一种风机控制方法、装置及风能发电系统
阅读：950发布：2020-05-11
专利汇可以提供一种风机控制方法、装置及风能发电系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 实施例 公开了一种 风 机控制方法、装置及 风能 发电系统，风机控制方法包括：当风机的当前转速大于第一预设 阈值 时，接收 云 端 服务器 发送的天气信息，天气信息至少包括 风 力 信息；根据天气信息，生成风机控制指令；其中，风机控制指令包括第一控制指令或第二控制指令；根据第一控制指令，控制风机转动至背风方向或第一预设倾 角 的迎风方向；或者，根据第二控制指令，控制风机转动至第二预设倾角的迎风方向，以使得风机的转速小于或者等于第一预设阈值；其中，第一预设倾角小于第二预设倾角。本发明实施例提供的风机控制方法、装置及风能发电系统，能够保证风机有较大的发电量，并提高风机的使用寿命。，下面是一种风机控制方法、装置及风能发电系统专利的具体信息内容。
1.一种风机控制方法，其特征在于，所述风机控制方法包括：
当风机的当前转速大于第一预设阈值时，接收云端服务器发送的天气信息，所述天气信息至少包括风力信息；
根据所述天气信息，生成风机控制指令；其中，所述风机控制指令包括第一控制指令或第二控制指令；
根据所述第一控制指令，控制所述风机转动至背风方向或第一预设倾角的迎风方向；
或者，
根据所述第二控制指令，控制所述风机转动至第二预设倾角的迎风方向，以使得所述风机的转速小于或者等于第一预设阈值；其中，所述第一预设倾角小于所述第二预设倾角。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述天气信息，生成风机控制指令，包括：
若所述天气信息指示当前时刻具有超强阵风，则生成第一控制指令；或者，若所述天气信息指示当前时刻不具有超强阵风，则生成第二控制指令。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
获取所述风机的当前转速和当前朝向；
判断所述风机的当前转速是否大于所述第一预设阈值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：
获取所述风机的经纬度信息；
将所述风机的当前转速和当前朝向以及所述风机的经纬度信息上传到所述云端服务器。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述天气信息为所述风机所在位置的天气信息，所述云端服务器根据所述风机的经纬度信息确定所述风机所在位置的天气信息。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
若所述风机的当前转速小于或者等于所述第一预设阈值，则判断所述风机的当前转速是否小于第二预设阈值；其中，所述第一预设阈值大于所述第二预设阈值；
若所述风机的当前转速大于或者等于第二预设阈值，则控制所述风机的朝向和转速不变；
若所述风机的当前转速小于第二预设阈值，则生成第三控制指令，并根据所述第三控制指令控制所述风机的朝向和转速。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述第三控制指令控制所述风机的朝向和转速，包括：
获取预设时间段的风速和风向，所述预设时间段为从第一时刻到当前时刻的时间段；
若所述预设时间段内的风速和风向改变，则根据所述第三控制指令，控制所述风机的朝向和转速不变；
若所述预设时间段内的风速和风向不变，则根据所述第三控制指令，控制所述风机转动至迎风方向。
8.一种风机控制装置，其特征在于，包括：
接收模块，所述接收模块用于当风机的当前转速大于第一预设阈值时，接收云端服务器发送的天气信息，所述天气信息至少包括风力信息；
指令生成模块，所述指令生成模块用于根据所述天气信息，生成风机控制指令；其中，所述风机控制指令包括第一控制指令或第二控制指令；
控制模块，所述控制模块用于根据所述第一控制指令，控制所述风机转动至背风方向或第一预设倾角的迎风方向；或者，根据所述第二控制指令，控制所述风机转动至第二预设倾角的迎风方向，以使得所述风机的转速小于或者等于第一预设阈值；其中，所述第一预设倾角小于所述第二预设倾角。
9.一种风能发电系统，其特征在于，所述风能发电系统包括风机、风机控制器和云端服务器，如权利要求8所述的风机控制装置集成在所述风机控制器中；其中，所述风机与所述风机控制器电连接，所述风机控制器与所述云端服务器通信连接。
10.根据权利要求9所述的风能发电系统，其特征在于，所述风能发电系统还包括塔架和连接法兰，所述风机通过所述连接法兰与所述塔架连接，所述风机包括舵机、叶片、储能电池和壳体，所述舵机和所述叶片通过连接轴连接，所述储能电池与所述舵机电连接，所述舵机和所述储能电池设置在所述壳体内。
一种风机控制方法、装置及风能发电系统
技术领域
背景技术
[0002] 随着对发电的绿色环保的要求，风能发电应用越来越广，很多地区使用风机进行风能发电，风机的转速和朝向影响着发电效率，而不合适的转速和朝向也会影响风机的使用寿命，因此，如何控制风机的转速和朝向，是非常重要的工作。
[0003] 目前，现有的风机控制方法通过控制风机朝向始终是迎风方向使风机发电，但在风速过高或天气变化时无法对风机的朝向进行调整，风机朝向仍然是迎风方向，会影响风机的使用寿命和发电量。
发明内容
[0004] 本发明实施例提供一种风机控制方法、装置及风能发电系统，以保证风机有较大的发电量，并提高风机的使用寿命。
[0005] 第一方面，本发明实施例提供了一种风机控制方法，风机控制方法包括：
[0007] 根据天气信息，生成风机控制指令；其中，风机控制指令包括第一控制指令或第二控制指令；
[0008] 根据第一控制指令，控制风机转动至背风方向或第一预设倾角的迎风方向；或者，[0009] 根据第二控制指令，控制风机转动至第二预设倾角的迎风方向，以使得风机的转速小于或者等于第一预设阈值；其中，第一预设倾角小于第二预设倾角。
[0010] 可选的，根据天气信息，生成风机控制指令，包括：
[0011] 若天气信息指示当前时刻具有超强阵风，则生成第一控制指令；或者，[0012] 若天气信息指示当前时刻不具有超强阵风，则生成第二控制指令。
[0013] 可选的，风机控制方法还包括：
[0014] 获取风机的当前转速和当前朝向；
[0015] 判断风机的当前转速是否大于第一预设阈值。
[0016] 可选的，风机控制方法还包括：
[0017] 获取风机的经纬度信息；
[0018] 将风机的当前转速和当前朝向以及风机的经纬度信息上传到云端服务器。
[0019] 可选的，天气信息为风机所在位置的天气信息，云端服务器根据风机的经纬度信息确定风机所在位置的天气信息。
[0020] 可选的，若风机的当前转速小于或者等于第一预设阈值，则判断风机的当前转速是否小于第二预设阈值；其中，第一预设阈值大于第二预设阈值；
[0021] 若风机的当前转速大于或者等于第二预设阈值，则控制风机的朝向和转速不变；
[0022] 若风机的当前转速小于第二预设阈值，则生成第三控制指令，并根据第三控制指令控制风机的朝向和转速。
[0023] 可选的，根据第三控制指令控制风机的朝向和转速，包括：
[0024] 获取预设时间段的风速和风向，预设时间段为从第一时刻到当前时刻的时间段；
[0025] 若预设时间段内的风速和风向改变，则根据第三控制指令，控制风机的朝向和转速不变；
[0026] 若预设时间段内的风速和风向不变，则根据第三控制指令，控制风机转动至迎风方向。
[0027] 第二方面，本发明实施例还提供了一种风机控制装置，包括：
[0028] 接收模块，接收模块用于当风机的当前转速大于第一预设阈值时，接收云端服务器发送的天气信息，天气信息至少包括风力信息；
[0029] 指令生成模块，指令生成模块用于根据天气信息，生成风机控制指令；其中，风机控制指令包括第一控制指令或第二控制指令；
[0030] 控制模块，控制模块用于根据第一控制指令，控制风机转动至背风方向或第一预设倾角的迎风方向；或者，根据第二控制指令，控制风机转动至第二预设倾角的迎风方向，以使得风机的转速小于或者等于第一预设阈值；其中，第一预设倾角小于第二预设倾角。
[0031] 第三方面，本发明实施例还提供了一种风能发电系统，风能发电系统包括风机、风机控制器和云端服务器，如第二方面所述的风机控制装置集成在风机控制器中；其中，风机与风机控制器电连接，风机控制器与云端服务器通信连接。
[0033] 本发明实施例提供了一种风机控制方法、装置及风能发电系统，当风机的当前转速大于第一预设阈值时，接收云端服务器发送的天气信息，根据天气信息，生成风机控制指令，从而根据风机控制指令中的第一控制指令控制风机转动至背风方向或第一预设倾角的迎风方向，或者根据风机控制指令中的第二控制指令，控制风机转动至第二预设倾角的迎风方向，以使得风机的转速小于或者等于第一预设阈值。本发明实施例提供的风机控制方法、装置及风能发电系统，能够根据天气信息中包括的风力信息生成控制指令，以控制风机根据天气信息调整朝向和转速，从而在天气较好如无超强阵风时保证风机有较大的发电量，并防止风机因恶劣天气如超强阵风受到的损坏，从而提高风机的使用寿命。附图说明
[0034] 图1是本发明实施例一提供的一种风机控制方法的流程图；
[0035] 图2是本发明实施例二提供的一种风机控制方法的流程图；
[0036] 图3是本发明实施例三提供的一种风机控制方法的流程图；
[0037] 图4是本发明实施例四提供的一种风机控制方法的流程图；
[0038] 图5是本发明实施例五提供的一种风机控制装置的结构框图；
[0039] 图6是本发明实施例六提供的一种风能发电系统的结构框图；
[0040] 图7是本发明实施例六提供的一种风机的结构示意图。
具体实施方式
[0041] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
[0042] 实施例一
[0043] 图1是本发明实施例一提供的一种风机控制方法的流程图，本实施例可适用于风能发电系统，该方法可以由风机控制器来执行，参考图1，该风机控制方法具体包括如下步骤：
[0044] 步骤110、当风机的当前转速大于第一预设阈值时，接收云端服务器发送的天气信息。
[0045] 其中，天气信息至少包括风力信息，天气信息可以是风机所在的地理位置从当前时刻开始几小时内的风力信息等天气信息，第一预设阈值可以是风机转速的最高阈值，如第一预设阈值为1000r/min，第一预设阈值可以是根据风机所在的位置和实际情况设定，具体数值不做限定。
[0046] 步骤120、根据天气信息，生成风机控制指令。
[0047] 其中，风机控制指令包括第一控制指令或第二控制指令，示例性地，若天气信息中包括的风力信息表示当前时刻有超强阵风，则可生成有超强阵风对应的第一控制指令；若天气信息中包括的风力信息表示当前时刻无超强阵风，则可生成无超强阵风对应的第二控制指令。
[0048] 步骤130、根据第一控制指令，控制风机转动至背风方向或第一预设倾角的迎风方向。
[0049] 具体的，第一预设倾角为较小倾角，当风机转动至背风方向或第一预设倾角的迎风方向时，风机转速较小，可防止超强阵风给风机带来的损坏。
[0050] 步骤140、根据第二控制指令，控制风机转动至第二预设倾角的迎风方向，以使得风机的转速小于或者等于第一预设阈值。
[0051] 其中，第一预设倾角小于第二预设倾角，第一预设阈值可以是风机转速的最高阈值，风机在第二预设倾角的迎风方向对应的转速大于风机在第一预设倾角的迎风方向对应的转速，以使风机的转速大于在有超强阵风时的转速，且风机在第二预设倾角的迎风方向对应的转速小于或等于第一预设阈值，即小于风机转速的最高阈值，以保证风机有足够的发电量且防止风机转速过高超过风机可承受的最高转速而带来的损坏，从而提高风机的使用寿命。
[0052] 本实施例提供的风机控制方法，当风机的当前转速大于第一预设阈值时，接收云端服务器发送的天气信息，根据天气信息，生成风机控制指令，从而根据风机控制指令中的第一控制指令控制风机转动至背风方向或第一预设倾角的迎风方向，或者根据风机控制指令中的第二控制指令，控制风机转动至第二预设倾角的迎风方向，以使得风机的转速小于或者等于第一预设阈值。本实施例提供的风机控制方法，能够根据天气信息中包括的风力信息生成控制指令，以控制风机根据天气信息调整朝向和转速，从而在天气较好如无超强阵风时保证风机有较大的发电量，并防止风机因恶劣天气如超强阵风受到的损坏，从而提高风机的使用寿命。
[0053] 实施例二
[0054] 图2是本发明实施例二提供的一种风机控制方法的流程图，本实施例可建立在上述实施例的基础之上，参考图2，该风机控制方法具体包括如下步骤：
[0055] 步骤210、当风机的当前转速大于第一预设阈值时，接收云端服务器发送的天气信息。
[0056] 步骤220、判断天气信息指示当前时刻是否有超强阵风；如果是，执行步骤230；如果否，执行步骤250。
[0057] 步骤230、生成第一控制指令。
[0058] 其中，风机控制指令包括第一控制指令，当有超强阵风时，可生成第一控制指令。
[0059] 步骤240、根据第一控制指令，控制风机转动至背风方向或第一预设倾角的迎风方向。
[0060] 具体的，第一预设倾角为较小倾角，当风机转动至背风方向或第一预设倾角的迎风方向时，风机转速较小，可防止超强阵风给风机带来的损坏。
[0061] 步骤250、生成第二控制指令。
[0062] 其中，风机控制指令包括第一控制指令或第二控制指令，当无超强阵风时，可生成第二控制指令。
[0063] 步骤260、根据第二控制指令，控制风机转动至第二预设倾角的迎风方向，以使得风机的转速小于或者等于第一预设阈值。
[0064] 其中，第一预设倾角小于第二预设倾角，第一预设阈值可以是风机转速的最高阈值，风机在第二预设倾角的迎风方向对应的转速大于风机在第一预设倾角的迎风方向对应的转速，且风机在第二预设倾角的迎风方向对应的转速小于或等于第一预设阈值，保证风机有足够的发电量且防止风机转速过高超过风机可承受的最高转速而带来的损坏。
[0065] 本实施例提供的风机控制方法，能够根据天气信息中包括的风力信息生成控制指令，以控制风机根据天气信息调整朝向和转速，从而在天气较好如无超强阵风时控制风机转动至第二预设倾角的迎风方向，保证风机的转速低于转速最高阈值并在合适的范围内，可以使风机有较大的发电量，并在有超强阵风时，控制风机转动至背风方向或第一预设倾角的迎风方向，防止风机因恶劣天气如超强阵风受到的损坏。
[0066] 实施例三
[0067] 图3是本发明实施例三提供的一种风机控制方法的流程图，本实施例可建立在实施例一的基础之上，参考图3，该风机控制方法具体包括如下步骤：
[0068] 步骤310、获取风机的当前转速和当前朝向；
[0069] 具体的，还可获取风机的经纬度信息，并将风机的当前转速和当前朝向以及风机的经纬度信息上传到云端服务器，云端服务器可根据风机的经纬度信息确定风机所在位置的天气信息。
[0070] 步骤320、若风机的当前转速小于或者等于第一预设阈值，则判断风机的当前转速是否小于第二预设阈值；如果是，执行步骤330；如果否，执行步骤380。
[0071] 其中，第一预设阈值大于第二预设阈值，第一预设阈值可以是风机转速的最高阈值，如第一预设阈值为1000r/min，第二预设阈值可以是风机转速的最低阈值，如第二预设阈值为100r/min，第一预设阈值和第二预设阈值可以是根据风机所在的地理位置和实际情况设定，具体数值不做限定。
[0072] 步骤330、生成第三控制指令。
[0073] 具体的，若风机的当前转速小于第二预设阈值，则生成第三控制指令，第三控制指令可包括控制风机的朝向和转速不变的指令，或者包括控制风机转动至迎风方向的指令。
[0074] 步骤340、获取预设时间段的风速和风向。
[0075] 其中，预设时间段为从第一时刻到当前时刻的时间段，如预设时间段为从当前时刻的前12个小时至当前时刻的时间段，预设时间段具体根据实际情况设定，在此不做限定。
[0076] 步骤350、判断预设时间段的风速和风向是否改变；如果是，执行步骤360；如果否，执行步骤370。
[0077] 步骤360、根据第三控制指令，控制风机的朝向和转速不变；
[0078] 具体的，若预设时间段的风速和风向发生改变，表示风速和风向较不稳定，则可控制风机的朝向和转速不变，风机的当前转速低于第二预设阈值，转速较小从而发电量较小，但同时风机不会受到风速过大的影响，保证风机的正常运行。由于风速和风向不稳定，可控制风机的朝向和转速不变，到风速和风向稳定后，再调整风机的朝向和转速。
[0079] 步骤370、根据第三控制指令，控制风机转动至迎风方向。
[0080] 具体的，若预设时间段的风速和风向不变，表示风速和风向较稳定，则可控制风机转动至迎风方向，以使风机的转速高于第二预设阈值，风机转速较大从而发电量较大，满足发电量的要求。
[0081] 步骤380、控制风机的朝向和转速不变。
[0082] 具体的，若风机的当前转速不小于第二预设阈值，在第一预设阈值和第二预设阈值之间，表示风机根据当前转速产生的电量满足需求，从而可控制风机的朝向和转速不变。
[0083] 本实施例提供的风机控制方法，在风机的当前转速小于或者等于第一预设阈值且小于第二预设阈值时，可根据预设时间段的风速和风向控制风机的朝向转速，使风机转速较大从而发电量较大，满足发电量的要求。
[0084] 实施例四
[0085] 图4是本发明实施例四提供的一种风机控制方法的流程图，参考图4，该风机控制方法可由风机控制器执行，具体包括如下步骤：
[0086] 步骤一、获取风机的当前转速、当前朝向和经纬度信息。
[0087] 步骤二、判断风机的当前转速是否大于第一预设阈值；如果是，执行步骤三；如果否，执行步骤八。
[0088] 其中，第一预设阈值可以是风机转速的最高阈值。
[0089] 步骤三、将风机的当前转速、当前朝向和经纬度信息上传到云端服务器。
[0090] 具体的，云端服务器可根据风机的经纬度信息获取风机所在位置的天气信息，天气信息可包括风力信息。
[0091] 步骤四、接收云端服务器根据风机的经纬度信息获取天气信息后下发的天气信息。
[0092] 步骤五、判断天气信息指示当前时刻是否有超强阵风信息；如果是，执行步骤六；如果否，执行步骤七。
[0093] 步骤六、控制风机转动至背风方向或第一预设倾角的迎风方向。
[0094] 具体的，若天气信息指示当前时刻有超强阵风信息，则控制风机转动至背风方向或第一预设倾角的迎风方向，第一预设倾角为较小倾角，当风机转动至背风方向或第一预设倾角的迎风方向时，风机转速较小，可防止超强阵风给风机带来的损坏。
[0095] 步骤七、控制风机转动至第二预设倾角的迎风方向。
[0096] 具体的，若天气信息指示当前时刻无超强阵风信息，则控制风机转动至第二预设倾角的迎风方向，第一预设倾角小于第二预设倾角，且第二预设倾角小于风机的当前倾角，风机在第二预设倾角的迎风方向对应的转速小于或等于第一预设阈值，保证风机有足够的发电量且防止风机转速过高超过风机可承受的最高转速而带来的损坏。
[0097] 步骤八、判断风机的当前转速是否低于第二预设阈值；如果是，执行步骤九；如果否，执行步骤十。
[0098] 其中，第二预设阈值可以是风机转速的最低阈值，在风机的当前转速不大于第一预设阈值时，需要判断风机的当前转速是否低于第二预设阈值。
[0099] 步骤九、获取预设时间段的风速和风向，当预设时间段的风速和风向不变时，控制风机转动至迎风方向。
[0100] 具体的，若风机的当前转速是否低于第二预设阈值，即风机的当前转速低于风机转速的最低阈值，转速过低，且若预设时间段的风速和风向不变，控制风机转动至迎风方向，提高风机转速，以使风机有较大的发电量。
[0101] 步骤十、控制风机的朝向和转速不变。
[0102] 具体的，若风机的当前转速不大于第一预设阈值且不低于第二预设阈值，即风机的当前转速在最高阈值和最低阈值之间，风机在当前转速下满足发电量要求，可控制风机的朝向和转速不变。
[0103] 本实施例提供的风机控制方法，在风机的当前转速大于第一预设阈值时，根据天气信息控制风机的朝向和转速，并在风机的当前转速低于第二预设阈值时，根据预设时间段的风速和风向控制风机的朝向和转速，保证风机有足够的发电量，且防止风机转速过高或因恶劣的天气如超强阵风导致的风机转速过高而带来的损坏。
[0104] 实施例五
[0105] 图5是本发明实施例五提供的一种风机控制装置的结构框图，该风机控制装置包括：接收模块410、指令生成模块420和控制模块430；其中，
[0106] 接收模块410用于当风机的当前转速大于第一预设阈值时，接收云端服务器发送的天气信息，天气信息至少包括风力信息；指令生成模块420用于根据天气信息，生成风机控制指令；其中，风机控制指令包括第一控制指令或第二控制指令；控制模块430用于根据第一控制指令，控制风机转动至背风方向或第一预设倾角的迎风方向；或者，根据第二控制指令，控制风机转动至第二预设倾角的迎风方向，以使得风机的转速小于或者等于第一预设阈值；其中，第一预设倾角小于第二预设倾角。
[0107] 在上述实施例的基础上，指令生成模块420可包括指令生成单元，指令生成单元用于若天气信息指示当前时刻具有超强阵风，则生成第一控制指令；或者，若天气信息指示当前时刻不具有超强阵风，则生成第二控制指令。
[0108] 优选的，风机控制装置还包括获取模块，获取模块包括获取单元和判断单元，获取单元用于获取风机的当前转速和当前朝向；判断单元用于判断风机的当前转速是否大于第一预设阈值。
[0109] 优选的，获取模块用于获取风机的经纬度信息并将风机的当前转速和当前朝向以及风机的经纬度信息上传到云端服务器。
[0110] 在一种实施方式中，判断单元包括判断子单元、控制子单元和指令生成子单元，判断子单元用于若风机的当前转速小于或者等于第一预设阈值，则判断风机的当前转速是否小于第二预设阈值；其中，第一预设阈值大于第二预设阈值；控制子单元用于若风机的当前转速大于或者等于第二预设阈值，则控制风机的朝向和转速不变；指令生成子单元用于若风机的当前转速小于第二预设阈值，则生成第三控制指令，并根据第三控制指令控制风机的朝向和转速。
[0111] 优选的，指令生成子单元用于获取预设时间段的风速和风向，预设时间段为从第一时刻到当前时刻的时间段；若预设时间段内的风速和风向改变，则根据第三控制指令，控制风机的朝向和转速不变；若预设时间段内的风速和风向不变，则根据第三控制指令，控制风机转动至迎风方向。
[0112] 本实施例提供的风机控制装置，具备风机控制方法相应的有益效果。
[0113] 实施例六
[0114] 图6是本发明实施例六提供的一种风能发电系统的结构框图，该风能发电系统包括风机10、风机控制器20和云端服务器30，如上述实施例所述的风机控制装置集成在风机控制器20中，其中，风机10与风机控制器20电连接，风机控制器20与云端服务器30通信连接，风机控制器20可执行如上述任意实施例所述的风机控制方法。
[0115] 图7是本发明实施例六提供的一种风机的结构示意图，参考图7，可选的，风能发电系统还包括塔架40和连接法兰50，风机10通过连接法兰50与塔架40连接，风机10包括舵机11、叶片12、储能电池13和壳体14，舵机11和叶片12通过连接轴连接，储能电池13与舵机11电连接，舵机11和储能电池13设置在壳体内14。
[0116] 其中，储能电池13为舵机11供电，舵机11带动叶片12转动，从而使风机将叶片12转动产生的机械能转换为电能实现发电的目的。
[0117] 本实施例提供的风能发电系统，具备风机控制方法相应的有益效果。
[0118] 注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
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