解读极端风向的变化趋势

风力发电机的偏航系统用来跟踪风向，一般由多台偏航电机和偏航齿轮组成。偏航系统能够提供的偏航转矩是有限的，对风向转变会有一定的时间延迟。如果瞬间风向发生大角度转变，偏航系统无疑将承受巨大的冲击。

极端风转向包括变化角度和变化时间两个变量。风速越大时，允许的变化角度越小；叶轮直径越大，偏航所需的转矩越大，允许的变化角度也越小。极端风向变化时间可用风向变化速率来表示，显然风向变化速率也不能超过某一极限。

根据IEC 61400-1（2005第三版)标准，风力发电机的极端风向变化角度应该满足^[51]：

其中：

σ₁=I_ref（0.75v_hu。+5.6) （7-32)

式中 I_ref——15m/s风速下的参考湍流强度（当I_ref≤0。16时，为A类；当I_ref≤0。14时，为B类，当I_ref≤0。12时，为C类)；(www.xing528.com)

Λ₁——纵向湍流放大系数；

z——轮毂高度；

D——叶轮直径（-180°≤θ_e≤180°)。

极端风向变化速率（或暂态过程)应该满足^[51]：

其中T=6s，为极端风向变化时间。风向变化结束后，假设风向保持不变。

以目前常见的机型为例，当湍流A类，叶轮直径为D=89m，轮毂高度z=70m时，极端风向变化角度的范围与风速的关系如图7-3（左)所示。当v_hub=25m/s时的暂态过程如图7-3（右)所示。实际极端风转向情况应该满足该IEC标准。