CN104405581A - 风力发电机组转速控制方法及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风力发电机组转速控制方法及控制系统，上述方法包括：获取风力发电机组的转速，并获取风力发电机组的扭矩或功率；如果转速大于或等于预设的风力发电机组的共振转频带对应转速区间的转速中间值，并且扭矩小于预设的第一扭矩值或者功率小于预设的功率参考值，则控制风力发电机组的转速跳跃到预设的风力发电机组的共振转频带对应的转速下限；如果转速小于转速中间值，并且扭矩大于或等于预设的第二扭矩值或者功率大于或等于功率参考值，则控制风力发电机组的转速跳跃到预设的风力发电机组的共振转频带对应的转速上限。本发明使风力发电机组可以在风速逐渐变小时避免发电量损失过大，在风速逐渐变大时提高发电量，并同时避免发生共振。

Description

风力发电机组转速控制方法及控制系统

技术领域

本发明涉及风力发电技术，尤其涉及一种风力发电机组转速控制方法及控制系统。

背景技术

在风力发电机组运行中，风力发电机组的转频容易与结构部件的固有频率(例如塔架的一阶固有频率)相近产生共振，通常共振转频带属于较宽的范围。如果运行转速落在共振转频带对应的转速区间内，持续数十秒甚至数秒就会引起整机强烈振动，影响机组性能和破坏结构部件，造成严重的经济损失。

目前，当风速在额定风速以上时，采用恒转速控制，转速为额定转速。额定转速的选定基于各种结构模态分析结果，例如机组坎贝儿图，因此不容易出现共振。

在当风速在额定风速以下时，采用变速变桨控制方法，转速随风速成比例调节，以维持最佳尖速比不变，从而获得更多的风能，提供更多的发电量。然而，由于转速随着风速的变化而变化，转速较容易落入共振转频带对应的转速区间内，从而引起共振。

发明内容

本发明提供了一种风力发电机组转速控制方法及控制系统，使风力发电机组在提供更多的发电量的情况下，也能够避免发生共振。

根据本发明的一方面，本发明提供一种风力发电机组转速控制方法，包括：获取风力发电机组的转速,并获取风力发电机组的扭矩或功率，根据风力发电机组的转速以及扭矩或功率对风力发电机组的转速进行转速跳跃控制。

所述转速跳跃控制包括：如果所述转速大于或等于预设的风力发电机组的共振转频带对应转速区间的转速中间值，并且所述扭矩小于预设的第一扭矩值或者所述功率小于预设的功率参考值，则控制风力发电机组的转速跳跃到预设的风力发电机组的共振转频带对应的转速下限；如果所述转速小于所述转速中间值，并且所述扭矩大于或等于预设的第二扭矩值或者所述功率大于或等于所述功率参考值，则控制所述风力发电机组的转速跳跃到预设的所述风力发电机组的共振转频带对应的转速上限。

根据本发明的另一方面，本发明提供一种风力发电机组转速控制系统，包括：运行数据获取装置，用于获取所述风力发电机组的转速，并获取所述风力发电机组的扭矩或功率；转速跳跃控制装置，用于根据所述运行数据获取装置获取的风力发电机组的转速以及扭矩或功率对所述风力发电机组的转速进行转速跳跃控制。

所述转速跳跃控制装置包括：第一转速跳跃控制单元，用于在所述转速大于或等于预设的风力发电机组的共振转频带对应转速区间的转速中间值，并且所述扭矩小于预设的第一扭矩值或者所述功率小于预设的功率参考值时，控制所述风力发电机组的转速跳跃到预设的所述风力发电机组的共振转频带对应的转速下限；第二转速跳跃控制单元，用于在所述转速小于所述转速中间值，并且所述扭矩大于或等于预设的第二扭矩值或者所述功率大于或等于所述功率参考值时，控制所述风力发电机组的转速跳跃到预设的所述风力发电机组的共振转频带对应的转速上限。

本发明提供的风力发电机组转速控制方法及控制系统，可以根据风力发电机组的转速以及扭矩或功率对风力发电机组的转速进行转速跳跃控制，使风力发电机组的转速随着风速的趋势跳跃到转速下限或者转速上限，从而使风力发电机组在提供更大的发电量的同时，又避免了风力发电机组发生共振。

附图说明

图1为根据本发明实施例的获得最佳尖速比时对应的扭矩与转速的曲线关系的示意图；

图2为根据本发明示例性实施例的风力发电机组转速控制方法的流程图；

图3为根据本发明优选实施例的风力发电机组转速控制方法的流程图；

图4为根据本发明示例性实施例的风力发电机组转速控制系统的逻辑结构框图；

图5为根据本发明优选实施例的风力发电机组转速控制系统的逻辑结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对根据本发明实施例的风力发电机组转速控制方法及控制系统进行详细描述。需要说明的是，本发明各实施例及各实施例中的技术特征在不冲突的前提下可以相互结合。

图1示出了获得最佳尖速比时对应的扭矩与转速的曲线关系。当风力发电机组的转速与扭矩保持在图1所示曲线上时，就能获得更大的功率，提供更大的发电量。参照图1，为了维持最佳尖速比以提供更多的发电量，传统的控制转速策略采用的扭矩控制方法如下：在AB段，转速维持在图1中所示AB段对应第一转速，通过转速差(即当前风力发电机组的转速与第一转速的差值)与扭矩PI控制器(比例积分控制器)，计算得到用于维持转速在第一转速的电磁扭矩给定值；在BC段，同样通过扭矩PI控制器，并限定电磁扭矩给定的方式以保证BC段绝大部分转速对应的是最大功率系数，从而提高发电量；在CD段，转速维持在图1中所示CD段对应的第二转速，通过转速差(当前风力发电机组的转速与第二转速的差值)与PI控制器，计算得到用于维持转速在第二转速的电磁扭矩给定值；EF段为恒功率控制阶段，转速与电磁扭矩给定成反比。

如图1所示，风力发电机组的共振转频带对应的转速区间位于BC段对应的转速区间内，因此风力发电机组通常在BC段发生共振。图1中ω2为共振转频带对应的转速下限，本发明实施例中转速下限可以为11转\分；ω1为共振转频带对应的转速上限，本发明实施例中转速上限可以为15.3转\分；ωm为共振转频带对应转速区间的转速中间值；ε1为预设的第一偏置值，ε2为预设的第二偏置值；Q1为预设的第一扭矩值，为ω1对应的电磁扭矩给定低限；Q2为预设的第二扭矩值，为ω2对应的电磁扭矩给定高限。

本发明提供一种风力发电机组转速控制方法及控制系统，通过在转速大于或等于预设的风力发电机组的共振转频带对应转速区间的转速中间值，并且扭矩小于预设的第一扭矩值或者功率小于预设的功率参考值时，控制风力发电机组的转速跳跃到预设的风力发电机组的共振转频带对应的转速下限，使风力发电机组的转速在风速逐渐变小的趋势下，跳跃到转速下限，从而避免风力发电机组的功率逐渐减小、发电量损失过大，并避免了风力发电机组发生共振。

进一步地，通过在转速小于转速中间值，并且扭矩大于或等于预设的第二扭矩值或者功率大于或等于功率参考值时，控制所风力发电机组的转速跳跃到预设的风力发电机组的共振转频带对应的转速上限，从而在风速在逐渐变大的情况下，将转速提高，以提高发电量，并避免了风力发电机组发生共振。

图2示出了根据本发明示例性实施例的风力发电机组转速控制方法的流程图。

参照图2，在步骤S210，获取风力发电机组的转速，并获取风力发电机组的扭矩或功率。根据本发明的优选实施例，在步骤S210中，还可以对获取的转速及扭矩或功率进行一阶低通滤波，从而获得抗扰处理的数据，以执行更准确的判断和处理。

步骤S210之后，根据风力发电机组的转速以及扭矩或功率对风力发电机组的转速进行转速跳跃控制，转速跳跃控制的过程包括步骤S220至步骤S241。

在步骤S220，确定转速是否大于或等于预设的风力发电机组的共振转频带对应转速区间的转速中间值。转速中间值即图1中所示的ωm，可以将转速中间值设置为风力发电机组的共振转频带对应的转速上限(即图1中所示的ω1)与风力发电机组的共振转频带对应的转速下限(即图1中所示的ω2)之和除以2。如果转速大于预设的风力发电机组的共振转频带对应转速区间的转速中间值，则执行步骤S230，否则执行步骤S231。

在步骤S230，确定扭矩是否小于预设的第一扭矩值或者功率是否小于预设的功率参考值，功率参考值可以设置为基于最佳尖速比的转速/功率表得到的转速中间值对应的最佳发电功率，第一扭矩值即图1中所示的Q1，可以将其设置为功率参考值除以转速上限。如果扭矩小于预设的第一扭矩值或者功率小于预设的功率参考值，则说明当前环境的风速是处于逐渐减小的趋势，如果不采取进一步的措施的话，就会导致风力发电机组的功率逐渐减小、发电量损失过大，而采用传统的转速控制技术又容易使转速落入风力发电机组的共振转频带对应的转速区间。为了解决上述问题，如果确定扭矩小于预设的第一扭矩值或者功率小于预设的功率参考值，则执行步骤S240。

根据本发明的优选实施例，在步骤S230中，确定扭矩是否小于预设的第一扭矩值或者功率是否小于预设的功率参考值的判定逻辑可以进一步限定为：确定扭矩小于预设的第一扭矩值并且持续的时间长度大于等于预设的第一时间长度，或者，功率小于预设的功率参考值并且持续的时间长度大于等于预设的第二时间长度。第一时间长度和第二时间长度可根据经验及实际需求设置(例如，设为0-30秒)。通过对扭矩或功率的持续时间长度的限定，使得对当前环境的风速的变化趋势的判断更加准确。

在步骤S240，控制风力发电机组的转速跳跃到预设的风力发电机组的共振转频带对应的转速下限。从而在风速在逐渐变小的情况下，将转速跳跃到预设的风力发电机组的共振转频带对应的转速下限，避免风力发电机组的功率逐渐减小、发电量损失过大，并避免风力发电机组发生共振。

根据本发明的优选实施例，在步骤S240中，控制风力发电机组的转速以预设的第一加速度跳跃到预设的风力发电机组的共振转频带对应的转速下限，以防止转速跳跃对机组运行造成冲击，导致机舱加速度及载荷过大。第一加速度可根据实际需要跳跃速跳跃的快慢来选取，例如，按照经过20秒由风力发电机组的共振转频带对应的转速上限跳跃到转速下限的加速度作为第一加速度。进一步地，还可以在转速跳跃过程中限定扭矩的上限为第二扭矩值、扭矩的下限为第一扭矩值，以防止转速跳跃过程中出现较大的扭矩跳变，引起机舱振动。

根据本发明的优选实施例，在步骤S240中，可以通过扭矩控制的方法控制风力发电机组的转速跳跃到预设的风力发电机组的共振转频带对应的转速下限。通过扭矩控制的方法控制风力发电机组的转速相比通过变桨的方法控制转速，能够使风力发电机组的扭矩更大，从而使风力发电机组的功率更大，提供更大的发电量。

在步骤S231，确定获取的扭矩是否大于或等于预设的第二扭矩值或者获取的功率是否大于或等于功率参考值，第二扭矩值即图1中所示的Q2，可以将其设置为功率参考值除以转速下限。相应地，如果获取的扭矩大于预设的第二扭矩值或者获取的功率大于功率参考值，则说明当前环境的风速是处于逐渐增大的趋势，为了获得更大的功率并避免风力发电机组发生共振，执行步骤S241。

根据本发明的优选实施例，在步骤S231中，确定获取的扭矩是否大于或等于预设的第二扭矩值或者获取的功率是否大于或等于功率参考值的判定逻辑可以进一步限定为：确定扭矩大于或等于预设的第二扭矩值并持续的时间长度大于等于预设的第三时间长度，或者，功率大于或等于功率参考值并持续的时间长度大于等于预设的第四时间长度。第三时间长度和第四时间长度可根据经验及实际需求设置(例如，设为0-30秒)。通过对扭矩或功率的持续时间的限定，使得对当前环境的风速的变化趋势的判断更加准确。

在步骤S241，控制风力发电机组的转速跳跃到预设的风力发电机组的共振转频带对应的转速上限。从而在风速在逐渐变大的情况下，将转速提高，以提高发电量，并通过跳跃到风力发电机组的共振转频带对应的转速上限，避免了风力发电机组发生共振。

根据本发明的优选实施例，在步骤S241中，控制风力发电机组的转速以预设的第二加速度跳跃到预设的风力发电机组的共振转频带对应的转速上限，以防止转速跳跃对机组运行造成冲击，导致机舱加速度及载荷过大。第二加速度等于：-1×第一加速度。进一步地，转速跳跃过程中限定扭矩的上限为第二扭矩值、扭矩的下限为第一扭矩值，以防止转速跳跃过程中出现较大的扭矩跳变，引起机舱振动。

根据本发明的优选实施例，在步骤S241中，可以通过扭矩控制的方法控制风力发电机组的转速跳跃到预设的风力发电机组的共振转频带对应的转速下限。通过扭矩控制的方法控制风力发电机组的转速相比通过变桨的方法控制转速，能够使风力发电机组的扭矩更大，从而使风力发电机组的功率更大，提供更大的发电量。

图3示出了根据本发明优选实施例的风力发电机组转速控制方法的流程图。

参照图3，在步骤S210，获取风力发电机组的转速,并获取风力发电机组的扭矩或功率。步骤S210中，还可以对获取的转速及扭矩或功率进行一阶低通滤波，从而获得抗扰处理的数据，以执行更准确的判断和处理。

步骤S210之后，根据风力发电机组的转速以及扭矩或功率对风力发电机组的转速进行转速跳跃控制。

在步骤S220，确定转速是否大于或等于预设的风力发电机组的共振转频带对应转速区间的转速中间值。如果转速大于或等于预设的风力发电机组的共振转频带对应转速区间的转速中间值，则执行步骤S230，否则执行步骤S231。此部分处理可参考图2中步骤S220的处理，在此不再赘述。

在步骤S230，确定扭矩是否小于预设的第一扭矩值或者功率是否小于预设的功率参考值。如果是，则执行步骤S240。此部分处理可参考图2中步骤S230的处理，在此不再赘述。

图3中步骤S240的详细处理及有益技术效果可参考图2中步骤240的相关描述，在此不再赘述。

在步骤S231，确定获取的扭矩是否大于预设的第二扭矩值或者获取的功率是否大于功率参考值。如果是，则执行步骤S241。此部分处理可参考图2中步骤S231的处理，在此不再赘述。

图3中步骤S241的详细处理及有益技术效果可参考图2中步骤241的相关描述，在此不再赘述。

根据本发明的优选实施例，在步骤S240中，在控制风力发电机组的转速跳跃到预设的风力发电机组的共振转频带对应的转速下限时，还可以将转速跳跃中标志设置为“是”。同样地，在步骤S241中，在控制风力发电机组的转速跳跃到预设的风力发电机组的共振转频带对应的转速上限时，也可以将转速跳跃中标志设置为“是”。相应的，本发明的优选实施例的风力发电机组转速控制方法还可以包括步骤S211-步骤S213，步骤S211可以在步骤S210之前执行，也可以在步骤S210之后执行。

在步骤S211，获取转速跳跃中标志。然后执行步骤S212。

在步骤S212，确定转速跳跃中标志是否为“是”。如果转速跳跃中标志为“是”，则执行步骤S213，如果转速跳跃中标志为“否”，则根据风力发电机组的转速以及扭矩或功率对风力发电机组的转速进行转速跳跃控制，即等待转速跳跃控制机制的触发，然后进行转速跳跃控。

在步骤213，继续执行当前转速跳跃，跳跃完成后，将转速跳跃中标志设置为“否”。

通过对跳跃中标志的维护并根据该标志进行相应的处理，可以解决转速在共振转频带对应的转速上下限之间频繁来回切换的问题。

进一步地，本发明的优选实施例的风力发电机组转速控制方法中的转速跳跃控制还可以包括步骤S235和步骤S250。并且在步骤S230中，如果扭矩或功率不满足扭矩小于预设的第一扭矩值或者功率小于预设的功率参考值的条件，则执行步骤S235。

在步骤235，确定转速是否在共振转频带对应的转速区间范围内并且持续的时间长度大于等于预定的第五时间长度。确定转速是否在共振转频带对应的转速区间范围内的具体判定逻辑可以为确定转速是否满足：转速下限+预设的第一偏置值<转速<转速上限-预设的第二偏置值。第一偏置值即图1中所示的ε1，可以设置为转速下限的0％-5％之间；第二偏置值即图1中所示的ε2，可以设置为转速上限的0％-5％之间；也可以将第一偏置值和第二偏置值都设置为转速下限或转速上限的0％-5％之间，此时两个偏置值相等。第五时间长度可根据经验及实际需求设置(例如，设为0-30秒)。

如果是在步骤235中确定转速在共振转频带对应的转速区间范围内并且持续的时间长度大于等于预定的第五时间长度，则执行步骤240，控制风力发电机组的转速跳跃到预设的风力发电机组的共振转频带对应的转速下限。否则，执行步骤S250。

在步骤S250，通过传统的转速控制方法，即通过扭矩控制来维持最佳尖速比的方法来控制风力发电机组的转速。

进一步地，本发明的优选实施例的风力发电机组转速控制方法中的转速跳跃控制还可以包括步骤S236。并且在步骤S231中，如果扭矩或功率不满足扭矩大于或等于预设的第二扭矩值或者功率大于或等于功率参考值的条件，则执行步骤S236。

在步骤236，确定转速是否在共振转频带对应的转速区间范围内并且持续的时间长度大于等于预定的第六时间长度，第六时间长度可根据经验及实际需求设置(例如，设为0-30秒)。该判定逻辑可参考步骤S235中的相关描述，在此不再赘述。如果是，则执行步骤241，控制风力发电机组的转速跳跃到预设的风力发电机组的共振转频带对应的转速上限。否则，执行步骤S250。

图4示出了根据本发明示例性实施例的风力发电机组转速控制系统的逻辑结构。

参照图4，本发明的风力发电机组转速控制系统包括：运行数据获取装置410以及转速跳跃控制装置420，其中，

运行数据获取装置410，用于获取风力发电机组的转速,并获取风力发电机组的扭矩或功率；

转速跳跃控制装置420，用于根据运行数据获取装置410获取的风力发电机组的转速以及扭矩或功率对风力发电机组的转速进行转速跳跃控制。

转速跳跃控制装置420包括：第一转速跳跃控制单元421以及第二转速跳跃控制单元422。

第一转速跳跃控制单元421，用于在运行数据获取装置410获取的转速大于或等于预设的风力发电机组的共振转频带对应转速区间的转速中间值，并且扭矩小于预设的第一扭矩值或者功率小于预设的功率参考值时，控制风力发电机组的转速跳跃到预设的风力发电机组的共振转频带对应的转速下限。

转速中间值可以等于转速上限与转速下限之和除以2；功率参考值可以为基于最佳尖速比的转速/功率表得到的转速中间值对应的最佳发电功率；第一扭矩值可以等于功率参考值除以转速上限。通过第一转速跳跃控制单元421的处理，使得风力发电机组在风速在逐渐变小的情况下，将转速跳跃到预设的风力发电机组的共振转频带对应的转速下限，避免风力发电机组的功率逐渐减小、发电量损失过大，并避免风力发电机组发生共振。

根据本发明的优选实施例，第一转速跳跃控制单元421，还可以用于在扭矩小于预设的第一扭矩值并且持续的时间长度大于等于预设的第一时间长度，或者，功率小于预设的功率参考值并且持续的时间长度大于等于预设的第二时间长度时，控制风力发电机组的转速跳跃到预设的风力发电机组的共振转频带对应的转速下限。通过对扭矩或功率的持续时间长度的限定，使得对当前环境的风速的变化趋势的判断更加准确。

根据本发明的优选实施例，第一转速跳跃控制单元421控制风力发电机组的转速以预设的第一加速度跳跃到预设的风力发电机组的共振转频带对应的转速下限，以防止转速跳跃对机组运行造成冲击，导致机舱加速度及载荷过大。进一步地，第一转速跳跃控制单元421在转速跳跃过程中可以限定扭矩的上限为第二扭矩值、扭矩的下限为第一扭矩值，以防止转速跳跃过程中出现较大的扭矩跳变，引起机舱振动。

根据本发明的优选实施例，第一转速跳跃控制单元421通过扭矩控制的方法控制风力发电机组的转速跳跃到预设的风力发电机组的共振转频带对应的转速下限。通过扭矩控制的方法控制风力发电机组的转速相比通过变桨的方法控制转速，能够使风力发电机组的扭矩更大，从而使风力发电机组的功率更大，提供更大的发电量。

第二转速跳跃控制单元422，用于在转速小于转速中间值，并且扭矩大于或等于预设的第二扭矩值或者功率大于或等于功率参考值时，控制风力发电机组的转速跳跃到预设的风力发电机组的共振转频带对应的转速上限，第二扭矩值等于功率参考值除以转速下限。从而在风速在逐渐变大的情况下，将转速提高，以提高发电量，并通过跳跃到风力发电机组的共振转频带对应的转速上限，避免了风力发电机组发生共振。

根据本发明的优选实施例，第二转速跳跃控制单元422，还用于在扭矩大于或等于预设的第二扭矩值并持续的时间长度大于等于预设的第三时间长度，或者，功率大于或等于功率参考值并持续的时间长度大于等于预设的第四时间长度时，控制风力发电机组的转速跳跃到预设的风力发电机组的共振转频带对应的转速上限。通过对扭矩或功率的持续时间长度的限定，使得对当前环境的风速的变化趋势的判断更加准确。

根据本发明的优选实施例，第二转速跳跃控制单元422控制风力发电机组的转速以预设的第二加速度跳跃到预设的风力发电机组的共振转频带对应的转速上限，第二加速度等于：-1×第一加速度，以防止转速跳跃对机组运行造成冲击，导致机舱加速度及载荷过大。进一步地，第二转速跳跃控制单元422在转速跳跃过程中可以限定扭矩的上限为第二扭矩值、扭矩的下限为第一扭矩值，以防止转速跳跃过程中出现较大的扭矩跳变，引起机舱振动。

根据本发明的优选实施例，第二转速跳跃控制单元422通过扭矩控制的方法控制风力发电机组的转速跳跃到预设的风力发电机组的共振转频带对应的转速上限。通过扭矩控制的方法控制风力发电机组的转速相比通过变桨的方法控制转速，能够使风力发电机组的扭矩更大，从而使风力发电机组的功率更大，提供更大的发电量。

图5示出了根据本发明优选实施例的风力发电机组转速控制系统的逻辑结构。

参照图5，本发明优选实施例的风力发电机组转速控制系统中的转速跳跃控制装置420还可以包括：第一转速状态确定单元423，用于在转速大于或等于转速中间值，并且扭矩或功率不满足扭矩小于预设的第一扭矩值或者功率小于预设的功率参考值的条件时，确定转速是否在共振转频带对应的转速区间范围内并且持续的时间长度大于等于预定的第五时间长度。如果是，则第一转速跳跃控制单元421控制风力发电机组的转速跳跃到预设的风力发电机组的共振转频带对应的转速下限。

更进一步地，转速跳跃控制装置420还可以包括：第二转速状态确定单元424，用于在转速小于转速中间值，并且扭矩或功率不满足扭矩大于或等于预设的第二扭矩值或者功率大于或等于功率参考值的条件时，确定转速是否在共振转频带对应的转速区间范围内并且持续的时间长度大于等于预定的第六时间长度。如果是，则第二转速跳跃控制单元控制风力发电机组的转速跳跃到预设的风力发电机组的共振转频带对应的转速上限。

第一转速状态确定单元423和第二转速状态确定单元424可以通过如下逻辑确定转速是否在共振转频带对应的转速区间范围内：转速是否满足：转速下限+预设的第一偏置值<转速<转速上限-预设的第二偏置值。

更进一步地，转速跳跃控制装置420还可以包括：转速控制单元425，用于在第一转速状态确定单元423确定转速不满足在共振转频带对应的转速区间范围内并且持续的时间长度大于等于预定的第五时间长度的条件，或者在第二转速状态确定单元424确定转速不满足在共振转频带对应的转速区间范围内并且持续的时间长度大于等于预定的第六时间长度的条件时，通过扭矩控制来维持最佳尖速比的方法来控制风力发电机组的转速。

更进一步地，第一转速跳跃控制单元421还可以用于在控制风力发电机组的转速跳跃到预设的风力发电机组的共振转频带对应的转速下限时，将转速跳跃中标志设置为“是”。第二转速跳跃控制单元422还可以用于在控制风力发电机组的转速跳跃到预设的风力发电机组的共振转频带对应的转速上限时，将转速跳跃中标志设置为“是”。相应地，本发明的用于风力发电机组的转速控制系统还可以包括：跳跃中标志获取装置430，用于获取转速跳跃中标志，如果转速跳跃中标志为“是”，则指示转速跳跃控制装置420继续执行当前转速跳跃，跳跃完成后，将转速跳跃中标志设置为“否”；如果转速跳跃中标志为“否”，则指示转速跳跃控制装置420根据风力发电机组的转速以及扭矩或功率对风力发电机组的转速进行转速跳跃控制。

更进一步地，根据本发明优选实施例的用于风力发电机组的转速控制系统还可以包括：滤波处理装置440，用于对运行数据获取装置获取的转速及扭矩或功率进行一阶低通滤波。从而获得抗扰处理的数据，以执行更准确的判断和处理。

本发明上述实施例提供的风力发电机组转速控制方法及控制系统，能够根据风力发电机组的转速以及扭矩或功率对所风力发电机组的转速进行转速跳跃控制，使风力发电机组的转速随着风速的趋势跳跃到转速下限或者转速上限，从而使风力发电机组在提供更大的发电量的同时，又避免了风力发电机组发生共振。

以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (20)

1.一种风力发电机组转速控制方法，其特征在于，包括：

获取所述风力发电机组的转速,并获取所述风力发电机组的扭矩或功率；

根据所述风力发电机组的转速以及扭矩或功率对所述风力发电机组的转速进行转速跳跃控制，所述转速跳跃控制包括：

如果所述转速大于或等于预设的所述风力发电机组的共振转频带对应的转速区间的转速中间值，并且所述扭矩小于预设的第一扭矩值或者所述功率小于预设的功率参考值，则控制所述风力发电机组的转速跳跃到预设的所述风力发电机组的共振转频带对应的转速下限；

如果所述转速小于所述转速中间值，并且所述扭矩大于或等于预设的第二扭矩值或者所述功率大于或等于所述功率参考值，则控制所述风力发电机组的转速跳跃到预设的所述风力发电机组的共振转频带对应的转速上限。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述扭矩小于预设的第一扭矩值或者所述功率小于预设的功率参考值包括:所述扭矩小于所述预设的第一扭矩值并且持续的时间长度大于等于预设的第一时间长度，或者，所述功率小于所述预设的功率参考值并且持续的时间长度大于等于预设的第二时间长度；

所述扭矩大于或等于预设的第二扭矩值或者所述功率大于或等于所述功率参考值包括：所述扭矩大于或等于所述预设的第二扭矩值并且持续的时间长度大于等于预设的第三时间长度，或者，所述功率大于或等于所述预设的功率参考值并且持续的时间长度大于等于预设的第四时间长度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述控制所述风力发电机组的转速跳跃到预设的所述风力发电机组的共振转频带对应的转速下限包括：控制所述风力发电机组的转速以预设的第一加速度跳跃到预设的所述风力发电机组的共振转频带对应的转速下限；

所述控制所述风力发电机组的转速跳跃到预设的所述风力发电机组的共振转频带对应的转速上限包括：控制所述风力发电机组的转速以预设的第二加速度跳跃到预设的所述风力发电机组的共振转频带对应的转速上限，所述第二加速度等于：-1×所述第一加速度；

其中，在转速跳跃过程中限定扭矩的上限为第二扭矩值、扭矩的下限为第一扭矩值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述转速中间值等于所述转速上限与所述转速下限之和除以2；

所述功率参考值为基于最佳尖速比的转速/功率表得到的所述转速中间值对应的最佳发电功率；

所述第一扭矩值等于所述功率参考值除以所述转速上限；

所述第二扭矩值等于所述功率参考值除以所述转速下限。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述风力发电机组的转速跳跃到预设的所述风力发电机组的共振转频带对应的转速下限包括：通过扭矩控制的方法控制所述风力发电机组的转速跳跃到预设的所述风力发电机组的共振转频带对应的转速下限；

所述控制所述风力发电机组的转速跳跃到预设的所述风力发电机组的共振转频带对应的转速上限包括：通过扭矩控制的方法控制所述风力发电机组的转速跳跃到预设的所述风力发电机组的共振转频带对应的转速上限。

6.根据权利要求1-5任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述获取所述风力发电机组的转速，并获取所述风力发电机组的扭矩或功率的处理还包括：对获取的所述转速及扭矩或功率进行一阶低通滤波。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

在控制所述风力发电机组的转速跳跃到预设的所述风力发电机组的共振转频带对应的转速下限时，还包括：将转速跳跃中标志设置为“是”；

在控制所述风力发电机组的转速跳跃到预设的所述风力发电机组的共振转频带对应的转速上限时，还包括：将所述转速跳跃中标志设置为“是”；

所述风力发电机组转速控制方法还包括：

获取转速跳跃中标志，

如果所述转速跳跃中标志为“是”，则继续执行当前转速跳跃，跳跃完成后，将所述转速跳跃中标志设置为“否”；如果所述转速跳跃中标志为“否”，则根据所述风力发电机组的转速以及扭矩或功率对所述风力发电机组的转速进行所述转速跳跃控制。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述转速跳跃控制还包括：

如果所述转速大于或等于所述转速中间值，并且所述扭矩或功率不满足所述扭矩小于预设的第一扭矩值或者所述功率小于预设的功率参考值的条件，则确定所述转速是否在共振转频带对应的转速区间范围内并且持续的时间长度大于等于预定的第五时间长度，如果是，则控制所述风力发电机组的转速跳跃到预设的所述风力发电机组的共振转频带对应的转速下限；

如果所述转速小于所述转速中间值，并且所述扭矩或功率不满足所述扭矩大于或等于预设的第二扭矩值或者所述功率大于或等于所述功率参考值的条件，则确定所述转速是否在共振转频带对应的转速区间范围内并且持续的时间长度大于等于预定的第六时间长度，如果是，则控制所述风力发电机组的转速跳跃到预设的所述风力发电机组的共振转频带对应的转速上限。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述转速跳跃控制还包括：

如果所述转速不满足所述在共振转频带对应的转速区间范围内并且持续的时间长度大于等于预定的第五时间长度的条件，或者所述转速不满足所述在共振转频带对应的转速区间范围内并且持续的时间长度大于等于预定的第六时间长度的条件，则通过扭矩控制来维持最佳尖速比的方法来控制所述风力发电机组的转速。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述确定所述转速是否在共振转频带对应的转速区间范围内包括：

确定所述转速是否满足：所述转速下限+预设的第一偏置值<所述转速<所述转速上限-预设的第二偏置值。

11.一种风力发电机组转速控制系统，其特征在于，包括：

运行数据获取装置，用于获取所述风力发电机组的转速,并获取所述风力发电机组的扭矩或功率；

转速跳跃控制装置，用于根据所述运行数据获取装置获取的风力发电机组的转速以及扭矩或功率对所述风力发电机组的转速进行转速跳跃控制，所述转速跳跃控制装置包括：

第一转速跳跃控制单元，用于在所述转速大于或等于预设的所述风力发电机组的共振转频带对应的转速区间的转速中间值，并且所述扭矩小于预设的第一扭矩值或者所述功率小于预设的功率参考值时，控制所述风力发电机组的转速跳跃到预设的所述风力发电机组的共振转频带对应的转速下限；

第二转速跳跃控制单元，用于在所述转速小于所述转速中间值，并且所述扭矩大于或等于预设的第二扭矩值或者所述功率大于或等于所述功率参考值时，控制所述风力发电机组的转速跳跃到预设的所述风力发电机组的共振转频带对应的转速上限。

12.根据权利要求11所述的转速控制系统，其特征在于，

所述扭矩小于预设的第一扭矩值或者所述功率小于预设的功率参考值包括:所述扭矩小于所述预设的第一扭矩值并且持续的时间长度大于等于预设的第一时间长度，或者，所述功率小于所述预设的功率参考值并且持续的时间长度大于等于预设的第二时间长度；

所述扭矩大于或等于预设的第二扭矩值或者所述功率大于或等于所述功率参考值包括：所述扭矩大于或等于所述预设的第二扭矩值并且持续的时间长度大于等于预设的第三时间长度，或者，所述功率大于或等于所述功率参考值并且持续的时间长度大于等于预设的第四时间长度。

13.根据权利要求11所述的转速控制系统，其特征在于，

所述第一转速跳跃控制单元控制所述风力发电机组的转速以预设的第一加速度跳跃到预设的所述风力发电机组的共振转频带对应的转速下限；

所述第二转速跳跃控制单元控制所述风力发电机组的转速以预设的第二加速度跳跃到预设的所述风力发电机组的共振转频带对应的转速上限，所述第二加速度等于：-1×所述第一加速度；

其中，在转速跳跃过程中限定扭矩的上限为第二扭矩值、扭矩的下限为第一扭矩值。

14.根据权利要求13所述的转速控制系统，其特征在于，

所述转速中间值等于所述转速上限与所述转速下限之和除以2；

所述功率参考值为基于最佳尖速比的转速/功率表得到的所述转速中间值对应的最佳发电功率；

所述第一扭矩值等于所述功率参考值除以所述转速上限；

所述第二扭矩值等于所述功率参考值除以所述转速下限。

15.根据权利要求11所述的转速控制系统，其特征在于，所述第一转速跳跃控制单元通过扭矩控制的方法控制所述风力发电机组的转速跳跃到预设的所述风力发电机组的共振转频带对应的转速下限；

所述第二转速跳跃控制单元通过扭矩控制的方法控制所述风力发电机组的转速跳跃到预设的所述风力发电机组的共振转频带对应的转速上限。

16.根据权利要求11-15任一项权利要求所述的转速控制系统，其特征在于，所述系统还包括：滤波处理装置，用于对所述运行数据获取装置获取的所述转速及扭矩或功率进行一阶低通滤波。

17.根据权利要求16所述的转速控制系统，其特征在于，

所述第一转速跳跃控制单元还用于在控制所述风力发电机组的转速跳跃到预设的所述风力发电机组的共振转频带对应的转速下限时，将转速跳跃中标志设置为“是”；

所述第二转速跳跃控制单元还用于在控制所述风力发电机组的转速跳跃到预设的所述风力发电机组的共振转频带对应的转速上限时，将转速跳跃中标志设置为“是”；

所述风力发电机组转速控制系统还包括：

跳跃中标志获取装置，用于获取转速跳跃中标志，并且在所述转速跳跃中标志为“是”时，指示所述转速跳跃控制装置继续执行当前转速跳跃，在跳跃完成后，将所述转速跳跃中标志设置为“否”；

在所述转速跳跃中标志为“否”时，指示所述转速跳跃控制装置根据所述风力发电机组的转速以及扭矩或功率对所述风力发电机组的转速进行所述转速跳跃控制。

18.根据权利要求17所述的转速控制系统，其特征在于，所述转速跳跃控制装置还包括：

第一转速状态确定单元，用于在所述转速大于或等于所述转速中间值，并且所述扭矩或功率不满足所述扭矩小于预设的第一扭矩值或者所述功率小于预设的功率参考值的条件时，确定所述转速是否在共振转频带对应的转速区间范围内并且持续的时间长度大于等于预定的第五时间长度，如果是，则指示所述第一转速跳跃控制单元控制所述风力发电机组的转速跳跃到预设的所述风力发电机组的共振转频带对应的转速下限；

第二转速状态确定单元，用于在所述转速小于所述转速中间值，并且所述扭矩或功率不满足所述扭矩大于或等于预设的第二扭矩值或者所述功率大于或等于所述功率参考值的条件时，确定所述转速是否在共振转频带对应的转速区间范围内并且持续的时间长度大于等于预定的第六时间长度，如果是，则指示所述第二转速跳跃控制单元控制所述风力发电机组的转速跳跃到预设的所述风力发电机组的共振转频带对应的转速上限。

19.根据权利要求18所述的转速控制系统，其特征在于，所述转速跳跃控制装置还包括：

转速控制单元，用于在所述第一转速状态确定单元确定转速不满足所述在共振转频带对应的转速区间范围内并且持续的时间长度大于等于预定的第五时间长度的条件，或者在所述第二转速状态确定单元确定转速不满足所述在共振转频带对应的转速区间范围内并且持续的时间长度大于等于预定的第六时间长度的条件时，通过扭矩控制来维持最佳尖速比的方法来控制所述风力发电机组的转速。

20.根据权利要求19所述的转速控制系统，其特征在于，所述第一转速状态确定单元和第二转速状态确定单元确定所述转速是否在共振转频带对应的转速区间范围内包括：

确定所述转速是否满足：所述转速下限+预设的第一偏置值<所述转速<所述转速上限-预设的第二偏置值。