CN108105027A - 风力发电机组变桨控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风力发电机组变桨控制方法及装置，方法包括：获取风力发电机组的变桨速度给定原始值；根据所述变桨速度给定原始值确定变桨速度调整值；根据所述变桨速度调整值对所述风力发电机组进行变桨控制。本发明提供的风力发电机组变桨控制方法及装置，通过对变桨速度给定原始值进行分析判断确定变桨速度调整值，并根据该变桨速度调整值对风力发电机组进行变桨控制，在风速发生较大变化时，有效地降低了风速对风力发电机组所产生的较大载荷，保证了风力发电机组变桨系统中各个组件运行的稳定可靠性，进而提高了该变桨控制方法的实用性，有利于市场的推广与应用。

Description

风力发电机组变桨控制方法及装置

技术领域

本发明涉及风电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组变桨控制方法及装置。

背景技术

随着科技技术的飞速发展，风电已经成为获取绿色能源的主要途径之一，我国的风力发电机组正朝着兆瓦级大型化的方向发展，而对风力发电机组的变桨控制直接影响到兆瓦级风力发电机组运行的稳定可靠性。

对于风力发电机组而言，当风速发生较大变化时，即风湍流强度较大时，风力发电机组的变桨速度在由正变负、由负变正的切换过程中也相应较大，这会使机组变桨系统在开桨和收桨启动时刻受到较强的载荷冲击；尤其是对大叶轮风力发电机组而言，这种载荷冲击更加明显，它会对机组变桨系统的执行机构，比如变桨轴承、齿形带、减速器等产生较大的载荷影响，从而降低了风力发电机组运行的稳定可靠性。

发明内容

本发明提供一种风力发电机组变桨控制方法及装置，用于解决现有技术存在的上述或者其他潜在问题。

本发明的一方面提供了一种风力发电机组变桨控制方法，包括：

获取风力发电机组的变桨速度给定原始值；

根据所述变桨速度给定原始值确定变桨速度调整值；

根据所述变桨速度调整值对所述风力发电机组进行变桨控制。

本发明的另一方面提供了一种风力发电机组变桨控制装置，包括：

获取模块，用于获取风力发电机组的变桨速度给定原始值；

确定模块，用于根据所述变桨速度给定原始值确定变桨速度调整值；

控制模块，用于根据所述变桨速度调整值对所述风力发电机组进行变桨控制。

本发明提供的风力发电机组变桨控制方法及装置，通过对变桨速度给定原始值进行分析判断确定变桨速度调整值，并由此对风力发电机组进行变桨控制上的优化，在风速发生较大变化时让变桨控制策略变得更加平滑，以便降低变桨系统开桨和收桨启动时刻对执行机构的载荷冲击，有效保证了风力发电机组变桨系统运行的稳定性与可靠性，进而提高了该变桨控制方法的实用性，有利于市场的推广与应用。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种风力发电机组变桨控制方法的流程示意图；

图2为本发明一实施例提供的根据所述变桨速度给定原始值确定变桨速度调整值的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的获取正向变桨速度限制值的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的获取正向变桨速度动态限制值的流程示意图；

图5为本发明另一实施例提供的根据所述变桨速度给定原始值确定变桨速度调整值的流程示意图；

图6为本发明实施例提供的获取负向变桨速度限制值的流程示意图；

图7为本发明实施例提供的获取负向变桨速度动态限制值的流程示意图；

图8为本发明又一实施例提供的根据所述变桨速度给定原始值确定变桨速度调整值的流程示意图；

图9为本发明实施例提供的在收桨启动过程中的变桨速度调整值的示意图；

图10为本发明实施例提供的在开桨启动过程中的变桨速度调整值的示意图；

图11为本发明实施例提供的风力发电机组变桨控制方法的具体应用时的流程示意图；

图12为本发明实施例提供的一种风力发电机组变桨控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1为本发明实施例提供的一种风力发电机组变桨控制方法的流程示意图；参考附图1可知，本实施例提供了一种风力发电机组变桨控制方法，包括：

S1：获取风力发电机组的变桨速度给定原始值；

该变桨速度给定原始值为风力发电机组的角速度给定原始值，具体的，该变桨速度给定原始值可以通过角速度测量仪获得；该变桨速度给定原始值用于判断风力发电机组的工作状态，以实现对风力发电机组进行准确的变桨控制。

S2：根据变桨速度给定原始值确定变桨速度调整值；

在获得变桨速度给定原始值之后，可以对该变桨速度给定原值进行分析判断，根据分析结果即可确定变桨速度调整值；其中，对变桨速度给定原始值的分析结果与变桨速度调整值存在一定的映射关系，因此，在确定对变桨速度给定原始值的分析结果后，即可根据所存在的映射关系确定变桨速度调整值。

S3：根据变桨速度调整值对风力发电机组进行变桨控制。

在获得变桨速度调整之后，该变桨速度调整值用于作为风力发电机组的控制参数，通过该变桨速度调整值对风力发电机组进行控制，可以有效地克服现有技术中所存在的当风速发生较大变化时，对机组变桨系统的执行机构，比如变桨轴承、齿形带、减速器等产生较大载荷影响的问题，从而提高了风力发电机组运行的稳定可靠性。

本实施例提供的风力发电机组变桨控制方法，通过对变桨速度给定原始值进行分析判断确定变桨速度调整值，并根据该变桨速度调整值对风力发电机组进行变桨控制，在风速发生较大变化时，有效地降低了风速对风力发电机组所产生的较大载荷，保证了风力发电机组变桨系统中各个组件运行的稳定可靠性，进而提高了该变桨控制方法的实用性，有利于市场的推广与应用。

图2为本发明一实施例提供的根据变桨速度给定原始值确定变桨速度调整值的流程示意图；在上述实施例的基础上，继续参考附图1-2可知，本实施例对于根据变桨速度给定原始值确定变桨速度调整值的具体实现过程不做限定，较为优选的，将根据变桨速度给定原始值确定变桨速度调整值，设置为具体包括：

S21：若变桨速度给定原始值大于0rad/s，则获取正向变桨速度限制值；

将变桨速度给定原始值与0rad/s进行比较，当变桨速度给定原始值大于0rad/s，则说明该风力发电机组正处于收桨启动过程，此时，获取正向变桨速度限制值，该正向变桨速度限制值作为在风力发电机组处于收桨启动过程时，对风力发电机组的变桨速度进行控制一个限制值，从而可以避免风力发电机组在变桨过程中受到较强的载荷冲击。

S22：根据变桨速度给定原始值和正向变桨速度限制值确定变桨速度调整值。

在获取到正向变桨速度限制值之后，由于变桨速度给定原始值也是对风力发电机组的变桨速度进行控制的一个限制值，因此，可以综合变桨速度给定原始值和正向变桨速度限制值来确定变桨速度调整值，从而可以准确的获取到变桨速度调整值，提高了对风力发电机组进行变桨控制的精确度。

其中，本实施例对于根据变桨速度给定原始值和正向变桨速度限制值确定变桨速度调整值的实现过程不做限定，本领域技术人员可以根据具体的设计需求进行设置，较为优选的，将根据变桨速度给定原始值和正向变桨速度限制值确定变桨速度调整值设置为具体包括：

S221：将变桨速度给定原始值与正向变桨速度限制值进行比较；

具体的，可以将变桨速度给定原始值和正向变桨速度限制值做差值，判断差值与0的大小；或者，还可以直接将变桨速度给定原始值与正向变桨速度限制值的数值进行大小比较。

S222：若变桨速度给定原始值大于正向变桨速度限制值，则将正向变桨速度限制值确定为变桨速度调整值；或者，

在进行比较时，若比较结果为变桨速度给定原始值大于正向变桨速度限制值，为了降低风力发电机组在收桨启动过程中产生较大的载荷冲击，将较小值确定为变桨速度调整值，也就是将正向变桨速度限制值确定为变桨速度调整值。

S223：若变桨速度给定原始值小于或等于正向变桨速度限制值，则将变桨速度给定原始值确定为变桨速度调整值。

在进行比较时，若比较结果为变桨速度给定原始值小于或等于正向变桨速度限制值，则将较小值确定为变桨速度调整值，也就是将正变桨速度给定原始值确定为变桨速度调整值；需要说明的是，当比较结果为变桨速度给定原始值等于正向变桨速度限制值时，此时可以将上述两个任意一个参数确定为变桨速度调整值。

在风力发电机组处于收桨启动过程中时，通过将变桨速度给定原始值与正向变桨速度限制值进行比较，然后将比较中的较小值确定为变桨速度调整值，有效地降低了变桨速度调整值的变化速率；从而降低了风力发电机组的变桨系统在收桨启动过程中受到较强的载荷冲击，进一步保证了风力发电机组运行的稳定可靠性，提高了该变桨控制方法的实用性。

图3为本发明实施例提供的获取正向变桨速度限制值的流程示意图；在上述实施例的基础上，继续参考附图1-3可知，本实施例对于获取正向变桨速度限制值的具体实现过程不做限定，本领域技术人员可以根据具体的设计需求进行设置，较为优选的，将获取正向变桨速度限制值设置为具体包括：

S211：获取正向变桨速度动态限制值和预设的变桨速度最大值；

其中，变桨速度最大值为风力发电机组在收桨启动过程中变桨速度所能够达到的最大限制值；该变桨速度最大值可以根据风力发电机组的类型、工作功率进行提前设置，本实施例对于变桨速度最大值的具体数值范围不做限定，本领域技术人员可以根据具体的设计需求进行设置，在此不再赘述；此外，上述所获取的正向变桨速度动态限制值和变桨速度最大值是用于确定正向变桨速度限制值。

S212：根据正向变桨速度动态限制值和变桨速度最大值确定正向变桨速度限制值。

本实施例综合正向变桨速度动态限制值和变桨速度最大值来确定正向变桨速度限制值，从而可以准确的获取到正向变桨速度限制值，提高了对风力发电机组进行变桨控制的精确度。

另外，本实施例对于根据正向变桨速度动态限制值和变桨速度最大值确定正向变桨速度限制值的具体实现过程不做限定，本领域技术人员可以根据具体的设计需求进行设置，较为优选的，将根据正向变桨速度动态限制值和变桨速度最大值确定正向变桨速度限制值设置为具体包括：

S2121：将正向变桨速度动态限制值与变桨速度最大值进行比较；

具体的，可以将正向变桨速度动态限制值与变桨速度最大值做差值，判断差值与0的大小；或者，还可以直接将正向变桨速度动态限制值与变桨速度最大值的数值进行大小比较。

S2122：若正向变桨速度动态限制值大于变桨速度最大值，则将变桨速度最大值确定为正向变桨速度限制值；或者，

在进行比较时，若比较结果为正向变桨速度动态限制值大于变桨速度最大值，为了降低风力发电机组在收桨启动过程中产生较大的载荷冲击，因此需要确定较小的正向变桨速度限制值，从而可以通过较小的正向变桨速度限制值确定较小的变桨速度调整值，以实现对风力发电机组的变桨控制；此时，将变桨速度最大值确定为正向变桨速度限制值。

S2123：若正向变桨速度动态限制值小于或等于变桨速度最大值，则将正向变桨速度动态限制值确定为正向变桨速度限制值。

在进行比较时，若比较结果为正向变桨速度动态限制值小于或等于变桨速度最大值，则将较小的正向变桨速度动态限制值确定为正向变桨速度限制值；从而可以通过较小的正向变桨速度限制值确定较小的变桨速度调整值，以实现对风力发电机组的变桨控制；需要注意的是，当比较结果为正向变桨速度动态限制值等于变桨速度最大值时，此时可以将上述两个任意一个参数确定为正向变桨速度限制值。

在风力发电机组处于收桨启动过程中时，通过将正向变桨速度动态限制值与变桨速度最大值进行比较，然后将比较中的较小值确定为正向变桨速度限制值，从而可以通过较小的正向变桨速度限制值确定较小的变桨速度调整值，有效地降低了变桨速度调整值的变化速率；从而降低了风力发电机组的变桨系统在收桨启动过程中受到较强的载荷冲击，同时保证了风力发电机组运行的稳定可靠性，进一步提高了该变桨控制方法的实用性。

图4为本发明实施例提供的获取正向变桨速度动态限制值的流程示意图；在上述实施例的基础上，继续参考附图1-4可知，本实施例对于获取正向变桨速度动态限制值的具体实现过程不做限定，本领域技术人员可以根据具体的设计需求，较为优选的，将获取正向变桨速度动态限制值设置为具体包括：

S2111：获取变桨速度变化率和预设的第一变桨速度动态限制值；

其中，获取变桨速度变化率的具体方式可以通过该在预设时间段内获取多个变桨速度，根据多个变桨速度确定变桨速度变化率；当然的，本领域技术人员还可以采用其他的方式来获取变桨速度变化率；此外，第一变桨速度动态限制值为预先设置的，具体的，可以根据风力发电机组的运行状态对第一变桨速度动态限制值进行设置，其中，为了提高对风力发电机组进行变桨控制的精确度，较为优选的，将预设的第一变桨速度动态限制值设置为预先存储在风力发电机组中的前一运行周期中的第一变桨速度动态限制值。

S2112：根据变桨速度变化率和第一变桨速度动态限制值确定正向变桨速度动态限制值。

当将预设的第一变桨速度动态限制值设置为预先存储在风力发电机组中的前一运行周期中的第一变桨速度动态限制值时，本实施例将根据变桨速度变化率和第一变桨速度动态限制值确定正向变桨速度动态限制值设置为具体包括：

S21121：根据公式：Lim_1＝Lim_1’+Slope_1确定正向变桨速度动态限制值；

其中，Lim_1’为前一运行周期中的第一变桨速度动态限制值，Slope_1为变桨速度变化率，且Slope_1为正数；Lim_1为正向变桨速度动态限制值。

通过获取的前一运行周期中的第一变桨速度动态限制值和变桨速度变化率可以准确、有效地确定正向变桨速度动态限制值，保证了正向变桨速度动态限制值获取的精确程度，从而提高了该变桨控制方法使用的稳定可靠性。

图5为本发明另一实施例提供的根据变桨速度给定原始值确定变桨速度调整值的流程示意图，在上述实施例的基础上，继续参考附图1、5可知，本实施例将根据变桨速度给定原始值确定变桨速度调整值进一步设置为具体包括：

S23：若变桨速度给定原始值小于0rad/s，则获取负向变桨速度限制值；

将变桨速度给定原始值与0rad/s进行比较，当变桨速度给定原始值小于0rad/s，则说明该风力发电机组正处于开桨启动过程，此时，获取负向变桨速度限制值，该负向变桨速度限制值作为在风力发电机组处于开桨启动过程时，对风力发电机组的变桨速度进行控制一个限制值，从而可以避免风力发电机组在变桨过程中受到较强的载荷冲击。

S24：根据变桨速度给定原始值和负向变桨速度限制值确定变桨速度调整值。

在获取到负向变桨速度限制值之后，由于变桨速度给定原始值也是对风力发电机组的变桨速度进行控制的一个限制值，因此，可以综合变桨速度给定原始值和负向变桨速度限制值来确定变桨速度调整值，从而可以准确的获取到变桨速度调整值，提高了对风力发电机组进行变桨控制的精确度。

其中，本实施例对于根据变桨速度给定原始值和负向变桨速度限制值确定变桨速度调整值的实现过程不做限定，本领域技术人员可以根据具体的设计需求进行设置，较为优选的，将根据变桨速度给定原始值和负向变桨速度限制值确定变桨速度调整值设置为具体包括：

S241：将变桨速度给定原始值与负向变桨速度限制值进行比较；

具体的，可以将变桨速度给定原始值和负向变桨速度限制值做差值，判断差值与0的大小；或者，还可以直接将变桨速度给定原始值与负向变桨速度限制值的数值进行大小比较。

S242：若变桨速度给定原始值大于或等于负向变桨速度限制值，则将变桨速度给定原始值确定为变桨速度调整值；或者，

在进行比较时，若比较结果为变桨速度给定原始值大于或等于负向变桨速度限制值，为了降低风力发电机组在收桨启动过程中产生较大的载荷冲击，将较大值确定为变桨速度调整值，也就是将变桨速度给定原始值确定为变桨速度调整值；需要说明的是，当比较结果为变桨速度给定原始值等于负向变桨速度限制值时，此时可以将上述两个任意一个参数确定为变桨速度调整值。

S243：若变桨速度给定原始值小于负向变桨速度限制值，则将负向变桨速度限制值确定为变桨速度调整值。

在进行比较时，若比较结果为变桨速度给定原始值小于负向变桨速度限制值，则将较大值确定为变桨速度调整值，也就是将负向变桨速度限制值确定为变桨速度调整值。

在风力发电机组处于开桨启动过程中时，通过将变桨速度给定原始值与负向变桨速度限制值进行比较，然后将比较中的较大值确定为变桨速度调整值，有效地降低了变桨速度调整值的变化速率；从而降低了风力发电机组的变桨系统在收桨启动过程中受到较强的载荷冲击，进一步保证了风力发电机组运行的稳定可靠性，提高了该变桨控制方法的实用性。

图6为本发明实施例提供的获取负向变桨速度限制值的流程示意图；在上述实施例的基础上，继续参考附图1、5-6可知，本实施例对于获取负向变桨速度限制值的具体实现过程不做限定，本领域技术人员可以根据具体的设计需求进行设置，较为优选的，将获取负向变桨速度限制值设置为具体包括：

S231：获取负向变桨速度动态限制值和预设的变桨速度最小值；

其中，变桨速度最小值为风力发电机组在收桨启动过程中变桨速度所能够达到的最小限制值；该变桨速度最小值可以根据风力发电机组的类型、工作功率进行提前设置，本实施例对于变桨速度最小值的具体数值范围不做限定，本领域技术人员可以根据具体的设计需求进行设置，在此不再赘述；此外，上述所获取的负向变桨速度动态限制值和变桨速度最小值是用于确定负向变桨速度限制值。

S232：根据负向变桨速度动态限制值和变桨速度最小值确定负向变桨速度限制值。

本实施例综合负向变桨速度动态限制值和变桨速度最小值来确定负向变桨速度限制值，从而可以准确的获取到负向变桨速度限制值，提高了对风力发电机组进行变桨控制的精确度。

另外，本实施例对于根据负向变桨速度动态限制值和变桨速度最小值确定负向变桨速度限制值的具体实现过程不做限定，本领域技术人员可以根据具体的设计需求进行设置，较为优选的，将根据负向变桨速度动态限制值和变桨速度最小值确定负向变桨速度限制值设置为具体包括：

S2321：将负向变桨速度动态限制值与变桨速度最小值进行比较；

具体的，可以将负向变桨速度动态限制值与变桨速度最小值做差值，判断差值与0的大小；或者，还可以直接将负向变桨速度动态限制值与变桨速度最小值的数值进行大小比较。

S2322：若负向变桨速度动态限制值大于或等于变桨速度最小值，则将负向变桨速度动态限制值确定为负向变桨速度限制值；或者，

在进行比较时，若比较结果为负向变桨速度动态限制值大于或等于变桨速度最小值，为了降低风力发电机组在开桨启动过程中产生较大的载荷冲击，因此需要确定较大的负向变桨速度限制值，从而可以通过较大的负向变桨速度限制值确定较大的变桨速度调整值，以实现对风力发电机组的变桨控制；此时，将负向变桨速度动态限制值确定为负向变桨速度限制值；需要注意的是，当比较结果为负向变桨速度动态限制值等于变桨速度最小值时，此时可以将上述两个任意一个参数确定为负向变桨速度限制值。

S2323：若负向变桨速度动态限制值小于变桨速度最小值，则将变桨速度最小值确定为负向变桨速度限制值。

在进行比较时，若比较结果为负向变桨速度动态限制值小于变桨速度最小值，则将较大的变桨速度最小值确定为负向变桨速度限制值；从而可以通过较大的负向变桨速度限制值确定较大的变桨速度调整值，以实现对风力发电机组的变桨控制。

在风力发电机组处于开桨启动过程中时，通过将负向变桨速度动态限制值与变桨速度最小值进行比较，然后将比较中的较大值确定为负向变桨速度限制值，从而可以通过较大的负向变桨速度限制值确定较大的变桨速度调整值，有效地降低了变桨速度调整值的变化速率；从而降低了风力发电机组的变桨系统在收桨启动过程中受到较强的载荷冲击，同时保证了风力发电机组运行的稳定可靠性，进一步提高了该变桨控制方法的实用性。

图7为本发明实施例提供的获取负向变桨速度动态限制值的流程示意图；上述实施例的基础上，继续参考附图1、5-7可知，本实施例对于获取负向变桨速度动态限制值的具体实现过程不做限定，本领域技术人员可以根据具体的设计需求进行设置，较为优选的，将获取负向变桨速度动态限制值设置为具体包括：

S2311：获取变桨速度变化率和预设的第二变桨速度动态限制值；

本步骤的实现过程的实现效果与上述实施例中步骤S2111的具体实现过程和实现效果相同，具体可参考上述陈述内容，在此不再赘述。

S2312：根据变桨速度变化率和第二变桨速度动态限制值确定负向变桨速度动态限制值。

当将预设的第二变桨速度动态限制值设置为预先存储在风力发电机组中的前一运行周期中的第二变桨速度动态限制值时，本实施例将根据变桨速度变化率和第二变桨速度动态限制值确定负向变桨速度动态限制值设置为具体包括：

S23121：根据公式：Lim_2＝Lim_2’+Slope_2确定负向变桨速度动态限制值；

其中，Lim_2’为前一运行周期中的第二变桨速度动态限制值，Slope_2为变桨速度变化率，且Slope_2为负数；Lim_2为负向变桨速度动态限制值。

通过获取的前一运行周期中的第二变桨速度动态限制值和变桨速度变化率可以准确、有效地确定负向变桨速度动态限制值，保证了负向变桨速度动态限制值获取的精确程度，从而提高了该变桨控制方法使用的稳定可靠性。

图8为本发明又一实施例提供的根据变桨速度给定原始值确定变桨速度调整值的流程示意图；在上述实施例的基础上，继续参考附图8可知，进一步的，本实施例还可以将根据变桨速度给定原始值确定变桨速度调整值设置为具体包括：

S25：若变桨速度给定原始值等于0rad/s，则确定变桨速度调整值为0rad/s。

将变桨速度给定原始值与0rad/s进行比较，当变桨速度给定原始值等于0rad/s，此时的风力发电机组处于收桨与开桨之间的切换状态，此时，用于限制风力发电机组在收桨启动和开桨启动过程中的正向变桨速度动态限制值和负向变桨速度动态限制值均为0rad/s；从而降低了风力发电机组的变桨系统在切换过程中受到较强的载荷冲击，进一步保证了风力发电机组运行的稳定可靠性，提高了该变桨控制方法的实用性。

需要注意的是，步骤S21、步骤S22与步骤S23、步骤S24、步骤S25之间没有执行顺序，即步骤S21、步骤S22可以在步骤S23、步骤S24、步骤S25中的任意一个步骤之前或之后执行。

图9为本发明实施例提供的在收桨启动过程中的变桨速度调整值的示意图；图10为本发明实施例提供的在开桨启动过程中的变桨速度调整值的示意图；图11为本发明实施例提供的风力发电机组变桨控制方法的具体应用时的流程示意图；具体实施时，参考附图9-11可知，本实施能够在开桨启动过程、收桨启动过程和切换过程中对风力发电机组进行变桨控制，具体的包括：

一、收桨启动过程：

S101：判断风力发电机组中控制器输出的变桨速度给定原始值Pitchrate_d是否大于0rad/s，即是否需要启动收桨动作；

S102：当确定收桨动作使能后，即Pitchrate_d大于0rad/s，则控制正向变桨速度动态限制值Lim_1沿斜线变化，斜线公式如下所示：

Lim_1＝Lim_1’+Slope_1；其中，Lim_1’表示上一个程序运行周期的第一变桨速度动态限制值，Slope_1为变桨速度变化率，收桨启动过程中Slope_1为正数。

S103：在整个收桨过程当中，正向变桨速度限制值Lim_p取正向变桨速度动态限制值Lim_1与初始化变桨速度最大值Lim_max两者中的最小值；

S104：将变桨速度调整值Pitchrate_ad取变桨速度给定原始值Pitchrate_d与正向变桨速度限制值Lim_p两者中的最小值，并根据所确定的变桨速度调整值对风力发电机组进行变桨控制。

综上可知，在风力发电机组处于收桨过程中时，将控制变桨速度调整值按照图9中较粗的路径对风力发电机组进行变桨控制。

二、切换过程：

S105：判断风力发电机组中控制器输出的变桨速度给定原始值Pitchrate_d是否等于0rad/s，即判断风力发电机组中的变桨系统是否处于收桨与开桨之间的切换状态；

S106：当确定变桨系统切换状态使能后，即Pitchrate_d等于0rad/s；此时，对于风力发电机组而言，正向变桨速度动态限制值Lim_1和负向变桨速度动态限制值Lim_2都等于0rad/s。并分别通过S103(或S108)和S104(或S109)确定出切换过程中变桨速度限制值Lim_p(或Lim_n)和控制器输出变桨速度给定调整值Pitchrate_ad的值，这里Lim_p、Lim_n和Pitchrate_ad都为0rad/s；即确定了变桨速度调整值为0rad/s，从而可以根据所确定的变桨速度调整值对风力发电机组进行变桨控制。

其中，需要说明的是，发明中从步骤106-103-104的过程为在变桨系统处于切换状态时控制变桨系统进行收桨控制的分析过程(将0rad/s与最大值进行比较，取较小值为0rad/s等)，即最后确定的变桨速度调整值为0rad/s。

相类似的，发明中从步骤106-108-109的过程为在变桨系统处于切换状态时，控制变桨系统进行开桨控制的分析过程(将0rad/s与负数的最小值进行比较，取较大值为0rad/s等)，即最后确定的变桨速度调整值为0rad/s。

三、开桨启动过程：

S107：当确定开桨动作使能后，即Pitchrate_d小于0rad/s，此时，控制负向变桨速度动态限制值Lim_2沿斜线变化，斜线公式如下所示：

Lim_2＝Lim_2’+Slope_2；其中，Lim_2’表示上一个程序运行周期的第二变桨速度动态限制值，Slope_2为变桨速度变化率，开桨启动过程中Slope_2为负数。

S108：在整个开桨过程当中，负向变桨速度限制值Lim_n取负向变桨速度动态限制值Lim_2与初始化变桨速度最小值Lim_min两者中的最大值。

S109：将变桨速度调整值Pitchrate_ad取变桨速度给定原始值Pitchrate_d与负向变桨速度限制值Lim_n两者中的最大值。

综上可知，在风力发电机组处于开桨过程中时，将控制变桨速度调整值按照图10中较粗的路径对风力发电机组进行变桨控制。

由上可知，本技术方案中的风力发电机组变桨系统收桨与开桨启动时刻的控制策略互为对偶关系；为了在湍流比较大的现场防止风力发电机组过速的情况，可以将收桨启动时刻控制策略中的正向变桨速度动态限制值Lim_1斜线的变桨速度变化率Slope_1设置较大一些，让收桨启动速度块一些，或者根据现场需要可以将收桨启动时刻控制策略关闭，从而降低风电机组的载荷冲击。

图12为本发明实施例提供的一种风力发电机组变桨控制装置的结构示意图，参考附图12可知，本实施例提供了一种风力发电机组变桨控制装置，该变桨控制装置用于对风力风电机组进行变桨控制，具体的，该变桨控制装置包括：

获取模块1，用于获取风力发电机组的变桨速度给定原始值；

确定模块2，用于根据变桨速度给定原始值确定变桨速度调整值；

控制模块3，用于根据变桨速度调整值对风力发电机组进行变桨控制。

本实施例中对于获取模块1、确定模块2和控制模块3的具体形状结构不做限定，本领域技术人员可以根据具体的设计需求进行设置，只要能够使得获取模块1、确定模块2和控制模块3能够实现相应的操作步骤即可，在此不再赘述；另外，本实施例中获取模块1、确定模块2和控制模块3所实现操作步骤的具体实现过程和实现效果与上述实施例中的步骤S1-S3的具体实现过程和实现效果相同，具体可参考上述陈述内容，在此不再赘述。

本实施例提供的风力发电机组变桨控制装置，通过确定模块2对变桨速度给定原始值进行分析判断确定变桨速度调整值，控制模块3根据该变桨速度调整值对风力发电机组进行变桨控制，在风速发生较大变化时，有效地降低了风速对风力发电机组所产生的较大载荷，保证了风力发电机组变桨系统中各个组件运行的稳定可靠性，进而提高了该变桨控制装置的实用性，有利于市场的推广与应用。

在上述实施例的基础上，继续参考附图12可知，本实施例对于确定模块2根据变桨速度给定原始值确定变桨速度调整值的具体实现过程不做限定，较为优选的，将确定模块2设置为具体用于：

若变桨速度给定原始值大于0rad/s，则获取正向变桨速度限制值；

根据变桨速度给定原始值和正向变桨速度限制值确定变桨速度调整值。

进一步的，将确定模块2设置为具体用于：

将变桨速度给定原始值与正向变桨速度限制值进行比较；

若变桨速度给定原始值大于正向变桨速度限制值，则将正向变桨速度限制值确定为变桨速度调整值；或者，

若变桨速度给定原始值小于或等于正向变桨速度限制值，则将变桨速度给定原始值确定为变桨速度调整值。

本实施例中确定模块2所实现操作步骤的具体实现过程和实现效果与上述实施例中的步骤S21-S22、S221-S223具体实现过程和实现效果相同，具体可参考上述陈述内容，在此不再赘述。

在上述实施例的基础上，继续参考附图12可知，本实施例对于确定模块2获取正向变桨速度限制值的具体实现过程不做限定，本领域技术人员可以根据具体的设计需求进行设置，较为优选的，将确定模块2设置为具体用于：

获取正向变桨速度动态限制值和预设的变桨速度最大值；

根据正向变桨速度动态限制值和变桨速度最大值确定正向变桨速度限制值。

进一步的，将确定模块设置为具体用于：

将正向变桨速度动态限制值与变桨速度最大值进行比较；

若正向变桨速度动态限制值大于变桨速度最大值，则将变桨速度最大值确定为正向变桨速度限制值；或者，

若正向变桨速度动态限制值小于或等于变桨速度最大值，则将正向变桨速度动态限制值确定为正向变桨速度限制值。

本实施例中确定模块2所实现操作步骤的具体实现过程和实现效果与上述实施例中的步骤S211-S212、S2121-S2123具体实现过程和实现效果相同，具体可参考上述陈述内容，在此不再赘述。

在上述实施例的基础上，继续参考附图12可知，本实施例对于确定模块2获取正向变桨速度动态限制值的具体实现过程不做限定，本领域技术人员可以根据具体的设计需求，较为优选的，将确定模块2设置为具体用于：

获取变桨速度变化率和预设的第一变桨速度动态限制值；

根据变桨速度变化率和第一变桨速度动态限制值确定正向变桨速度动态限制值。

此时，将预设的第一变桨速度动态限制值设置为预先存储在风力发电机组中的前一运行周期中的第一变桨速度动态限制值，进一步的，将确定模块2设置为具体用于：

根据公式：Lim_1＝Lim_1’+Slope_1确定正向变桨速度动态限制值；

其中，Lim_1’为前一运行周期中的第一变桨速度动态限制值，Slope_1为变桨速度变化率，且Slope_1为正数；Lim_1为正向变桨速度动态限制值。

本实施例中确定模块2所实现操作步骤的具体实现过程和实现效果与上述实施例中的步骤S2111-S2112、S21121具体实现过程和实现效果相同，具体可参考上述陈述内容，在此不再赘述。

通过确定模块2获取的前一运行周期中的第一变桨速度动态限制值和变桨速度变化率可以准确、有效地确定正向变桨速度动态限制值，保证了正向变桨速度动态限制值获取的精确程度，从而提高了该变桨控制装置使用的稳定可靠性。

在上述实施例的基础上，继续参考附图12可知，本实施例还可以将确定模块2设置为具体用于：

若变桨速度给定原始值小于0rad/s，则获取负向变桨速度限制值；

根据变桨速度给定原始值和负向变桨速度限制值确定变桨速度调整值。

进一步的，将确定模块2设置为具体用于：

将变桨速度给定原始值与负向变桨速度限制值进行比较；

若变桨速度给定原始值大于或等于负向变桨速度限制值，则将变桨速度给定原始值确定为变桨速度调整值；或者，

若变桨速度给定原始值小于负向变桨速度限制值，则将负向变桨速度限制值确定为变桨速度调整值。

本实施例中确定模块2所实现操作步骤的具体实现过程和实现效果与上述实施例中的步骤S23-S24、S241-S243具体实现过程和实现效果相同，具体可参考上述陈述内容，在此不再赘述。

在上述实施例的基础上，继续参考附图12可知，本实施例对于确定模块2获取负向变桨速度限制值的具体实现过程不做限定，本领域技术人员可以根据具体的设计需求进行设置，较为优选的，将确定模块2设置为具体用于：

获取负向变桨速度动态限制值和预设的变桨速度最小值；

根据负向变桨速度动态限制值和变桨速度最小值确定负向变桨速度限制值。

进一步的，将确定模块2设置为具体用于：

将负向变桨速度动态限制值与变桨速度最小值进行比较；

若负向变桨速度动态限制值大于或等于变桨速度最小值，则将负向变桨速度动态限制值确定为负向变桨速度限制值；或者，

若负向变桨速度动态限制值小于变桨速度最小值，则将变桨速度最小值确定为负向变桨速度限制值。

本实施例中确定模块2所实现操作步骤的具体实现过程和实现效果与上述实施例中的步骤S231-S232、S2321-S2323具体实现过程和实现效果相同，具体可参考上述陈述内容，在此不再赘述。

在风力发电机组处于开桨启动过程中时，通过确定模块2将负向变桨速度动态限制值与变桨速度最小值进行比较，然后将比较中的较大值确定为负向变桨速度限制值，从而可以通过较大的负向变桨速度限制值确定较大的变桨速度调整值，有效地降低了变桨速度调整值的变化速率；从而降低了风力发电机组的变桨系统在收桨启动过程中受到较强的载荷冲击，同时保证了风力发电机组运行的稳定可靠性，进一步提高了该变桨控制装置的实用性。

在上述实施例的基础上，继续参考附图12可知，本实施例对于确定模块获取负向变桨速度动态限制值的具体实现过程不做限定，本领域技术人员可以根据具体的设计需求进行设置，较为优选的，将确定模块设置为具体用于：

获取变桨速度变化率和预设的第二变桨速度动态限制值；

根据变桨速度变化率和第二变桨速度动态限制值确定负向变桨速度动态限制值。

将预设的第二变桨速度动态限制值设置为预先存储在风力发电机组中的前一运行周期中的第二变桨速度动态限制值

进一步的，将确定模块2设置为具体用于：

根据公式：Lim_2＝Lim_2’+Slope_2确定负向变桨速度动态限制值；

其中，Lim_2’为前一运行周期中的第二变桨速度动态限制值，Slope_2为变桨速度变化率，且Slope_2为负数；Lim_2为负向变桨速度动态限制值。

本实施例中确定模块2所实现操作步骤的具体实现过程和实现效果与上述实施例中的步骤S2311-S2312、S23121具体实现过程和实现效果相同，具体可参考上述陈述内容，在此不再赘述。

确定模块2通过获取的前一运行周期中的第二变桨速度动态限制值和变桨速度变化率可以准确、有效地确定负向变桨速度动态限制值，保证了负向变桨速度动态限制值获取的精确程度，从而提高了该变桨控制装置使用的稳定可靠性。

在上述实施例的基础上，继续参考附图12可知，进一步的，本实施例还可以将确定模块2设置为具体用于：

若变桨速度给定原始值等于0rad/s，则确定变桨速度调整值为0rad/s。

本实施例中确定模块2所实现操作步骤的具体实现过程和实现效果与上述实施例中的步骤S25具体实现过程和实现效果相同，具体可参考上述陈述内容，在此不再赘述。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (28)

1.一种风力发电机组变桨控制方法，其特征在于，包括：

获取风力发电机组的变桨速度给定原始值；

根据所述变桨速度给定原始值确定变桨速度调整值；

根据所述变桨速度调整值对所述风力发电机组进行变桨控制。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述变桨速度给定原始值确定变桨速度调整值，具体包括：

若所述变桨速度给定原始值大于0rad/s，则获取正向变桨速度限制值；

根据所述变桨速度给定原始值和所述正向变桨速度限制值确定所述变桨速度调整值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述变桨速度给定原始值和所述正向变桨速度限制值确定所述变桨速度调整值，具体包括：

将所述变桨速度给定原始值与所述正向变桨速度限制值进行比较；

若所述变桨速度给定原始值大于所述正向变桨速度限制值，则将所述正向变桨速度限制值确定为所述变桨速度调整值；或者，

若所述变桨速度给定原始值小于或等于所述正向变桨速度限制值，则将所述变桨速度给定原始值确定为所述变桨速度调整值。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取正向变桨速度限制值，具体包括：

获取正向变桨速度动态限制值和预设的变桨速度最大值；

根据所述正向变桨速度动态限制值和所述变桨速度最大值确定所述正向变桨速度限制值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述正向变桨速度动态限制值和所述变桨速度最大值确定所述正向变桨速度限制值，具体包括：

将所述正向变桨速度动态限制值与所述变桨速度最大值进行比较；

若所述正向变桨速度动态限制值大于所述变桨速度最大值，则将所述变桨速度最大值确定为所述正向变桨速度限制值；或者，

若所述正向变桨速度动态限制值小于或等于所述变桨速度最大值，则将所述正向变桨速度动态限制值确定为所述正向变桨速度限制值。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，获取正向变桨速度动态限制值，具体包括：

获取变桨速度变化率和预设的第一变桨速度动态限制值；

根据所述变桨速度变化率和第一变桨速度动态限制值确定所述正向变桨速度动态限制值。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述变桨速度变化率和第一变桨速度动态限制值确定所述正向变桨速度动态限制值，具体包括：

根据公式：Lim_1＝Lim_1’+Slope_1确定所述正向变桨速度动态限制值；

其中，Lim_1’为第一变桨速度动态限制值，Slope_1为变桨速度变化率，且Slope_1为正数；Lim_1为正向变桨速度动态限制值。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述变桨速度给定原始值确定变桨速度调整值，具体包括：

若所述变桨速度给定原始值小于0rad/s，则获取负向变桨速度限制值；

根据所述变桨速度给定原始值和所述负向变桨速度限制值确定所述变桨速度调整值。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述变桨速度给定原始值和所述负向变桨速度限制值确定所述变桨速度调整值，具体包括：

将所述变桨速度给定原始值与所述负向变桨速度限制值进行比较；

若所述变桨速度给定原始值大于或等于所述负向变桨速度限制值，则将所述变桨速度给定原始值确定为所述变桨速度调整值；或者，

若所述变桨速度给定原始值小于所述负向变桨速度限制值，则将所述负向变桨速度限制值确定为所述变桨速度调整值。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述获取负向变桨速度限制值，具体包括：

获取负向变桨速度动态限制值和预设的变桨速度最小值；

根据所述负向变桨速度动态限制值和所述变桨速度最小值确定所述负向变桨速度限制值。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，根据所述负向变桨速度动态限制值和所述变桨速度最小值确定所述负向变桨速度限制值，具体包括：

将所述负向变桨速度动态限制值与所述变桨速度最小值进行比较；

若所述负向变桨速度动态限制值大于或等于所述变桨速度最小值，则将所述负向变桨速度动态限制值确定为所述负向变桨速度限制值；或者，

若所述负向变桨速度动态限制值小于所述变桨速度最小值，则将所述变桨速度最小值确定为所述负向变桨速度限制值。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，获取负向变桨速度动态限制值，具体包括：

获取变桨速度变化率和预设的第二变桨速度动态限制值；

根据所述变桨速度变化率和第二变桨速度动态限制值确定所述负向变桨速度动态限制值。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，根据所述变桨速度变化率和第二变桨速度动态限制值确定所述负向变桨速度动态限制值，具体包括：

根据公式：Lim_2＝Lim_2’+Slope_2确定所述负向变桨速度动态限制值；

其中，Lim_2’为第二变桨速度动态限制值，Slope_2为变桨速度变化率，且Slope_2为负数；Lim_2为负向变桨速度动态限制值。

14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述变桨速度给定原始值确定变桨速度调整值，具体包括：

若所述变桨速度给定原始值等于0rad/s，则确定所述变桨速度调整值为0rad/s。

15.一种风力发电机组变桨控制装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取风力发电机组的变桨速度给定原始值；

确定模块，用于根据所述变桨速度给定原始值确定变桨速度调整值；

控制模块，用于根据所述变桨速度调整值对所述风力发电机组进行变桨控制。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于：

若所述变桨速度给定原始值大于0rad/s，则获取正向变桨速度限制值；

根据所述变桨速度给定原始值和所述正向变桨速度限制值确定所述变桨速度调整值。

17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于：

将所述变桨速度给定原始值与所述正向变桨速度限制值进行比较；

若所述变桨速度给定原始值大于所述正向变桨速度限制值，则将所述正向变桨速度限制值确定为所述变桨速度调整值；或者，

若所述变桨速度给定原始值小于或等于所述正向变桨速度限制值，则将所述变桨速度给定原始值确定为所述变桨速度调整值。

18.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于：

获取正向变桨速度动态限制值和预设的变桨速度最大值；

根据所述正向变桨速度动态限制值和所述变桨速度最大值确定所述正向变桨速度限制值。

19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于：

将所述正向变桨速度动态限制值与所述变桨速度最大值进行比较；

若所述正向变桨速度动态限制值大于所述变桨速度最大值，则将所述变桨速度最大值确定为所述正向变桨速度限制值；或者，

若所述正向变桨速度动态限制值小于或等于所述变桨速度最大值，则将所述正向变桨速度动态限制值确定为所述正向变桨速度限制值。

20.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于：

获取变桨速度变化率和预设的变桨速度动态限制值；

根据所述变桨速度变化率和变桨速度动态限制值确定所述正向变桨速度动态限制值。

21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于：

根据公式：Lim_1＝Lim_1’+Slope_1确定所述正向变桨速度动态限制值；

其中，Lim_1’为变桨速度动态限制值，Slope_1为变桨速度变化率，且Slope_1为正数；Lim_1为正向变桨速度动态限制值。

22.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于：

若所述变桨速度给定原始值小于0rad/s，则获取负向变桨速度限制值；

根据所述变桨速度给定原始值和所述负向变桨速度限制值确定所述变桨速度调整值。

23.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于：

将所述变桨速度给定原始值与所述负向变桨速度限制值进行比较；

若所述变桨速度给定原始值大于或等于所述负向变桨速度限制值，则将所述变桨速度给定原始值确定为所述变桨速度调整值；或者，

若所述变桨速度给定原始值小于所述负向变桨速度限制值，则将所述负向变桨速度限制值确定为所述变桨速度调整值。

24.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于：

获取负向变桨速度动态限制值和预设的变桨速度最小值；

根据所述负向变桨速度动态限制值和所述变桨速度最小值确定所述负向变桨速度限制值。

25.根据权利要求24所述的装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于：

将所述负向变桨速度动态限制值与所述变桨速度最小值进行比较；

若所述负向变桨速度动态限制值大于或等于所述变桨速度最小值，则将所述负向变桨速度动态限制值确定为所述负向变桨速度限制值；或者，

若所述负向变桨速度动态限制值小于所述变桨速度最小值，则将所述变桨速度最小值确定为所述负向变桨速度限制值。

26.根据权利要求24所述的装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于：

获取变桨速度变化率和预设的变桨速度动态限制值；

根据所述变桨速度变化率和变桨速度动态限制值确定所述负向变桨速度动态限制值。

27.根据权利要求26所述的装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于：

根据公式：Lim_2＝Lim_2’+Slope_2确定所述负向变桨速度动态限制值；

其中，Lim_2’为变桨速度动态限制值，Slope_2为变桨速度变化率，且Slope_2为负数；Lim_2为负向变桨速度动态限制值。

28.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于：

若所述变桨速度给定原始值等于0rad/s，则确定所述变桨速度调整值为0rad/s。