CN108150351A - 风力发电机组的启动、并网控制方法和装置、存储介质 - Google Patents

风力发电机组的启动、并网控制方法和装置、存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种风力发电机组的启动、并网控制方法和装置、存储介质。该启动、并网控制方法根据叶片开桨过程中风力发电机组的转速，得到风力发电机组的转速上升速度；判断风力发电机组的转速上升速度是否大于预定转速上升速度；若风力发电机组的转速上升速度大于预定转速上升速度，则开启用于调节风力发电机组的转速的反馈调节器，并将风力发电机组需求的并网转速作为反馈调节器的目标值，及将风力发电机组的转速作为反馈调节器的输入值；根据反馈调节器的输出值，调节叶片的开桨速度，直到风力发电机组的转速达到并网转速。采用本发明实施例中的方案能够在风力发电机组的转速达到并网转速之前就开始执行调桨操作。

Description

风力发电机组的启动、并网控制方法和装置、存储介质
技术领域
本发明涉及风力发电领域，尤其涉及一种风力发电机组的启动、并网控制方法和装置、计算机可读存储介质。
背景技术
风力发电机组并网发电时，变流器会向风力发电机组的发电机加载电磁扭矩。由于电磁扭矩是突然加载到发电机上的，为了减少并网发电过程中发电机和变流器受到的冲击，需要在并网发电前使风力发电机组的转速维持稳定。
为了维持并网发电前风力发电机组转速的稳定，现有技术中的风力发电机组的启动、并网控制方法为，在风力发电机组的转速达到并网转速后，开始对风力发电机组叶片的桨距角进行调整，且在风力发电机组的转速达到并网转速后，对风力发电机组执行并网操作，使风力发电机组成功启动(即风力发电机组并网成功)。
但是，本申请的发明人发现，当风速较大时，风力发电机组的转速上升较较快，采用现有技术中的启动、并网控制方法会使得风力发电机组的转速在未开始调桨之前就超出并网转速，因此必须耗费较多时间对风力发电机组的桨距角进行回调，使风力发电机组的转速降至并网转速，导致风力发电机组的启动时间和并网时间延长，降低了风力发电机组的风能利用率。
发明内容
本发明实施例提供了一种风力发电机组的启动、并网控制方法和装置、计算机可读存储介质，能够在风力发电机组的转速达到并网转速之前就开始执行调桨操作，不需要耗费较多时间对风力发电机组的桨距角进行回调，从而能够减少风力发电机组的启动时间和并网时间，提高风力发电机组的风能利用率。
第一方面，本发明实施例提供了风力发电机组的启动、并网控制方法，该启动、并网控制方法包括：
根据叶片开桨过程中风力发电机组的转速，得到风力发电机组的转速上升速度；
判断风力发电机组的转速上升速度是否大于预定转速上升速度；
若风力发电机组的转速上升速度大于预定转速上升速度，则开启用于调节风力发电机组的转速的反馈调节器，并将风力发电机组需求的并网转速作为反馈调节器的目标值，及将风力发电机组的转速作为反馈调节器的输入值；
根据反馈调节器的输出值，调节叶片的开桨速度，直到风力发电机组的转速达到并网转速。
在第一方面的一些实施例中，根据叶片开桨过程中风力发电机组的转速，得到风力发电机组的转速上升速度，包括：获取叶片从开桨开始到风力发电机组的转速达到当前转速需要的第一开桨时长；计算当前转速与第一开桨时长的比值，得到风力发电机组的转速上升速度。
在第一方面的一些实施例中，若风力发电机组的转速上升速度大于预定转速上升速度，则开启用于调节风力发电机组的转速的反馈调节器，包括：若风力发电机组的转速上升速度大于预定转速上升速度，且风力发电机组的转速大于反馈调节器的预定开启转速时，则开启用于调节风力发电机组的转速的反馈调节器。
在第一方面的一些实施例中，在判断风力发电机组的转速上升速度是否大于预定转速上升速度之前，启动、并网控制方法还包括：控制叶片以预定开桨速度开桨；获取叶片以预定开桨速度开桨时，叶片的桨距角从90度下降到0度，且风力发电机组的转速正好达到并网转速时叶片的第二开桨时长；计算并网转速和第二开桨时长的比值，得到预定转速上升速度。
在第一方面的一些实施例中，反馈调节器中设有用于限制叶片的开桨速度过快的初始限幅值；
启动、并网控制方法还包括：根据风力发电机组的转速上升速度和预定转速上升速度，得到修改后的限幅值；利用修改后的限幅值更新初始限幅值。
在第一方面的一些实施例中，根据风力发电机组的转速上升速度和预定转速上升速度，得到修改后的限幅值，包括：
计算修改后的限幅值a：
a＝k1×v0k0
其中，k1为风力发电机组的转速上升速度，v0为叶片的预定开桨速度，k0为预定转速上升速度。
在第一方面的一些实施例中，在风力发电机组的转速达到并网转速之后，启动、并网控制方法还包括：将修改后的限幅值恢复为初始限幅值。
第二方面，本发明实施例提供一种风力发电机组的启动、并网控制装置，该启动、并网控制装置包括：
转速上升速度计算模块，用于根据叶片开桨过程中风力发电机组的转速，得到风力发电机组的转速上升速度；
判断模块，用于判断风力发电机组的转速上升速度是否大于预定转速上升速度；
反馈调节器开启模块，用于若风力发电机组的转速上升速度大于预定转速上升速度，则开启用于调节风力发电机组的转速的反馈调节器，并将风力发电机组需求的并网转速作为反馈调节器的目标值，及将风力发电机组的转速作为反馈调节器的输入值；
开桨速度调节模块，用于根据反馈调节器的输出值，调节叶片的开桨速度，直到风力发电机组的转速达到并网转速。
在第二方面的一些实施例中，转速上升速度计算模块包括：第一开桨时长获取单元，用于获取叶片从开桨开始到风力发电机组的转速达到当前转速需要的第一开桨时长；转速上升速度计算单元，用于计算当前转速与第一开桨时长的比值，得到风力发电机组的转速上升速度。
在第二方面的一些实施例中，反馈调节器开启模块还用于：若风力发电机组的转速上升速度大于预定转速上升速度，且风力发电机组的转速大于反馈调节器的预定开启转速时，则开启用于调节风力发电机组的转速的反馈调节器。
在第二方面的一些实施例中，启动、并网控制装置还包括：开桨控制模块，用于控制叶片以预定开桨速度开桨；第二开桨时长获取模块，用于获取叶片以预定开桨速度开桨时，叶片的桨距角从90度下降到0度，且风力发电机组的转速正好达到并网转速时叶片的第二开桨时长；预定转速上升速度计算模块，用于计算并网转速和第二开桨时长的比值，得到预定转速上升速度。
在第二方面的一些实施例中，反馈调节器中设有用于限制叶片的开桨速度过快的初始限幅值；
启动、并网控制装置还包括：限幅值计算模块，用于根据风力发电机组的转速上升速度和预定转速上升速度，得到修改后的限幅值；更新模块，用于利用修改后的限幅值更新初始限幅值。
在第二方面的一些实施例中，启动、并网控制装置还包括恢复模块，用于在风力发电机组的转速达到并网转速之后，将修改后的限幅值恢复为初始限幅值。
第三方面，本发明实施例提供了一种风力发电机组的启动、并网控制装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现如上所述的风力发电机组的启动、并网控制方法。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，程序被处理器执行时实现如上所述的风力发电机组的启动、并网控制方法。
由上可知，本发明实施例中的风力发电机组的启动、并网控制方法根据开桨过程中风力发电机组的转速，提前开启了用于调节风力发电机组的转速的反馈调节器，以对风力发电机组叶片的桨距角进行调整；并且将风力发电机组需求的并网转速作为反馈调节器的目标值，及将风力发电机组的转速作为反馈调节器的输入值，然后根据反馈调节器的输出值调节叶片的开桨速度，直到风力发电机组的转速达到并网转速。
与现有技术中的直到风力发电机组的转速达到并网转速后，才开始对风力发电机组叶片的桨距角进行调整相比，本发明实施例中的风力发电机组的启动、并网控制方法能够在风力发电机组的转速达到并网转速之前就开始执行调桨操作，不需要耗费较多时间对风力发电机组的桨距角进行回调，从而能够减少风力发电机组的启动时间和并网时间，进而能够提高风力发电机组的风能利用率。
此外，由于本发明实施例中的启动、并网控制方法是建立在现有PID控制基础上的，不需要搭建新的硬件电路，不仅节约了成本，而且具有运算逻辑简单，易于实现的优点。
另外，由于本发明实施例中采用了临界转速上升速度，而且通过将风力发电机组的转速上升速度与临界转速上升速度比较的方式来确定反馈调节器的开启时机，不仅实现了按比例自动调节风力发电机的开桨速度的目的，使得风速越大时风力发电机组的启动速度加快，而且使得风力发电机的启动、并网控制具有理论依据性，从而为进一步优化风力发电机组的启动、并网控制方式打下了基础。
附图说明
从下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。
图1为本发明一实施例提供的风力发电机组的风速-转速曲线的示意图；
图2为本发明一实施例提供的风力发电机组的转速-时间曲线的示意图；
图3为本发明一实施例提供的风力发电机组的启动、并网控制方法的流程示意图；
图4为本发明另一实施例提供的风力发电机组的启动、并网控制方法的流程示意图；
图5为本发明另一实施例提供的风力发电机组的转速-时间曲线的示意图；
图6为本发明又一实施例提供的风力发电机组的启动、并网控制方法的流程示意图；
图7为本发明第一实施例提供的风力发电机组的启动、并网控制装置的结构示意图；
图8为本发明第二实施例提供的风力发电机组的启动、并网控制装置的结构示意图；
图9为本发明第三实施例提供的风力发电机组的启动、并网控制装置的结构示意图；
图10为本发明第四实施例提供的风力发电机组的启动、并网控制装置的结构示意图；
图11为本发明第五实施例提供的风力发电机组的启动、并网控制装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明实施例的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明实施例的全面理解。
风能作为可再生新能源已得到广泛发展。随着风力发电机组规模的逐渐扩大，如何提高风力发电机组的风能利用率已成为目前亟待解决的问题。
风力发电机组的并网过程为，当风力发电机组的转速值达到且稳定在并网转速后，由风力发电机组的主控制器控制变流器对发电机加载电磁扭矩，使风力发电机组向电网输出功率。
根据能量守恒原理，风力发电机组并网后的能量守恒公式为：
W1＝W2+W3+W4 (1)
其中，W1为风能，W2为并网后风能使发电机产生的旋转机械能，即作用于风力发电机组周向(使叶轮旋转的方向)方向的能量，W3为并网后加载到发电机上的电磁能，W4为作用于风力发电机组轴向方向的能量，W4与W2相对应，分属于风能的两个分项。
本发明实施例提供了一种风力发电机组的启动、并网控制方法和装置、计算机可读存储介质。采用本发明实施例中的启动、并网控制方法和装置能够在风力发电机组的转速达到并网转速之前就开始执行调桨操作，减少风力发电机组的启动时间，缩短风力发电机组的并网调桨时间，提高风电场的发电效益和风能利用率。
图1为本发明一实施例提供的风力发电机组的风速-转速曲线的示意图，用于描述风力发电机组从启动至并网发电过程中风速和转速之间的关系。图1中示出的横坐标为风速值，纵坐标为风力发电机组的转速值。其中，a为风力发电机组的启动风速(一般为3米/秒)，即风力发电机组能够并网发电的最低风速值，c为风力发电机组并网发电中的额定转速，b为与风力发电机组并网发电时的额定转速对应的额定风速(一般为13米/秒)。
为保持风力发电机组并网发电时的输出功率稳定性及安全性，需要使风力发电机组的转速稳定在额定转速附近，而风力发电机组转速的大小又取决于风速的大小。因此，为使风力发电机组的转速稳定在额定转速附近，可以将风力发电机组的风速仪测得的风速值与额定风速进行比较，风力发电机组的风速仪测得的风速值大于额定风速时，开始对风力发电机组叶片进行调桨控制，使叶片的桨距角大于0度，以减少风能吸收。
如图1中a-b之间的风速段对应的曲线部分所示，风力发电机组在并网前，由于未向风力发电机组的发电机加载电磁扭矩，风力发电机组的转速上升较快。
如图1中b风速值之后对应的曲线部分所示，风力发电机组在并网后，由于已向风力发电机组的加载电磁扭矩，风力发电机组的转速上升较慢，且风力发电机组的转速维持在额定转速c附近。
根据本发明的实施例，可以采用反馈调节器调节叶片的桨距角，使风力发电机组的转速稳定在额定转速c附近。反馈调节技术是一种基于反馈理论的闭环自动控制技术。反馈调节理论包括三个要素：测量、比较和执行。其中，测量对象指的是被控变量的实际值，通过将被控变量的实际值与被控变量的期望值进行比较，得到被控变量的实际值和期望值之间的差值，用这个差值去纠正被控系统的响应，达到对被调节系统调节的目的。
具体地，本发明实施例中的测量对象为风力发电机组的实际转速，通过将风力发电机组的实际转速与期望转速(即目标转速)进行比较，可以得到风力发电机组的实际转速与目标转速之间的差值，然后用这个差值去纠正叶片的桨距角的开桨速度，就能够达到对风力发电机组的实际转速进行调节的目的。
通常，反馈调节器根据控制规律(比如，比例、积分和微分)的不同，可以分为多种类型。其中，PID(Proportion-Integral-Derivative，比例-积分-微分)调节器具有控制精准且成本适中的优点，因此，本发明实施例优选PID调节器，也称为转速-桨距角PID调节器，对风力发电机组的实际转速进行调节。
在一个示例中，转速-桨距角PID调节器的具体实现形式为转速-桨距角PID调节电路。
图2为本发明一实施例提供的风力发电机组的转速-时间曲线的示意图，用于描述采用现有技术中的启动、并网控制方法得到的风力发电机组启动过程中的转速变化。图2中示出的横坐标为时间，纵坐标为风力发电机组的转速值，d为风力发电机组的并网转速值。以双馈风力发电机组为例，并网转速值为1250rpm。以直驱风力发电机组为例，并网转速值为9rpm。
如图2中t0-t1时间段对应的曲线部分所示，大风时风能作用力较大，风力发电机组的转速值上升较快。
如图2中t1-t2时间段对应的曲线部分所示，风力发电机组的转速值上升较快容易导致风力发电机组的桨距角在未调节之前，风力发电机的转速值超出并网转速值。
如图2中t2时刻之后对应的曲线部分所示，若风力发电机的转速值超出并网转速值，需要启动调桨功能，使风力发电机组的桨距角回调，以使风力发电机的转速值下降，此过程也会浪费一定时间。进一步地，若风速频繁变化时，对风力发电机组的桨距角回调浪费的时间还需要延长。
图3为本发明一实施例提供的风力发电机组的启动、并网控制方法的流程示意图。该启动、并网控制方法包括步骤301至步骤304。
在步骤301中，根据叶片开桨过程中风力发电机组的转速，得到风力发电机组的转速上升速度。
其中，风力发电机组启动时需要先对叶片执行开桨操作，开桨指的是将叶片的桨距角从90度旋转至0度，以使叶片的迎风面朝向风来的方向。
在一个示例中，可以在风力发电机组的旋转轴上安装旋角测量仪，由旋角测量仪检测叶片开桨过程中风力发电机组的转速。
在步骤302中，判断风力发电机组的转速上升速度是否大于预定转速上升速度。
在步骤303中，若风力发电机组的转速上升速度大于预定转速上升速度，则开启用于调节风力发电机组的转速的反馈调节器，并将风力发电机组需求的并网转速作为反馈调节器的目标值，及将风力发电机组的转速作为反馈调节器的输入值。
在步骤304中，根据反馈调节器的输出值，调节叶片的开桨速度，直到风力发电机组的转速达到并网转速。
以转速-桨距角PID调节器为例，本发明实施例根据风力发电机组的当前转速，在风力发电机组的启动过程中，提前对转速-桨距角PID调节器进行调用，并将转速-桨距角PID调节器的控制目标设置为并网转速，将风力发电机组的当前转速(即实际转速)作为转速-桨距角PID调节器的反馈量，转速-桨距角PID调节器经过PID运算后，会输出叶片的桨距角调节速度。
如上所述，本发明实施例中的风力发电机组的启动、并网控制方法，根据开桨过程中风力发电机组的转速，提前开启了用于调节风力发电机组的转速的反馈调节器，以对风力发电机组叶片的桨距角进行调整；并且将风力发电机组需求的并网转速作为反馈调节器的目标值，及将风力发电机组的转速作为反馈调节器的输入值，然后根据反馈调节器的输出值调节叶片的开桨速度，直到风力发电机组的转速达到并网转速。
与现有技术中的直到风力发电机组的转速达到并网转速后，才开始对风力发电机组叶片的桨距角进行调整相比，本发明实施例中的风力发电机组的启动、并网控制方法能够在风力发电机组的转速达到并网转速之前就开始执行调桨操作，避免了耗费较多时间对风力发电机组的桨距角进行回调，从而能够减少风力发电机组的启动时间和并网时间，进而能够提高风力发电机组的风能利用率。
此外，由于本发明实施例中的启动、并网控制方法是建立在现有PID控制基础上的，不需要搭建新的硬件电路，不仅节约了成本，而且具有运算逻辑简单，易于实现的优点。
图4为本发明另一实施例提供的风力发电机组的启动、并网控制方法的流程示意图。图4与图3的不同之处在于，图3中的步骤301可细化为图4中的步骤3011和步骤3012，用于得到风力发电机组的转速上升速度。
在步骤3011中，获取叶片从开桨开始到风力发电机组的转速达到当前转速需要的第一开桨时长。
在步骤3012中，计算当前转速与第一开桨时长的比值，得到风力发电机组的转速上升速度。
为便于本领域技术人员理解上文所述的技术方案，请参阅图5，图5为本发明另一实施例提供的风力发电机组的转速-时间曲线的示意图，用于描述叶片以固定速度开桨时，风力发电机组的转速从启动至并网过程中的速度变化。图5中示出的横坐标为时间，纵坐标为风力发电机组的转速值，d为风力发电机组的并网转速(也参阅2)，t3为风力发电机组正常启动需要的开桨时间。
结合图5，可以将风力发电机组的并网转速d，和叶片以预定速度开桨时，叶片的桨距角从90度下降到0度且风力发电机的转速值正好达到并网转速d时需要的时间t3的比值，作为预定转速上升速度，也称为临界转速上升速度。
在一个示例中，设叶片以1度/秒的速度开桨，则叶片的桨距角从90度开桨到0度，且风力发电机的转速值正好到达并网转速的时间为90秒。
根据本发明的实施例，由于风能越大，风力发电机的转速上升会越快，因此当风力发电机的当前转速上升速度大于临界转速上升速度时，说明风速已高于临界风速，可以开始调用转速-桨距角PID调节器来加速开桨速度，及时或提前在风力发电机组的转速达到并网转速之前实现对风力发电机组的转速值进行调节，从而有效防止风速较大时的桨角回调现象，提前使风力发电机组的转速值趋于稳定，缩短风力发电机组并网时的转速调节时间。
另外，由于本发明实施例中采用了临界转速上升速度，而且通过将风力发电机组的转速上升速度与临界转速上升速度比较的方式来确定反馈调节器的开启时机，不仅实现了按比例自动调节风力发电机的开桨速度的目的，使得风速越大时风力发电机组的启动速度加快，而且使得风力发电机的启动、并网控制具有理论依据性，从而为进一步优化风力发电机组的启动、并网控制方式打下了基础。
现有技术中主要通过在风力发电机组的旋转轴上安装传感开关和霍尔开关等检测设备，利用单位时间内检测设备感测到的脉冲次数计算风力发电机组的转速。但是，当风力发电机组的转速较低时，单位时间内旋转轴触发传感开关的次数会减少，导致风力发电机组的转速的测量精度降低。
与传感开关和霍尔开关等检测设备不同，本发明实施例中的转速-桨距角PID调节器的输入参数是风力发电机的目标转速值和转速测量值的差值。由于风力发电机组的转速较低时，转速测量值会发生跳变，使得转速-桨距角PID调节器的输入参数也发生跳变，从而引起转速-桨距角PID调节器的调桨误动作。
本发明实施例采用了先使叶片以预定速度开桨，直到风力发电机组的转速达到较大值时，再调用转速-桨距角PID调节器的方式，避免了转速-桨距角PID调节器在风力发电机组的转速较低时启动，从而可以防止风力发电机组的转速较低时，因转速测量值跳变而引起的转速-桨距角PID调节器的调桨误动作。
在一个示例中，可以当风力发电机组的转速上升速度大于临界转速上升速度，且风力发电机组的转速大于反馈调节器的预定开启转速时，再开启用于调节风力发电机组的转速的反馈调节器，从而进一步防止风力发电机组的转速较低时转速-桨距角PID调节器的调桨误动作。
其中，预定开启转速也称为临界开启转速，指的是开启转速-桨距角PID调节器时风力发电机组需要达到的最低转速。在一个示例中，临界开启转速可以为4rpm。
根据本发明的实施例，反馈调节器中还设有用于限制叶片的开桨速度过快的初始限幅值。为防止风力发电机组因开桨速度过快而导致的桨距角回调现象，还可以根据风力发电机组的转速上升速度和临界转速上升速度得到修改后的限幅值，利用修改后的限幅值更新初始限幅值。由于反馈调节器中的限幅值根据风力发电机组的转速进行了实时调整，从而能够及时防止风力发电机组因开桨速度过快而导致的桨距角回调现象，促使风力发电机组的转速值在达到并网转速前之前保持稳定。
具体地，可以利用公式(3)计算修改后的限幅值a：
a＝k1×v0k0 (3)
其中，k1为风力发电机组的转速上升速度，v0为叶片的预定开桨速度，k0为风力发电机组的临界转速上升速度。
在本发明实施例中，
进一步地，在风力发电机组的实际转速达到并网转速之后，本发明实施例中的启动、并网控制方法还包括将修改后的限幅值恢复为初始限幅值，以适应并网后风力发电机组的转速需要维持在并网转速时的叶片桨距角的调节情况。示例性地，初始限幅值可以是6度/s，
根据公式(3)，由于修改后的限幅值a会随风力发电机组转速的快速升高而增大，也可以提前将反馈调节器的限幅值恢复为初始限幅值，使得风力发电机组的转速在接近并网转速时能够稳定上升，从而进一步防止风力发电机组因开桨速度过快而导致的桨距角回调现象。
为便于本领域技术人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，下面举例对风力发电机组的启动、并网控制方法进行示例性说明。
图6为本发明又一实施例提供的风力发电机组的启动、并网控制方法的流程示意图。如图6所示，风力发电机组的启动、并网控制方法具体包括步骤601至步骤607。
在步骤601中，判断风力发电机组的转速是否大于临界开启转速，以防止低转速时转速测量值的跳变对转速-桨距角PID调节器的控制产生影响。如果风力发电机组的转速大于临界转速，则执行步骤602；如果风力发电机组的转速未大于临界转速，否则流程结束。
在步骤602中，计算风力发电机组的临界转速上升速度，并计算风力发电机组的实际转速上升速度。
在步骤603中，判断风力发电机组的实际转速上升速度是否大于临界转速上升速度。如果风力发电机组的实际转速上升速度大于临界转速上升速度，则执行步骤604；如果风力发电机组的实际转速上升速度未大于临界转速上升速度，则返回执行步骤602。
在步骤604中，开始调用转速-桨距角PID调节器，以在风力发电机组的转速达到并网转速前，及时或提前对风力发电机组的转速值进行调节，从而有效防止风速较大时的桨角回调现象，提前使风力发电机组的转速值趋于稳定，并缩短风力发电机组并网时的转速调节时间。
在步骤605中，根据风力发电机组的当前转速上升速度和临界转速上升速度得到修改后的限幅值，并利用修改后的限幅值更新转速-桨距角PID调节器中的原始限幅值，以防止风力发电机组因开桨过快而导致的桨角回调现象，进一步促使风力发电机组的转速在达到并网转速前保持稳定。
在步骤606中，判断风力发电机组的转速是否达到并网转速。如果风力发电机组的转速已达到并网转速，则执行步骤607；如果风力发电机组的转速未达到并网转速，则返回执行步骤606。
在步骤607中，将转速-桨距角PID调节器中的限幅值恢复初始限幅值并控制风力发电机组并网发电。
图7为本发明第一实施例提供的风力发电机组的启动、并网控制装置的结构示意图。如图7所示，风力发电机组的启动、并网控制装置包括转速上升速度计算模块701、判断模块702、反馈调节器开启模块703和开桨速度调节模块704。
其中，转速上升速度计算模块701用于根据叶片开桨过程中风力发电机组的转速，得到风力发电机组的转速上升速度。
判断模块702用于判断风力发电机组的转速上升速度是否大于预定转速上升速度。
反馈调节器开启模块703用于若风力发电机组的转速上升速度大于预定转速上升速度，则开启用于调节风力发电机组的转速的反馈调节器，并将风力发电机组需求的并网转速作为反馈调节器的目标值，及将风力发电机组的转速作为反馈调节器的输入值。
开桨速度调节模块704用于根据反馈调节器的输出值，调节叶片的开桨速度，直到风力发电机组的转速达到并网转速。
如上所述，本发明实施例中的开启模块根据开桨过程中风力发电机组的转速，提前开启了用于调节风力发电机组的转速的反馈调节器，以对风力发电机组叶片的桨距角进行调整；并且将风力发电机组需求的并网转速作为反馈调节器的目标值，及将风力发电机组的转速作为反馈调节器的输入值，然后根据反馈调节器的输出值调节叶片的开桨速度，直到风力发电机组的转速达到并网转速。
与现有技术中的直到风力发电机组的转速达到并网转速后，才开始对风力发电机组叶片的桨距角进行调整相比，本发明实施例中的风力发电机组的启动、并网控制装置能够在风力发电机组的转速达到并网转速之前就开始执行调桨操作，不需要耗费较多时间对风力发电机组的桨距角进行回调，从而能够减少风力发电机组的启动时间和并网时间，进而能够提高风力发电机组的风能利用率。
在一个示例中，反馈调节器开启模块703用于若风力发电机组的转速上升速度大于预定转速上升速度，且风力发电机组的转速大于反馈调节器的预定开启转速时，则开启用于调节风力发电机组的转速的反馈调节器。从而进一步防止风力发电机组的转速较低时转速-桨距角PID调节器的调桨误动作。
图8为本发明第二实施例提供的风力发电机组的启动、并网控制装置的结构示意图。图8与图7的不同之处在于，图7中的转速上升速度计算模块701可细化为图8中的第一开桨时长获取单元7021和转速上升速度计算单元7022，以计算风力发电机组开桨过程中的转速上升速度。
其中，第一开桨时长获取单元7021用于获取叶片从开桨开始到风力发电机组的转速达到当前转速需要的第一开桨时长。
转速上升速度计算单元7022用于计算当前转速与第一开桨时长的比值，得到风力发电机组的转速上升速度。
图9为本发明第三实施例提供的风力发电机组的启动、并网控制装置的结构示意图。图9与图7的不同之处在于，图9中的启动、并网控制装置还包括开桨控制模块705、第二开桨时长获取模块706和预定转速上升速度计算模块707701，用于计算风力发电机组的临界转速上升速度。
其中，开桨控制模块705用于控制叶片以预定开桨速度开桨。
第二开桨时长获取模块706用于获取叶片以预定开桨速度开桨时，叶片的桨距角从90度下降到0度，且风力发电机组的转速正好达到并网转速时叶片的第二开桨时长。
预定转速上升速度计算模块707701，用于计算并网转速和第二开桨时长的比值，得到预定转速上升速度。
图10为本发明第四实施例提供的风力发电机组的启动、并网控制装置的结构示意图。图10与图7的区别之处在于，图10中的启动、并网控制装置还包括限幅值计算模块708和更新模块709。
限幅值计算模块708，用于根据风力发电机组的转速上升速度和预定转速上升速度，得到修改后的限幅值；
更新模块709，用于利用修改后的限幅值更新初始限幅值。
由于反馈调节器中的限幅值根据风力发电机组的转速进行了实时调整，从而能够及时防止风力发电机组因开桨速度过快而导致的桨距角回调现象，促使风力发电机组的转速值在达到并网转速前之前保持稳定。
图11为本发明第五实施例提供的风力发电机组的启动、并网控制装置的结构示意图。图11与图10的区别之处在于，图11中的启动、并网控制装置还包括恢复模块710，用于在风力发电机组的转速达到并网转速之后，将修改后的限幅值恢复为初始限幅值，以适应并网后风力发电机组的转速需要维持在并网转速时的叶片桨距角的调节情况。
本发明实施例还提供一种风力发电机组的启动、并网控制装置。该启动、并网控制装置包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现如上所述的风力发电机组的启动、并网控制方法。
需要说明的是，本发明实施例中的启动、并网控制装置可以是单独的具有逻辑运算功能的处理器，也可以是集成在风力发电机组的主控制器中，此处不进行限定。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，程序被处理器执行时实现如上所述的风力发电机组的启动、并网控制方法。
需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于装置实施例而言，相关之处可以参见方法实施例的说明部分。本发明实施例并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。本领域的技术人员可以在领会本发明实施例的精神之后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。
以上的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明实施例的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。
本发明实施例可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。例如，特定实施例中所描述的算法可以被修改，而系统体系结构并不脱离本发明实施例的基本精神。因此，当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本发明实施例的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本发明实施例的范围之中。

Claims (15)

1.一种风力发电机组的启动、并网控制方法，其特征在于，包括：
根据叶片开桨过程中风力发电机组的转速，得到所述风力发电机组的转速上升速度；
判断所述风力发电机组的转速上升速度是否大于预定转速上升速度；
若所述风力发电机组的转速上升速度大于所述预定转速上升速度，则开启用于调节所述风力发电机组的转速的反馈调节器，并将所述风力发电机组需求的并网转速作为所述反馈调节器的目标值，及将所述风力发电机组的转速作为所述反馈调节器的输入值；
根据所述反馈调节器的输出值，调节所述叶片的开桨速度，直到所述风力发电机组的转速达到所述并网转速。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据叶片开桨过程中风力发电机组的转速，得到所述风力发电机组的转速上升速度，包括：
获取所述叶片从开桨开始到所述风力发电机组的转速达到当前转速需要的第一开桨时长；
计算所述当前转速与所述第一开桨时长的比值，得到所述风力发电机组的转速上升速度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述若所述风力发电机组的转速上升速度大于所述预定转速上升速度，则开启用于调节所述风力发电机组的转速的反馈调节器，包括：
若所述风力发电机组的转速上升速度大于所述预定转速上升速度，且所述风力发电机组的转速大于所述反馈调节器的预定开启转速时，则开启用于调节所述风力发电机组的转速的反馈调节器。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述判断所述风力发电机组的转速上升速度是否大于预定转速上升速度之前，所述方法还包括：
控制所述叶片以预定开桨速度开桨；
获取所述叶片以所述预定开桨速度开桨时，所述叶片的桨距角从90度下降到0度，且所述风力发电机组的转速正好达到所述并网转速时所述叶片的第二开桨时长；
计算所述并网转速和所述第二开桨时长的比值，得到所述预定转速上升速度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反馈调节器中设有用于限制所述叶片的开桨速度过快的初始限幅值；
所述方法还包括：
根据所述风力发电机组的转速上升速度和所述预定转速上升速度，得到修改后的限幅值；
利用所述修改后的限幅值更新所述初始限幅值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述风力发电机组的转速上升速度和所述预定转速上升速度，得到修改后的限幅值，包括：
计算所述修改后的限幅值a：
a＝k1×v0/k0
其中，k1为所述风力发电机组的转速上升速度，v0为所述叶片的预定开桨速度，k0为所述预定转速上升速度。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述风力发电机组的转速达到所述并网转速之后，所述方法还包括：
将所述修改后的限幅值恢复为所述初始限幅值。
8.一种风力发电机组的启动、并网控制装置，其特征在于，包括：
转速上升速度计算模块，用于根据叶片开桨过程中风力发电机组的转速，得到所述风力发电机组的转速上升速度；
判断模块，用于判断所述风力发电机组的转速上升速度是否大于预定转速上升速度；
反馈调节器开启模块，用于若所述风力发电机组的转速上升速度大于所述预定转速上升速度，则开启用于调节所述风力发电机组的转速的反馈调节器，并将所述风力发电机组需求的并网转速作为所述反馈调节器的目标值，及将所述风力发电机组的转速作为所述反馈调节器的输入值；
开桨速度调节模块，用于根据所述反馈调节器的输出值，调节所述叶片的开桨速度，直到所述风力发电机组的转速达到所述并网转速。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述转速上升速度计算模块包括：
第一开桨时长获取单元，用于获取所述叶片从开桨开始到所述风力发电机组的转速达到当前转速需要的第一开桨时长；
转速上升速度计算单元，用于计算所述当前转速与所述第一开桨时长的比值，得到所述风力发电机组的转速上升速度。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述反馈调节器开启模块还用于：若所述风力发电机组的转速上升速度大于所述预定转速上升速度，且所述风力发电机组的转速大于所述反馈调节器的预定开启转速时，则开启用于调节所述风力发电机组的转速的反馈调节器。
11.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括：
开桨控制模块，用于控制所述叶片以预定开桨速度开桨；
第二开桨时长获取模块，用于获取所述叶片以所述预定开桨速度开桨时，所述叶片的桨距角从90度下降到0度，且所述风力发电机组的转速正好达到所述并网转速时所述叶片的第二开桨时长；
预定转速上升速度计算模块，用于计算所述并网转速和所述第二开桨时长的比值，得到所述预定转速上升速度。
12.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述反馈调节器中设有用于限制所述叶片的开桨速度过快的初始限幅值；
所述装置还包括：
限幅值计算模块，用于根据所述风力发电机组的转速上升速度和所述预定转速上升速度，得到修改后的限幅值；
更新模块，用于利用所述修改后的限幅值更新所述初始限幅值。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述装置还包括恢复模块，用于在所述风力发电机组的转速达到所述并网转速之后，将所述修改后的限幅值恢复为所述初始限幅值。
14.一种风力发电机组的启动、并网控制装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7任意一项所述的风力发电机组的启动、并网控制方法。
15.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任意一项所述的风力发电机组的启动、并网控制方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110566402A (zh) * 2019-03-19 2019-12-13 南京南瑞继保电气有限公司 一种永磁直驱风机主控系统机组自动启停的控制方法
CN112271758A (zh) * 2020-11-30 2021-01-26 东方电气自动控制工程有限公司 一种风力发电机组快速并网的控制方法
CN114183298A (zh) * 2021-12-03 2022-03-15 龙源（北京）风电工程技术有限公司 基于动态桨叶角的双馈风力发电机组大风启机方法及系统
CN114687928A (zh) * 2020-12-25 2022-07-01 新疆金风科技股份有限公司 风力发电机组待风启动控制方法、装置、控制器及介质

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105134489A (zh) * 2015-09-23 2015-12-09 三一重型能源装备有限公司 风力发电机组的启动控制系统和方法
CN105756854A (zh) * 2016-03-03 2016-07-13 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机组的变桨控制方法、装置及系统
EP3141744A1 (en) * 2015-09-11 2017-03-15 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wind turbine power generating apparatus and method of starting the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3141744A1 (en) * 2015-09-11 2017-03-15 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wind turbine power generating apparatus and method of starting the same
CN105134489A (zh) * 2015-09-23 2015-12-09 三一重型能源装备有限公司 风力发电机组的启动控制系统和方法
CN105756854A (zh) * 2016-03-03 2016-07-13 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机组的变桨控制方法、装置及系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110566402A (zh) * 2019-03-19 2019-12-13 南京南瑞继保电气有限公司 一种永磁直驱风机主控系统机组自动启停的控制方法
CN112271758A (zh) * 2020-11-30 2021-01-26 东方电气自动控制工程有限公司 一种风力发电机组快速并网的控制方法
CN114687928A (zh) * 2020-12-25 2022-07-01 新疆金风科技股份有限公司 风力发电机组待风启动控制方法、装置、控制器及介质
CN114183298A (zh) * 2021-12-03 2022-03-15 龙源（北京）风电工程技术有限公司 基于动态桨叶角的双馈风力发电机组大风启机方法及系统

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