雷达的风电机组偏航系统，其特征在于，所述偏航计数器对风电机组机舱转动的角度进行反馈，若角度已超过规定的阈值时偏航控制器通过通信模块给偏航解缆装置发送解缆指令进行强制解缆，所述偏航解缆装置包括手动解缆装置和自动解缆装置，所述手动解缆装置则设置在偏航控制器与偏航变频器之间，自动解缆装置与风电机组的控制系统连接，通过旋钮的旋转控制风电机组的转动。

6.根据权利要求1所述的一种使用毫米波雷达的风电机组偏航系统，其特征在于，所述毫米波测风雷达探测到数据包括风速、风向、垂直气流、温度、湿度、气压以及对应的径向风速标志位，所述偏航控制器根据毫米波测风雷达测量的数据，并获取毫米波测风雷达系统状态标志位，判断毫米波测风雷达是否处于工作状态。所述判断毫米波测风雷达是否工作正常，并执行对应行为。

7.根据权利要求6所述的一种使用毫米波雷达的风电机组偏航系统，其特征在于，所述判断毫米波测风雷达是否工作正常，并执行对应行为包括：

技术总结本发明属于风力发电领域，特别涉及一种使用毫米波雷达的风电机组偏航系统，包括：毫米波测风雷达，对风电机组周围风的数据信息进行采集；偏航控制器，通过数据传输装置接收并处理毫米波测风雷达采集的数据信息，通过通信模块传输给偏航驱动装置进而调整水平轴以及确保风机叶轮角度移动到最佳接受风能的状态；角度传感器，安装在风电机组机架上，获取调整后机舱的实际偏航角度，并反馈至偏航控制器，偏航驱动装置，接收偏航控制器的指令并执行偏航。解决了激光测风雷达受干扰天气风速测量有效率低的问题，可以实现干扰天气下风速风向的准确测量，保证了数据有效率。技术研发人员：王大福,吴乐,马亮,孙红凯,柴有琢,王尚军,郑贺,张明,刘宝良受保护的技术使用者：大唐（赤峰）新能源有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/5