CN109026556A - 风力发电机组的控制方法、设备以及系统 - Google Patents

风力发电机组的控制方法、设备以及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN109026556A
CN109026556A CN201811008850.0A CN201811008850A CN109026556A CN 109026556 A CN109026556 A CN 109026556A CN 201811008850 A CN201811008850 A CN 201811008850A CN 109026556 A CN109026556 A CN 109026556A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tower bottom
real
load
control
predetermined
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811008850.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109026556B (zh
Inventor
彭超
张志弘
王方超
程庆阳
刘朝丰
谢园奇
徐志良
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jinfeng Technology Co ltd
Original Assignee
Xinjiang Goldwind Science and Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xinjiang Goldwind Science and Technology Co Ltd filed Critical Xinjiang Goldwind Science and Technology Co Ltd
Priority to CN201811008850.0A priority Critical patent/CN109026556B/zh
Publication of CN109026556A publication Critical patent/CN109026556A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109026556B publication Critical patent/CN109026556B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D17/00—Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/04—Automatic control; Regulation
    • F03D7/042—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller
    • F03D7/043—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller characterised by the type of control logic
    • F03D7/044—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller characterised by the type of control logic with PID control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/04—Automatic control; Regulation
    • F03D7/042—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller
    • F03D7/043—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller characterised by the type of control logic
    • F03D7/045—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller characterised by the type of control logic with model-based controls
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

提供一种风力发电机组的控制方法、设备以及系统，该风力发电机组的控制方法包括：通过卫星定位系统获取风力发电机组的机舱相关位置参数；基于所述机舱相关位置参数确定实时机舱振动位移；根据实时机舱振动位移确定实时塔底弯矩载荷；当实时塔底弯矩载荷大于塔底弯矩载荷阈值时，控制风力发电机组在预定控制策略下运行，以降低风力发电机组的塔架的载荷。采用本发明示例性实施例的风力发电机组的控制方法、设备以及系统，能够有效降低风力发电机组的塔架的极限载荷，提高塔架在极端条件下的生存能力。

Description

风力发电机组的控制方法、设备以及系统
技术领域
本发明总体上涉及风力发电技术领域，更具体地讲，涉及一种风力发电机组的控制方法、设备以及系统。
背景技术
风力发电机组的塔架的成本较高，对风电场投资收益有明显影响，在目前的风电市场竞争中业主非常关注塔架重量。各整机厂家均在塔架轻量化设计方面投入了巨大精力。
为降低风力发电机组运行极限载荷，通常可在叶根、塔顶和塔底贴装载荷传感器。目前业界主要采用应变片测量载荷，但由于应变片存在温漂、老化等问题，需要每半年或一年标定一次，而且在风力发电机组25年寿命期内，需要每3年左右更换一次应变片，导致运行成本增加、后期维护困难。
发明内容
本发明的示例性实施例的目的在于提供一种风力发电机组的控制方法、设备以及系统，以克服上述至少一个缺点。
在一个总体方面，提供一种风力发电机组的控制方法，所述控制方法包括：通过卫星定位系统获取风力发电机组的机舱相关位置参数；基于所述机舱相关位置参数确定实时机舱振动位移；根据实时机舱振动位移确定实时塔底弯矩载荷；当实时塔底弯矩载荷大于塔底弯矩载荷阈值时，控制风力发电机组在预定控制策略下运行，以降低风力发电机组的塔架的载荷。
可选地，风力发电机组的机舱相关位置参数相关参数可包括：机舱顶部的第一预定监测点的实时位置以及卫星定位系统的基础航向角的角度值。
可选地，基于机舱相关位置参数确定实时机舱振动位移的步骤可包括：基于机舱顶部的第一预定监测点的实时位置确定机舱顶部的第二预定监测点的实时位置；基于第二预定监测点的实时位置确定塔顶中心的实时位置；根据塔顶中心在塔架无内应力状态下的初始位置和塔顶中心的实时位置确定塔顶中心的实时振动位移，并将确定的塔顶中心的实时振动位移作为实时机舱振动位移。
可选地，基于机舱顶部的第一预定监测点的实时位置确定机舱顶部的第二预定监测点的实时位置的步骤可包括：基于获取的第一预定监测点的实时位置、卫星定位系统的基础航向角的角度值以及第一预定监测点与第二预定监测点之间的距离确定第二预定监测点的实时位置。
可选地，基于第二预定监测点的实时位置确定塔顶中心的实时位置的步骤可包括：根据第二预定监测点的实时位置、所述基础航向角的角度值以及第二预定监测点与塔顶中心之间的距离确定塔顶中心的实时位置。
可选地，塔顶中心在塔架无内应力状态下的初始位置可通过以下方式得到：在工况处于小风、无风状态或风力发电机组处于待机状态时，控制风力发电机组执行预定动作，通过获取的第一预定监测点的实时位置的移动轨迹确定塔顶中心的初始位置。
可选地，所述预定动作可包括控制风力发电机组的机舱偏航预定圈数，其中，可通过拟合获得第一预定监测点的实时位置的移动轨迹的圆心，将拟合获得的移动轨迹的圆心作为塔顶中心的初始位置。
可选地，根据实时机舱振动位移确定实时塔底弯矩载荷的步骤可包括：根据预先确定的机舱振动位移与塔底弯矩载荷之间的对应关系，确定与实时机舱振动位移对应的实时塔底弯矩载荷。
可选地，所述控制方法可还包括：根据在轮毂中心施加的不同方向和/或不同大小的多个力，获得在所述多个力作用下的多个机舱振动位移和多个塔底弯矩载荷，其中，可通过对获得的所述多个机舱振动位移和获得的所述多个塔底弯矩载荷进行拟合，获得机舱振动位移与塔底弯矩载荷之间的对应关系。
可选地，控制风力发电机组在预定控制策略下运行的步骤可包括：基于确定的实时塔底弯矩载荷确定与所述预定控制策略对应的降载控制参数，以基于所述降载控制参数控制风力发电机组进行降载。
可选地，可通过以下任意一种方式基于确定的实时塔底弯矩载荷确定降载控制参数：基于实时塔底弯矩载荷和塔底弯矩载荷阈值经由PID控制确定降载控制参数；基于实时塔底弯矩载荷、塔底弯矩载荷阈值以及风向变化方向经由PID控制确定降载控制参数；基于实时塔底弯矩载荷和塔底弯矩载荷阈值，通过预先确定的塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的对应关系确定降载控制参数；基于实时塔底弯矩载荷、塔底弯矩载荷阈值以及风向变化方向，通过预先确定的塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的对应关系确定降载控制参数。
可选地，基于实时塔底弯矩载荷和塔底弯矩载荷阈值经由PID控制确定降载控制参数的步骤可包括：计算塔底弯矩载荷阈值与实时塔底弯矩载荷的差值；基于所述差值进行PID控制，并对PID控制的输出进行饱和控制以获得降载控制参数。
可选地，风向变化方向可包括正风向变化和负风向变化，PID控制可包括第一PID控制和第二PID控制，基于实时塔底弯矩载荷、塔底弯矩载荷阈值以及风向变化方向经由PID控制确定降载控制参数的步骤包括：计算塔底弯矩载荷阈值与实时塔底弯矩载荷的差值；当确定风向变化方向为正风向变化时，基于所述差值进行第一PID控制，并对第一PID控制的输出进行饱和控制以获得降载控制参数；当确定风向变化方向为负风向变化时，基于所述差值进行第二PID控制，并对第二PID控制的输出进行饱和控制以获得降载控制参数。
可选地，基于实时塔底弯矩载荷和塔底弯矩载荷阈值，通过预先确定的塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的对应关系确定降载控制参数的步骤可包括：计算塔底弯矩载荷阈值与实时塔底弯矩载荷的差值；通过预先确定的塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的对应关系，确定与计算的差值对应的降载控制参数。
可选地，风向变化方向可包括正风向变化和负风向变化，预先确定的塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的对应关系可包括第一对应关系和第二对应关系，其中，基于实时塔底弯矩载荷、塔底弯矩载荷阈值以及风向变化方向，通过预先确定的塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的对应关系确定降载控制参数的步骤可包括：计算塔底弯矩载荷阈值与实时塔底弯矩载荷的差值；当确定风向变化方向为正风向变化时，通过第一对应关系确定与所计算的差值对应的降载控制参数；当确定风向变化方向为负风向变化时，通过第二对应关系确定与所计算的差值对应的降载控制参数。
可选地，风向变化方向可通过实时风向和风力发电机组的机舱方向被确定。
可选地，可基于风向误差变化率确定风向变化方向，所述风向误差变化率可通过以下方式被确定：基于实时风向和风力发电机组的机舱方向确定风向误差；对确定的风向误差进行数值微分计算，得到风向误差变化率，其中，当风向误差变化率为正时，可确定风向变化方向为正风向变化，当风向误差变化率为负时，可确定风向变化方向为负风向变化。
可选地，实时机舱振动位移可包括机舱沿第一预定方向的第一机舱振动位移和/或机舱沿第二预定方向的第二机舱振动位移，实时塔底弯矩载荷包括塔底绕第一预定方向转动的第一塔底弯矩载荷和/或塔底绕第二预定方向转动的第二塔底弯矩载荷，其中，根据实时机舱振动位移确定实时塔底弯矩载荷的步骤可包括：根据机舱沿第一预定方向的第一机舱振动位移确定塔底绕第二预定方向转动的第二塔底弯矩载荷；或者，根据机舱沿第二预定方向的第二机舱振动位移确定塔底绕第一预定方向转动的第一塔底弯矩载荷；或者，利用合成机舱振动位移确定合成塔底弯矩载荷，合成机舱振动位移由机舱沿第一预定方向的第一机舱振动位移和机舱沿第二预定方向的第二机舱振动位移确定。
可选地，第一预定方向可为垂直于风力发电机组叶轮面的方向和平行于风力发电机组叶轮面的方向中的一个方向，第二预定方向可为垂直于风力发电机组叶轮面的方向和平行于风力发电机组叶轮面的方向中的另一个方向。
可选地，所述预定控制策略可包括以下项中的任意一项：变桨降载控制方式、转矩降载控制方式，其中，变桨降载控制方式可包括改变变桨角度增量的降载控制方式和改变变桨速率增量的降载控制方式。
可选地，所述控制方法可还包括：确定风力发电机组在预定控制策略下的塔底弯矩极限载荷，并基于确定的塔底弯矩极限载荷确定最优塔架设计重量，以使用最优塔架设计重量设计新的塔架。
可选地，确定风力发电机组在预定控制策略下的塔底弯矩极限载荷，并基于确定的塔底弯矩极限载荷确定最优塔架设计重量的步骤可包括：基于风力发电机组的整机动力学模型，确定风力发电机组在预定控制策略下的塔底弯矩极限载荷；基于确定的塔底弯矩极限载荷确定塔架设计重量；确定塔底弯矩极限载荷或塔架设计重量是否满足预定条件；当不满足预定条件时，调整与预定控制策略对应的控制参数，基于确定的塔架设计重量更新整机动力学模型，并返回执行确定塔底弯矩极限载荷的步骤；当满足预定条件时，将确定的塔架设计重量作为最优塔架设计重量。
在另一总体方面，提供一种风力发电机组的控制设备，所述控制设备包括：机舱参数获取单元，通过卫星定位系统获取风力发电机组的机舱相关位置参数；机舱振动位移确定单元，基于所述机舱相关位置参数确定实时机舱振动位移；塔底弯矩载荷确定单元，根据实时机舱振动位移确定实时塔底弯矩载荷；降载控制单元，当实时塔底弯矩载荷大于塔底弯矩载荷阈值时，控制风力发电机组在预定控制策略下运行，以降低风力发电机组的塔架的载荷。
可选地，风力发电机组的机舱相关位置参数相关参数包括：机舱顶部的第一预定监测点的实时位置以及卫星定位系统的基础航向角的角度值。
可选地，机舱振动位移确定单元可包括：位置数据确定模块，基于机舱顶部的第一预定监测点的实时位置确定机舱顶部的第二预定监测点的实时位置；塔顶中心位置确定模块，基于第二预定监测点的实时位置确定塔顶中心的实时位置；振动位移确定模块，根据塔顶中心在塔架无内应力状态下的初始位置和塔顶中心的实时位置确定塔顶中心的实时振动位移，并将确定的塔顶中心的实时振动位移作为实时机舱振动位移。
可选地，位置数据确定模块可基于第一预定监测点的实时位置、卫星定位系统的基础航向角的角度值以及第一预定监测点与第二预定监测点之间的距离确定第二预定监测点的实时位置。
可选地，塔顶中心位置确定模块可根据第二预定监测点的实时位置、所述基础航向角的角度值以及第二预定监测点与塔顶中心之间的距离确定塔顶中心的实时位置。
可选地，机舱振动位移确定单元可还包括：初始位置确定模块，被配置为在工况处于小风、无风状态或风力发电机组处于待机状态时，控制风力发电机组执行预定动作，通过获取的第一预定监测点的实时位置的移动轨迹确定塔顶中心的初始位置。
可选地，所述预定动作可包括控制风力发电机组的机舱偏航预定圈数，其中，初始位置确定模块可通过拟合获得第一预定监测点的实时位置的移动轨迹的圆心，将拟合获得的移动轨迹的圆心作为塔顶中心的初始位置。
可选地，塔底弯矩载荷确定单元可根据预先确定的机舱振动位移与塔底弯矩载荷之间的对应关系，确定与实时机舱振动位移对应的实时塔底弯矩载荷。
可选地，所述控制设备可还包括：对应关系建立单元，根据在轮毂中心施加的不同方向和/或不同大小的多个力，获得在所述多个力作用下的多个机舱振动位移和多个塔底弯矩载荷，通过对获得的所述多个机舱振动位移和获得的所述多个塔底弯矩载荷进行拟合，获得机舱振动位移与塔底弯矩载荷之间的对应关系。
可选地，降载控制单元可基于确定的实时塔底弯矩载荷确定与所述预定控制策略对应的降载控制参数，以基于所述降载控制参数控制风力发电机组运行。
可选地，降载控制单元可通过以下任意一种方式基于确定的实时塔底弯矩载荷确定降载控制参数：基于实时塔底弯矩载荷和塔底弯矩载荷阈值经由PID控制确定降载控制参数；基于实时塔底弯矩载荷、塔底弯矩载荷阈值以及风向变化方向经由PID控制确定降载控制参数；基于实时塔底弯矩载荷和塔底弯矩载荷阈值，通过预先确定的塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的对应关系确定降载控制参数；基于实时塔底弯矩载荷、塔底弯矩载荷阈值以及风向变化方向，通过预先确定的塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的对应关系确定降载控制参数。
可选地，降载控制单元可计算塔底弯矩载荷阈值与实时塔底弯矩载荷的差值，基于所述差值进行PID控制，并对PID控制的输出进行饱和控制以获得降载控制参数。
可选地，风向变化方向可包括正风向变化和负风向变化，PID控制可包括第一PID控制和第二PID控制，其中，降载控制单元可计算塔底弯矩载荷阈值与实时塔底弯矩载荷的差值，当确定风向变化方向为正风向变化时，基于所述差值进行第一PID控制，并对第一PID控制的输出进行饱和控制以获得降载控制参数，当确定风向变化方向为负风向变化时，基于所述差值进行第二PID控制，并对第二PID控制的输出进行饱和控制以获得降载控制参数。
可选地，降载控制单元可计算塔底弯矩载荷阈值与实时塔底弯矩载荷的差值，通过预先确定的塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的对应关系，确定与计算的差值对应的降载控制参数。
可选地，风向变化方向可包括正风向变化和负风向变化，预先确定的塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的对应关系可包括第一对应关系和第二对应关系，其中，降载控制单元可计算塔底弯矩载荷阈值与实时塔底弯矩载荷的差值，当确定风向变化方向为正风向变化时，通过第一对应关系确定与所计算的差值对应的降载控制参数，当确定风向变化方向为负风向变化时，通过第二对应关系确定与所计算的差值对应的降载控制参数。
可选地，风向变化方向可通过实时风向和风力发电机组的机舱方向被确定。
可选地，可基于风向误差变化率确定风向变化方向，所述风向误差变化率可通过以下方式被确定：基于实时风向和风力发电机组的机舱方向确定风向误差；对确定的风向误差进行数值微分计算，得到风向误差变化率，其中，当风向误差变化率为正时，可确定风向变化方向为正风向变化，当风向误差变化率为负时，可确定风向变化方向为负风向变化。
可选地，实时机舱振动位移可包括机舱沿第一预定方向的第一机舱振动位移和/或机舱沿第二预定方向的第二机舱振动位移，实时塔底弯矩载荷包括塔底绕第一预定方向转动的第一塔底弯矩载荷和/或塔底绕第二预定方向转动的第二塔底弯矩载荷，其中，塔底弯矩载荷确定单元可根据机舱沿第一预定方向的第一机舱振动位移确定塔底绕第二预定方向转动的第二塔底弯矩载荷；或者，根据机舱沿第二预定方向的第二机舱振动位移确定塔底绕第一预定方向转动的第一塔底弯矩载荷；或者，利用合成机舱振动位移确定合成塔底弯矩载荷，合成机舱振动位移由机舱沿第一预定方向的第一机舱振动位移和机舱沿第二预定方向的第二机舱振动位移确定。
可选地，第一预定方向可为垂直于风力发电机组叶轮面的方向和平行于风力发电机组叶轮面的方向中的一个方向，第二预定方向可为垂直于风力发电机组叶轮面的方向和平行于风力发电机组叶轮面的方向中的另一个方向。
可选地，所述预定控制策略可包括以下项中的任意一项：变桨降载控制方式、转矩降载控制方式，其中，变桨降载控制方式可包括改变变桨角度增量的降载控制方式和改变变桨速率增量的降载控制方式。
可选地，所述控制设备可还包括：塔架重量确定单元，确定风力发电机组在预定控制策略下的塔底弯矩极限载荷，并基于确定的塔底弯矩极限载荷确定最优塔架设计重量，以使用最优塔架设计重量设计新的塔架。
可选地，塔架重量确定单元可包括：极限载荷确定模块，基于风力发电机组的整机动力学模型，确定风力发电机组在预定控制策略下的塔底弯矩极限载荷；塔架重量确定模块，基于确定的塔底弯矩极限载荷确定塔架设计重量；判断模块，确定塔底弯矩极限载荷或塔架设计重量是否满足预定条件；更新模块，当不满足预定条件时，调整与预定控制策略对应的控制参数，基于确定的塔架设计重量更新整机动力学模型，并返回极限载荷确定模块重新确定塔底弯矩极限载荷；塔架重量输出模块，当满足预定条件时，将确定的塔架设计重量作为最优塔架设计重量。
在另一总体方面，提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当所述计算机程序在被处理器执行时实现上述的风力发电机组的控制方法。
在另一总体方面，提供一种计算装置，所述计算装置包括：处理器；存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现上述的风力发电机组的控制方法。
在另一总体方面，提供一种风力发电机组的控制系统，所述系统包括：卫星系统，用于获取风力发电机组的机舱相关位置参数；至少一个风力发电机组，接收所述机舱相关位置参数，以确定实时机舱振动位移，并根据实时机舱振动位移确定实时塔底弯矩载荷，其中，当实时塔底弯矩载荷大于塔底弯矩载荷阈值时，所述至少一个风力发电机组将在预定控制策略下运行，以降低所述至少一个风力发电机组的塔架的载荷。
采用本发明示例性实施例的风力发电机组的控制方法、设备以及系统，能够有效降低风力发电机组的塔架的极限载荷，提高塔架在极端条件下的生存能力。
附图说明
通过下面结合示例性地示出实施例的附图进行的详细描述，本发明示例性实施例的上述和其它目的、特点和优点将会变得更加清楚。
图1示出根据本发明示例性实施例的风力发电机组的控制方法的流程图；
图2示出根据本发明示例性实施例的确定实时机舱振动位移的步骤的流程图；
图3示出根据本发明示例性实施例的第一机舱振动位移和第二机舱振动位移的坐标系示意图；
图4示出根据本发明示例性实施例的第一塔底弯矩载荷和第二塔底弯矩载荷的坐标系示意图；
图5示出根据本发明示例性实施例的风力发电机组的有限元模型的示意图；
图6示出根据本发明示例性实施例的机舱振动位移和塔底弯矩载荷之间的对应关系的曲线示意图；
图7示出根据本发明示例性实施例的基于实时塔底弯矩载荷确定降载控制参数的第一控制示例图；
图8示出根据本发明示例性实施例的基于实时塔底弯矩载荷确定降载控制参数的第二控制示例图；
图9示出根据本发明示例性实施例的基于实时塔底弯矩载荷确定降载控制参数的第三控制示例图；
图10示出根据本发明示例性实施例的基于实时塔底弯矩载荷确定降载控制参数的第四控制示例图；
图11示出根据本发明示例性实施例的确定最优塔架设计重量的步骤的流程图；
图12示出根据本发明示例性实施例的风力发电机组的控制设备的框图；
图13示出根据本发明示例性实施例的机舱振动位移确定单元的框图；
图14示出根据本发明示例性实施例的塔架重量确定单元的框图。
具体实施方式
现在，将参照附图更充分地描述不同的示例实施例，一些示例性实施例在附图中示出。
图1示出根据本发明示例性实施例的风力发电机组的控制方法的流程图。
参照图1，在步骤S10中，通过卫星定位系统获取风力发电机组的机舱相关位置参数。
作为示例，风力发电机组的机舱相关位置参数相关参数可包括：机舱顶部的第一预定监测点的实时位置以及卫星定位系统的基础航向角的角度值。
在步骤S20中，基于通过卫星定位系统获取的机舱相关位置参数确定实时机舱振动位移。
下面参照图2来介绍确定实时机舱振动位移的步骤。
图2示出根据本发明示例性实施例的确定实时机舱振动位移的步骤的流程图。
参照图2，在步骤S201中，基于机舱顶部的第一预定监测点的实时位置确定机舱顶部的第二预定监测点的实时位置。
这里，应理解，在本发明示例性实施例中塔顶可指风力发电机组的机舱顶部，第一预定监测点可为风力发电机组的机舱顶部上的任意一点。第一预定监测点的实时位置可指机舱顶部的第一预定监测点的经度坐标、纬度坐标。
作为示例，卫星定位系统可为全球定位系统(Global Positioning System，GPS)或北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)。优选地，第一预定监测点所在位置处可为布置卫星定位系统的接收器的位置。这里，由于越靠近机舱顶部(即，越远离塔底)塔顶中心的振动位移越明显，因此，第一预定监测点所在位置与塔底之间的距离越远，通过本发明示例性实施例的所述方法所确定的塔顶中心的振动位移越准确。
例如，可在风力发电机组所在风电场中的预定固定位置处安装基准站，从而与布置在机舱顶部的第一预定监测点处的接收器(卫星定位天线)形成卫星定位系统。为了降低成本，对于一个风电场，该风电场内的所有风力发电机组可以共享一个基准站。作为示例，基准站与风电场内的各风力发电机组上的卫星定位天线可以采用电台进行通信，也可以采用风电场的环网进行通信。一般来说，采用风电场的环网进行通信的通信质量和稳定性更好。
优选地，可基于第一预定监测点的实时位置和卫星定位系统的基础航向角来确定第二预定监测点的实时位置。
这里，第二预定监测点可为在风力发电机组的机舱顶部上除第一预定监测点之外的任意一点，优选地，第二预定监测点可为以塔顶中心为圆心、以第一预定监测点所在位置与塔顶中心之间的距离为半径的圆的通过第一预定监测点的任意不为直径的弦上的预定位置处的点。作为示例，第二预定监测点可为上述弦的中点。卫星定位系统的基础航向角的角度值可指示从第一预定监测点所在位置到第二预定监测点所在位置的连线方向与正北方向的夹角。
例如，基于机舱顶部的第一预定监测点的实时位置确定机舱顶部的第二预定监测点的实时位置的步骤可包括：基于获取的第一预定监测点的实时位置、卫星定位系统的基础航向角的角度值以及第一预定监测点与第二预定监测点之间的距离确定第二预定监测点的实时位置。
这里，当在机舱顶部上选取出第一预定监测点所在位置和第二预定监测点所在位置之后，可通过测量来直接获得两点之间的距离，例如，可采用皮尺等测量工具进行测量。应理解，可利用现有的几何运算方式来基于第一预定监测点的实时位置、卫星定位系统的基础航向角的角度值以及第一预定监测点与第二预定监测点之间的距离确定第二预定监测点的实时位置，本发明对此部分的内容不再赘述。
在步骤S202中，基于第二预定监测点的实时位置确定塔顶中心的实时位置。
例如，可根据第二预定监测点的实时位置、卫星定位系统的基础航向角的角度值以及第二预定监测点与塔顶中心之间的距离确定塔顶中心的实时位置。
作为示例，在本发明示例性实施例中，可将塔顶法兰(用于连接机舱的塔顶法兰)的中心点的位置确定为塔顶中心所在位置。这里，第一预定监测点设置在机舱顶部上，而机舱存在平移移动以及以塔顶中心为中心的旋转运动，因此，需借助于在机舱顶部上的第二预定监测点的实时位置和基础航向角的角度值来确定出塔顶中心的实时位置。
优选地，可利用卫星定位系统的基础航向角的角度值确定出从塔顶中心所在位置到第二预定监测点所在位置的连线方向与正北方向的夹角，从而根据第二预定监测点的实时位置、上述夹角以及第二预定监测点与塔顶中心之间的距离确定塔顶中心的实时位置。
这里，可利用现有的几何运算方式来基于第二预定监测点的实时位置、卫星定位系统的基础航向角的角度值以及第二预定监测点与塔顶中心之间的距离确定塔顶中心的实时位置，本发明对此部分的内容不再赘述。
应理解，上述基于卫星定位系统确定第二预定监测点的实时位置和塔顶中心的实时位置的方式仅为示例，本领域技术人员还可通过其他方式来基于卫星定位系统确定第二预定监测点的实时位置和塔顶中心的实时位置。
在步骤S203中，根据塔顶中心在塔架无内应力状态下的初始位置和塔顶中心的实时位置确定塔顶中心的实时振动位移，并将确定的塔顶中心的实时振动位移作为实时机舱振动位移。
优选地，塔顶中心在塔架无内应力状态下的初始位置可通过以下方式得到：在工况处于小风、无风状态或风力发电机组处于待机状态时，控制风力发电机组执行预定动作，通过获取的第一预定监测点的实时位置的移动轨迹确定塔顶中心的初始位置。
在一优选实施例中，预定动作可包括控制风力发电机组的机舱偏航预定圈数。在此情况下，可通过拟合获得第一预定监测点的实时位置的移动轨迹的圆心，将拟合获得的移动轨迹的圆心作为塔顶中心的初始位置。这里，可通过各种拟合方式来获得第一预定监测点的实时位置的移动轨迹的圆心，本发明对此部分的内容不再赘述。
上述利用卫星定位系统确定机舱振动位移的方法，不需要沿塔架布置大量应变传感器，此外，通过卫星定位系统来确定机舱振动位移还能有效克服位移振动传感器低频效果不佳的缺点。
返回图1，在步骤S30中，根据实时机舱振动位移确定实时塔底弯矩载荷。
由于风力发电机组运行时塔架的振动频率以超低频为主。一般来说，在塔架的前后方向上主要含有由外部风激励产生的以零频为主的随机响应，除此之外还含有叶轮转频的一倍频和三倍频，在塔架的侧向方向上主要含有塔架一阶模态频率。塔底弯矩载荷的频谱范围主要为0～1Hz。塔架的振动近似于准静态过程，塔架的受力情形类似于悬臂梁承受末端推力或弯矩，基于上述分析，可确定机舱振动位移与塔底弯矩载荷之间存在确定的、简单的线性关系。
基于此，可预先建立机舱振动位移与塔底弯矩载荷之间的对应关系，以根据预先确定的机舱振动位移与塔底弯矩载荷之间的对应关系，确定与实时机舱振动位移对应的实时塔底弯矩载荷。
优选地，根据本发明示例性实施例的风力发电机组的控制方法可还包括：根据在轮毂中心施加的不同方向和/或不同大小的多个力，(通过静力分析)获得在上述多个力作用下的多个机舱振动位移和多个塔底弯矩载荷。
在此情况下，机舱振动位移与塔底弯矩载荷之间的对应关系可通过以下方式被确定：通过对获得的多个机舱振动位移和获得的多个塔底弯矩载荷进行拟合，获得机舱振动位移与塔底弯矩载荷之间的对应关系。这里，这里，可通过各种拟合方式来获得机舱振动位移与塔底弯矩载荷之间的对应关系，本发明对此部分的内容不再赘述。
在本发明示例性实施例中，除上述通过在轮毂中心施加力来建立机舱振动位移与塔底弯矩载荷之间的对应关系的方式之外，还可基于自然风对风力发电机组的作用力来建立机舱振动位移与塔底弯矩载荷之间的对应关系。
例如，可基于GH Bladed或者SIMPACK等软件，建立风力发电机组的整机动力学模型，通过施加不同方向和/或不同大小的风速，进行时域仿真，获得在上述风速作用下的多个机舱振动位移和多个塔底弯矩载荷，以建立机舱振动位移与塔底弯矩载荷之间的对应关系。
作为示例，实时机舱振动位移可包括机舱沿第一预定方向的第一机舱振动位移和/或机舱沿第二预定方向的第二机舱振动位移。作为示例，第一预定方向可为垂直于风力发电机组叶轮面的方向(即，平行于风力发电机组的主轴的方向)和平行于风力发电机组叶轮面的方向(例如，在水平面上垂直于第一预定方向，并且由机舱面朝轮毂的右边方向)中的一个方向，第二预定方向可为垂直于风力发电机组叶轮面的方向和平行于风力发电机组叶轮面的方向中的另一个方向。应理解，在本发明示例性实施例中所有的位置均指的是在大地坐标系下的坐标位置。
图3示出根据本发明示例性实施例的第一机舱振动位移和第二机舱振动位移的坐标系示意图。
图3所示的坐标系为风力发电机组的偏航坐标系，XK指示第一预定方向，YK指示第二预定方向，ZK指示与第一预定方向和第二预定方向均垂直的方向。在本发明示例性实施例中，通过卫星定位系统测量得到的第一机舱振动位移Dx和第二机舱振动位移Dy就是在上述偏航坐标系下的振动位移。Dx指机舱沿风力发电机组的前后方向(即，第一预定方向)的振动位移，Dy指机舱沿风力发电机组的侧向方向(即，第二预定方向)的振动位移。
在此情况下，可基于塔顶中心的实时位置、塔顶中心的初始位置以及通过卫星定位系统实时获取的卫星定位系统的基础航向角的角度值确定塔顶中心在第一预定方向的振动位移和在第二预定方向上的振动位移。
实时塔底弯矩载荷可包括塔底绕第一预定方向转动的第一塔底弯矩载荷和/或塔底绕第二预定方向转动的第二塔底弯矩载荷。
图4示出根据本发明示例性实施例的第一塔底弯矩载荷和第二塔底弯矩载荷的坐标系示意图。
图4所示的坐标系为风力发电机组的塔底坐标系，XF指示第一预定方向，YF指示第二预定方向，ZF指示与第一预定方向和第二预定方向均垂直的方向。在本发明示例性实施例中，塔底弯矩载荷就是在上述塔底坐标系下的弯矩载荷。Mx指塔底绕第一预定方向转动的第一塔底弯矩载荷(也可称为塔底侧向方向弯矩)，My指塔底绕第二预定方向转动的第二塔底弯矩载荷(也可称为塔底前后方向弯矩)。
在此情况下，可通过如下方式来根据实时机舱振动位移确定实时塔底弯矩载荷。
在第一示例中，可根据机舱沿第一预定方向的第一机舱振动位移确定塔底绕第二预定方向转动的第二塔底弯矩载荷。
例如，可根据预先确定的第一机舱振动位移与第二塔底弯矩载荷之间的对应关系，确定与实时第一机舱振动位移对应的实时第二塔底弯矩载荷。这里，建立第一机舱振动位移与第二塔底弯矩载荷之间的对应关系的方法与上述建立机舱振动位移与塔底弯矩载荷之间的对应关系的方法相同，本发明对此部分内容不再赘述。
在第二示例中，根据机舱沿第二预定方向的第二机舱振动位移确定塔底绕第一预定方向转动的第一塔底弯矩载荷。
例如，可根据预先确定的第二机舱振动位移与第一塔底弯矩载荷之间的对应关系，确定与实时第二机舱振动位移对应的实时第一塔底弯矩载荷。这里，建立第二机舱振动位移与第一塔底弯矩载荷之间的对应关系的方法与上述建立机舱振动位移与塔底弯矩载荷之间的对应关系的方法相同，本发明对此部分内容不再赘述。
下面以图5和图6为例来介绍建立机舱振动位移和塔底弯矩载荷之间的对应关系的过程。
图5示出根据本发明示例性实施例的风力发电机组的有限元模型的示意图。图6示出根据本发明示例性实施例的机舱振动位移和塔底弯矩载荷之间的对应关系的曲线示意图。
在本示例中，基于风力发电机组的有限元模型，假设在轮毂中心施加不同方向和/或不同大小的多个力，获得多个机舱振动位移和多个塔底弯矩载荷。通过拟合可得到第一机舱振动位移(例如，机舱在前后方向上的振动位移Dx)与第二塔底弯矩载荷(例如，塔底前后方向弯矩My)之间的关系表达式：
My＝k1×Dx+b1。相应地，通过拟合可得到第二机舱振动位移(例如，机舱在侧向方向上的振动位移Dy)与第一塔底弯矩载荷(例如，塔底侧向方向弯矩Mx)之间的关系表达式：Mx＝k2×Dy+b2。这里，k1、k2、b1和b2为拟合系数。
在确定出上述关系表达式之后，后续在获得实时机舱振动位移时，可基于上述关系表达式计算实时塔底弯矩载荷。例如，可基于关系表达式Mx＝k2×Dy+b2，基于实时第二机舱振动位移Dy计算实时第一塔底弯矩载荷Mx。例如，可基于关系表达式My＝k1×Dx+b1，基于实时第一机舱振动位移Dx计算实时第二塔底弯矩载荷My。
在第三示例中，可利用合成机舱振动位移确定合成塔底弯矩载荷，合成机舱振动位移由机舱沿第一预定方向的第一机舱振动位移和机舱沿第二预定方向的第二机舱振动位移确定。
在第一示例和第二示例中是将第一预定方向和第二预定方向分开计算，除此之外也可以将上述两个方向合并。例如，可预先建立合成机舱振动位移Dxy与合成塔底弯矩载荷Mxy之间的对应关系，作为示例，可通过拟合得到关系表达式：Mxy＝k×Dxy+b，这里，k和b为拟合系数。然后根据卫星定位系统实时获得的Dx、Dy，计算实时的合成机舱振动位移Dxy，合成机舱振动位移Dxy的表达式为：
在此基础上，基于上述关系表达式Mxy＝k×Dxy+b，利用实时的合成机舱振动位移Dxy计算得到合成塔底弯矩载荷Mxy。
返回图1，在步骤S40中，确定实时塔底弯矩载荷是否大于塔底弯矩载荷阈值。
优选地，塔底弯矩载荷阈值可通过以下方式被确定：
在一个示例中，塔底弯矩载荷阈值可通过基于风力发电机组的整机动力学模型确定的在所有工况下的塔底弯矩载荷的最大值与第一载荷安全因子被确定。
例如，可建立风力发电机组的整机动力学模型，计算在所有工况下塔底弯矩载荷Mx、My的最大值，分别作为塔底极限载荷Mx_etr1、My_etr1。假设第一载荷安全因子可包括第一预定方向上的第一子载荷安全因子α_x和第二预定方向上的第二子载荷安全因子α_y，这里，α_x和α_y的取值范围可分别为0<α_x<1、0<α_y<1。在此情况下，塔底弯矩载荷阈值可包括在第一预定方向上的塔底弯矩载荷阈值Mx_thr和在第二预定方向上的塔底弯矩载荷阈值My_thr，作为示例，通过如下方式计算Mx_thr和My_thr：
Mx_thr＝α_x×Mx_etr1，
My_thr＝α_y×My_etr1。
在另一示例中，塔底弯矩载荷阈值可通过基于风力发电机组的整机动力学模型确定的在所有疲劳工况下的塔底弯矩载荷的最大值与第二载荷安全因子被确定。
例如，可建立风力发电机组的整机动力学模型，计算在所有疲劳工况下塔底弯矩载荷的最大值，分别作为塔底极限载荷Mx_etr2、My_etr2，假设第二载荷安全因子可包括第一预定方向上的第三子载荷安全因子β_x和第二预定方向上的第四子载荷安全因子β_y，这里，β_x和β_y的取值范围可分别为β_x>1、β_y>1。在此情况下，塔底弯矩载荷阈值Mx_thr和My_thr可通过如下方式计算：
Mx_thr＝β_x×Mx_etr2，
My_thr＝β_y×My_etr2。
针对合成机舱振动位移和合成塔底弯矩载荷的情况，相应的塔底弯矩载荷阈值可为合成塔底弯矩载荷阈值Mxy_thr。例如，合成塔底弯矩载荷阈值Mxy_thr可为合成载荷安全因子与合成塔底弯矩载荷的最大值的乘积。
如果实时塔底弯矩载荷不大于(即，小于或等于)塔底弯矩载荷阈值，则不对风力发电机组执行上述降载控制。在此情况下，风力发电机组可在风力发电机组的主控控制器的控制下进行正常运行，例如，控制风力发电机组执行偏航控制、变桨控制或转矩控制等操作。
例如，当第一塔底弯矩载荷Mx不大于塔底弯矩载荷阈值Mx_thr或者第二塔底弯矩载荷My不大于塔底弯矩载荷阈值My_thr或者合成塔底弯矩载荷Mxy不大于塔底弯矩载荷阈值Mxy_thr时，不对风力发电机组进行降载控制。
如果实时塔底弯矩载荷大于塔底弯矩载荷阈值，则执行步骤S50：控制风力发电机组在预定控制策略下运行，以降低风力发电机组的塔架的载荷。例如，当第一塔底弯矩载荷Mx大于塔底弯矩载荷阈值Mx_thr或者第二塔底弯矩载荷My大于塔底弯矩载荷阈值My_thr或者合成塔底弯矩载荷Mxy大于塔底弯矩载荷阈值Mxy_thr时，控制风力发电机组在预定控制策略下运行。
第一种情况，控制风力发电机组在预定控制策略下运行可指控制风力发电机组按照预定降载控制策略运行。作为示例，预定降载控制策略可包括以下项中的任意一项：正常停机、紧急停机、快速顺桨。
例如，可针对第一塔底弯矩载荷Mx设置判断标识Flag1，当实时第一塔底弯矩载荷Mx大于塔底弯矩载荷阈值Mx_thr时，将判断标识Flag1置为1，否则将判断标识Flag1置为0。可针对第二塔底弯矩载荷My设置判断标识Flag2，当实时第二塔底弯矩载荷My大于塔底弯矩载荷阈值My_thr时，将判断标识Flag2置为1，否则将判断标识Flag2置为0。
设置触发标识Flag，Flag的值为Flag＝Flag1OR Flag2。例如，当触发标识Flag等于1(即，Flag1＝1和/或Flag2＝1)时，触发预定降载控制策略，控制风力发电机组按照预定降载控制策略运行。当触发标识Flag等于0(即，Flag1＝0且Flag2＝0)时，不触发预定降载控制策略。
第二种情况，控制风力发电机组在预定控制策略下运行可指基于确定的实时塔底弯矩载荷确定与预定控制策略对应的降载控制参数，以基于降载控制参数控制风力发电机组运行。
作为示例，预定控制策略可包括变桨降载控制方式和转矩降载控制方式。变桨降载控制方式可包括改变变桨角度增量的降载控制方式和改变变桨速率增量的降载控制方式。相应地，与预定控制策略对应的降载控制参数可包括变桨角度增量、变桨速率增量和发电机转矩增量。
优选地，预定控制策略可为与实时塔底弯矩载荷的作用方向相应的降载控制方式。例如，当实时塔底弯矩载荷为塔底绕第二预定方向转动的第二塔底弯矩载荷时，可确定预定控制策略为变桨降载控制方式，在此情况下，如果第二塔底弯矩载荷超过第二塔底弯矩载荷阈值，则采用变桨降载控制方式控制风力发电机组运行。当实时塔底弯矩载荷为塔底绕第一预定方向转动的第一塔底弯矩载荷时，可确定预定控制策略为转矩降载控制方式，在此情况下，如果第一塔底弯矩载荷超过第一塔底弯矩载荷阈值，则采用转矩降载控制方式控制风力发电机组运行。应理解，本发明不限于此，还可针对实时塔底弯矩载荷为塔底绕第一预定方向转动的第一塔底弯矩载荷的情况，采用变桨降载控制方式控制风力发电机组运行，针对实时塔底弯矩载荷为塔底绕第二预定方向转动的第二塔底弯矩载荷的情况，采用转矩降载控制方式控制风力发电机组运行。
根据本发明示例性实施例的风力发电机组的控制方法可通过以下任意一种方式基于确定的实时塔底弯矩载荷确定降载控制参数。
在第一实施例中，可基于实时塔底弯矩载荷和塔底弯矩载荷阈值经由PID控制确定降载控制参数。
例如，可计算塔底弯矩载荷阈值与实时塔底弯矩载荷的差值，基于所计算的差值进行PID控制，并对PID控制的输出进行饱和控制以获得降载控制参数。作为示例，PID控制可指P控制、PI控制、PD控制或者PID控制，饱和控制可指对PID控制的输出限幅值。
图7示出根据本发明示例性实施例的基于实时塔底弯矩载荷确定降载控制参数的第一控制示例图。
如图7所示，Mref为塔底弯矩载荷阈值，Mmea为实时塔底弯矩载荷，将塔底弯矩载荷阈值与实时塔底弯矩载荷的差值作为PID控制的输入，基于PID控制可获得降载控制参数，对降载控制参数进行饱和控制(Saturation)，将经由饱和控制Saturation之后得到的降载控制参数发送至风力发电机组，这里，G(s)指代风电机组线性化模型，检测风力发电机组在降载控制参数控制下的实时塔底弯矩载荷，将检测的实时塔底弯矩载荷作为反馈的Mmea与Mref作差，以形成闭环控制回路。
如果在以预定降载控制策略控制风力发电机组运行的同时，为维护风力发电机组的正常运行也涉及到向风力发电机组发送与降载控制参数相同的参数，则可将降载控制参数与为维护风力发电机组的正常运行所需的参数进行叠加，形成控制参数发送至风力发电机组，以控制风力发电机组基于该控制参数进行动作。
在一个示例中，针对第一预定方向(即，塔架前后方向)的情况，Mref表示塔底弯矩载荷阈值My_thr，Mmea可表示实时第二塔底弯矩载荷My，此时经由PID控制获得的降载控制参数可为Δβdem(即，变桨角度增量或变桨速率增量)。
在另一示例中，针对第二预定方向(即，塔架侧向方向)的情况，Mref可表示塔底弯矩载荷阈值Mx_thr，Mmea为实时第一塔底弯矩载荷Mx，此时经由PID控制获得的降载控制参数可为ΔTdem(发电机转矩增量)。
在第二实施例中，可基于实时塔底弯矩载荷、塔底弯矩载荷阈值以及风向变化方向经由PID控制确定降载控制参数。
作为示例，风向变化方向可通过实时风向和风力发电机组的机舱方向被确定。例如，可基于风向误差变化率确定风向变化方向。优选地，风向误差变化率可通过以下方式被确定：基于实时风向和风力发电机组的机舱方向确定风向误差(例如，计算实时风向的角度值与风力发电机组的机舱方向的角度值的差值)，对确定的风向误差进行数值微分计算，得到风向误差变化率。这里，还可在数值微分计算之前进行滤波，以获得更为精确的风向误差变化率。
作为示例，风向变化方向可包括正风向变化和负风向变化，例如，当风向误差变化率为正时，可确定风向变化方向为正风向变化，当风向误差变化率为负时，可确定风向变化方向为负风向变化。PID控制可包括第一PID控制和第二PID控制，这里，第一PID控制的控制参数与第二PID控制的控制参数不同。
在此情况下，基于实时塔底弯矩载荷、塔底弯矩载荷阈值以及风向变化方向经由PID控制确定降载控制参数的步骤可包括：计算塔底弯矩载荷阈值与实时塔底弯矩载荷的差值，当确定风向变化方向为正风向变化时，基于所计算的差值进行第一PID控制，并对第一PID控制的输出进行饱和控制以获得降载控制参数，当确定风向变化方向为负风向变化时，基于所计算的差值进行第二PID控制，并对第二PID控制的输出进行饱和控制以获得降载控制参数。
图8示出根据本发明示例性实施例的基于实时塔底弯矩载荷确定降载控制参数的第二控制示例图。
如图8所示，Mref为塔底弯矩载荷阈值，Mmea为实时塔底弯矩载荷，WDerr为风向误差变化率，LP为低通滤波器，PID1为第一PID控制，PID2为第二PID控制。
判断风向误差变化率WDerr是否大于零，当风向误差变化率WDerr大于零时，将塔底弯矩载荷阈值与实时塔底弯矩载荷的差值作为PID1的输入，基于PID1控制来获得降载控制参数，当风向误差变化率WDerr小于零时，将塔底弯矩载荷阈值与实时塔底弯矩载荷的差值作为PID2的输入，基于PID2控制来获得降载控制参数。对PID1或PID2输出的降载控制参数进行饱和控制，将经由饱和控制之后得到的降载控制参数发送至风力发电机组，检测风力发电机组在降载控制参数控制下的实时塔底弯矩载荷，将检测的实时塔底弯矩载荷作为反馈的Mmea与Mref作差，以形成闭环控制回路。
在上述塔底弯矩载荷反馈的PID控制环节中，当风向发生变化时，对于正风向变化和负风向变化，采用两套PID控制参数，可以进一步提高降载效果。此外，通过将风向误差变化率经过低通滤波器进行处理，还可进一步提高算法的效果。
在一个示例中，针对第一预定方向的情况，Mref表示塔底弯矩载荷阈值My_thr，Mmea表示实时第二塔底弯矩载荷My。此时，经由PID1或PID2控制获得的降载控制参数可为Δβdem。
在另一示例中，针对第二预定方向的情况，Mref可表示塔底弯矩载荷阈值Mx_thr，Mmea为实时第一塔底弯矩载荷Mx。此时，经由PID1或PID2控制获得的降载控制参数可为ΔTdem。
在第三实施例中，可基于实时塔底弯矩载荷和塔底弯矩载荷阈值，通过预先确定的塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的对应关系确定降载控制参数。
例如，可计算塔底弯矩载荷阈值与实时塔底弯矩载荷的差值，通过预先确定的塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的对应关系，确定与所计算的差值对应的降载控制参数。
图9示出根据本发明示例性实施例的基于实时塔底弯矩载荷确定降载控制参数的第三控制示例图。
如图9所示，Mref为塔底弯矩载荷阈值，Mmea为实时塔底弯矩载荷，查找表(Lookuptable)表示塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的对应关系，计算塔底弯矩载荷阈值与实时塔底弯矩载荷的差值，从上述对应关系中查找与所计算的差值对应的降载控制参数，对降载控制参数进行饱和控制Saturation，将经由饱和控制之后得到的降载控制参数发送至风力发电机组，检测风力发电机组在降载控制参数控制下的实时塔底弯矩载荷，将检测的实时塔底弯矩载荷作为反馈的Mmea与Mref作差，以形成闭环控制回路。
在一个示例中，针对第一预定方向的情况，Mref表示塔底弯矩载荷阈值My_thr，Mmea表示实时第二塔底弯矩载荷My，此时基于Lookup table查找到的与差值(Mref-Mmea)对应的降载控制参数可为Δβdem。
在另一示例中，针对第二预定方向的情况，Mref表示塔底弯矩载荷阈值Mx_thr，Mmea可表示实时第一塔底弯矩载荷Mx，此时基于Lookup table查找到的与差值(Mref-Mmea)对应的降载控制参数可为ΔTdem。
在第四实施例中，基于实时塔底弯矩载荷、塔底弯矩载荷阈值以及风向变化方向，通过预先确定的塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的对应关系确定降载控制参数。
作为示例，风向变化方向可包括正风向变化和负风向变化，预先确定的塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的对应关系可包括第一对应关系和第二对应关系。
在此情况下，基于实时塔底弯矩载荷、塔底弯矩载荷阈值以及风向变化方向，通过预先确定的塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的对应关系确定降载控制参数的步骤可包括：计算塔底弯矩载荷阈值与实时塔底弯矩载荷的差值，当确定风向变化方向为正风向变化时，通过第一对应关系确定与所计算的差值对应的降载控制参数，当确定风向变化方向为负风向变化时，通过第二对应关系确定与所计算的差值对应的降载控制参数。
图10示出根据本发明示例性实施例的基于实时塔底弯矩载荷确定降载控制参数的第四控制示例图。
如图10所示，Mref为塔底弯矩载荷阈值，Mmea为实时塔底弯矩载荷，WDerr为风向误差变化率，LP为低通滤波器，查找表1(Lookup table1)表示塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的第一对应关系，查找表2(Lookup table 2)表示塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的第二对应关系。
判断风向误差变化率WDerr是否大于零，当风向误差变化率WDerr大于零时，从上述第一对应关系中查找与所计算的差值对应的降载控制参数，当风向误差变化率WDerr小于零时，从上述第二对应关系中查找与所计算的差值对应的降载控制参数。对降载控制参数进行饱和控制，将经由饱和控制之后得到的降载控制参数发送至风力发电机组，检测风力发电机组在降载控制参数控制下的实时塔底弯矩载荷，将检测的实时塔底弯矩载荷作为反馈的Mmea与Mref作差，以形成闭环控制回路。
在上述塔底弯矩载荷反馈的查表控制环节中，当风向发生变化时，对于正风向变化和负风向变化，采用两套对应关系，可以进一步提高降载效果。此外，通过将风向误差变化率经过低通滤波器进行处理，还可进一步提高算法的效果。
在一个示例中，针对第一预定方向的情况，Mref表示塔底弯矩载荷阈值My_thr，Mmea表示实时第二塔底弯矩载荷My。此时，从Lookup table 1或Lookup table 2中查找到的降载控制参数可为Δβdem。
在另一示例中，针对第二预定方向的情况，Mref可表示塔底弯矩载荷阈值Mx_thr，Mmea为实时第一塔底弯矩载荷Mx。此时，从Lookup table 1或Lookup table 2中查找到的降载控制参数可为ΔTdem。
应理解，针对上述四个实施例，如果在以预定降载控制策略控制风力发电机组运行的同时，为维护风力发电机组的正常运行还涉及到向风力发电机组发送变桨角度增量或变桨速率增量，则可将降载控制参数中的变桨角度增量与为维护风力发电机组的正常运行所需的变桨角度增量进行叠加(或者，也可将降载控制参数中的变桨速率增量与为维护风力发电机组的正常运行所需的变桨速率增量进行叠加)，形成变桨控制参数发送至风力发电机组。
此外，如果在以预定降载控制策略控制风力发电机组运行的同时，为维护风力发电机组的正常运行还涉及到向风力发电机组发送发电机转矩增量，则可将降载控制参数中的发电机转矩增量与为维护风力发电机组的正常运行所需的发电机转矩增量进行叠加，形成转矩控制参数发送至风力发电机组。
此外，应理解，在上述四个实施例中，以针对第一预定方向的情况获得的降载控制参数为Δβdem，针对第二预定方向的情况获得的降载控制参数为ΔTdem为例进行介绍，但本发明不限于此，还可以是针对第二预定方向的情况获得的降载控制参数为Δβdem，针对第一预定方向的情况获得的降载控制参数为ΔTdem。
应理解，上述风力发电机组的控制方法是在风力发电机组的塔架已经设计完成并在风电场完成安装之后，进行降载控制的过程。除此之外，根据本发明示例性实施例的风力发电机组的控制方法还可基于上述提出的控制策略对塔架进行轻量化设计，以在后续建设新的风电场时使用最优塔架设计重量设计新的塔架，以减轻塔架的重量。
优选地，根据本发明示例性实施例的风力发电机组的控制方法可还包括：确定风力发电机组在预定控制策略下的塔底弯矩极限载荷，并基于确定的塔底弯矩极限载荷确定最优塔架设计重量，以使用最优塔架设计重量设计新的塔架。
下面参照图11来介绍确定最优塔架设计重量的步骤。
图11示出根据本发明示例性实施例的确定最优塔架设计重量的步骤的流程图。
参照图11，在步骤S60中，基于风力发电机组的整机动力学模型，确定风力发电机组在预定控制策略下的塔底弯矩极限载荷。这里，初始的整机动力学模型可为利用各种建模方式建立的整机动力学模型。
在步骤S70中，基于确定的塔底弯矩极限载荷确定塔架设计重量。这里，基于塔底弯矩极限载荷确定塔架重量的方法为本领域的公知常识，本发明对此部分的内容不再赘述。
在步骤S80中，确定塔底弯矩极限载荷或塔架设计重量是否满足预定条件。
例如，如果当前计算得到的塔底弯矩极限载荷与上一次计算得到的塔底弯矩极限载荷的差值不大于(即，小于或等于)第一设定值，则确定塔底弯矩极限载荷满足预定条件，如果当前计算得到的塔底弯矩极限载荷与上一次计算得到的塔底弯矩极限载荷的差值大于第一设定值，则确定塔底弯矩极限载荷不满足预定条件。如果当前计算得到的塔架设计重量与上一次计算得到的塔架设计重量的差值不大于(即，小于或等于)第二设定值，则确定塔架设计重量满足预定条件，如果当前计算得到的塔架设计重量与上一次计算得到的塔架设计重量的差值大于第二设定值，则确定塔架设计重量不满足预定条件。
如果塔底弯矩极限载荷和/或塔架设计重量不满足预定条件，则执行步骤S90：调整与预定控制策略对应的控制参数，基于确定的塔架设计重量更新整机动力学模型，并返回执行确定塔底弯矩极限载荷的步骤(即，返回执行步骤S60)。
作为示例，调整与预定控制策略对应的控制参数可指调整上述PID控制的控制参数，或者调整塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的对应关系。这里，基于塔架重量建立整机动力学模型的方法为本领域的公知常识，本发明对此部分的内容不再赘述。
应理解，在返回执行步骤S60之后所计算得到的塔底弯矩极限载荷在逐步减小，随着塔底弯矩极限载荷的降低，塔架重量也会随之降低。
如果塔底弯矩极限载荷和/或塔架设计重量满足预定条件，则执行步骤S100：将确定的塔架设计重量作为最优塔架设计重量。
当上述循环迭代过程结束时，得到的是塔底弯矩极限载荷最小、塔架设计重量最轻的塔架结构设计方案和控制参数，实现了塔架轻量化设计。
图12示出根据本发明示例性实施例的风力发电机组的控制设备的框图。
如图12所示，根据本发明示例性实施例的风力发电机组的控制设备包括：机舱参数获取单元10、机舱振动位移确定单元20、塔底弯矩载荷确定单元30和降载控制单元40。
具体说来，机舱参数获取单元10通过卫星定位系统获取风力发电机组的机舱相关位置参数。
作为示例，风力发电机组的机舱相关位置参数相关参数可包括：机舱顶部的第一预定监测点的实时位置以及卫星定位系统的基础航向角的角度值。
机舱振动位移确定单元20基于获取的机舱相关位置参数确定实时机舱振动位移。
下面参照图13来介绍机舱振动位移确定单元20确定实时机舱振动位移的过程。
图13示出根据本发明示例性实施例的机舱振动位移确定单元20的框图。
如图13所示，根据本发明示例性实施例的机舱振动位移确定单元20可包括：位置数据确定模块201、塔顶中心位置确定模块202和振动位移确定模块203。
具体说来，位置数据确定模块201基于机舱顶部的第一预定监测点的实时位置确定机舱顶部的第二预定监测点的实时位置。
这里，应理解，在本发明示例性实施例中塔顶可指风力发电机组的机舱顶部，第一预定监测点可为风力发电机组的机舱顶部上的任意一点。作为示例，卫星定位系统可为全球定位系统或北斗卫星导航系统。优选地，第一预定监测点所在位置处可为布置卫星定位系统的接收器的位置。
优选地，位置数据确定模块201可基于第一预定监测点的实时位置和卫星定位系统的基础航向角来确定第二预定监测点的实时位置。
这里，第二预定监测点可为在风力发电机组的机舱顶部上除第一预定监测点之外的任意一点。卫星定位系统的基础航向角的角度值可指示从第一预定监测点所在位置到第二预定监测点所在位置的连线方向与正北方向的夹角。
例如，位置数据确定模块201可基于获取的第一预定监测点的实时位置、卫星定位系统的基础航向角的角度值以及第一预定监测点与第二预定监测点之间的距离确定第二预定监测点的实时位置。
这里，当在机舱顶部上选取出第一预定监测点所在位置和第二预定监测点所在位置之后，可通过测量来直接获得两点之间的距离，例如，可采用皮尺等测量工具进行测量。
塔顶中心位置确定模块202基于第二预定监测点的实时位置确定塔顶中心的实时位置。
例如，塔顶中心位置确定模块202可根据第二预定监测点的实时位置、卫星定位系统的基础航向角的角度值以及第二预定监测点与塔顶中心之间的距离确定塔顶中心的实时位置。
优选地，塔顶中心位置确定模块202可利用卫星定位系统的基础航向角的角度值确定出从塔顶中心所在位置到第二预定监测点所在位置的连线方向与正北方向的夹角，从而根据第二预定监测点的实时位置、上述夹角以及第二预定监测点与塔顶中心之间的距离确定塔顶中心的实时位置。
振动位移确定模块203根据塔顶中心在塔架无内应力状态下的初始位置和塔顶中心的实时位置确定塔顶中心的实时振动位移，并将确定的塔顶中心的实时振动位移作为实时机舱振动位移。
优选地，根据本发明示例性实施例的机舱振动位移确定单元20可还包括初始位置确定模块(图中未示出)。初始位置确定模块可以在工况处于小风、无风状态或风力发电机组处于待机状态时，控制风力发电机组执行预定动作，通过获取的第一预定监测点的实时位置的移动轨迹确定塔顶中心的初始位置。
作为示例，预定动作可包括控制风力发电机组的机舱偏航预定圈数。在此情况下，初始位置确定模块可通过拟合获得第一预定监测点的实时位置的移动轨迹的圆心，将拟合获得的移动轨迹的圆心作为塔顶中心的初始位置。
返回图12，塔底弯矩载荷确定单元30根据实时机舱振动位移确定实时塔底弯矩载荷。
例如，塔底弯矩载荷确定单元30可根据预先确定的机舱振动位移与塔底弯矩载荷之间的对应关系，确定与实时机舱振动位移对应的实时塔底弯矩载荷。
优选地，根据本发明示例性实施例的风力发电机组的控制设备可还包括：对应关系建立单元(图中未示出)，根据在轮毂中心施加的不同方向和/或不同大小的多个力，获得在所述多个力作用下的多个机舱振动位移和多个塔底弯矩载荷，通过对获得的所述多个机舱振动位移和获得的所述多个塔底弯矩载荷进行拟合，获得机舱振动位移与塔底弯矩载荷之间的对应关系。
在本发明示例性实施例中，除上述通过在轮毂中心施加力来建立机舱振动位移与塔底弯矩载荷之间的对应关系的方式之外，对应关系建立单元还可基于自然风对风力发电机组的作用力来建立机舱振动位移与塔底弯矩载荷之间的对应关系。
作为示例，实时机舱振动位移可包括机舱沿第一预定方向的第一机舱振动位移和/或机舱沿第二预定方向的第二机舱振动位移。实时塔底弯矩载荷包括塔底绕第一预定方向转动的第一塔底弯矩载荷和/或塔底绕第二预定方向转动的第二塔底弯矩载荷。作为示例，第一预定方向可为垂直于风力发电机组叶轮面的方向和平行于风力发电机组叶轮面的方向中的一个方向，第二预定方向可为垂直于风力发电机组叶轮面的方向和平行于风力发电机组叶轮面的方向中的另一个方向。
在此情况下，塔底弯矩载荷确定单元20可根据机舱沿第一预定方向的第一机舱振动位移确定塔底绕第二预定方向转动的第二塔底弯矩载荷；或者，根据机舱沿第二预定方向的第二机舱振动位移确定塔底绕第一预定方向转动的第一塔底弯矩载荷；或者，利用合成机舱振动位移确定合成塔底弯矩载荷，合成机舱振动位移由机舱沿第一预定方向的第一机舱振动位移和机舱沿第二预定方向的第二机舱振动位移确定。
当实时塔底弯矩载荷大于塔底弯矩载荷阈值时，降载控制单元40控制风力发电机组在预定控制策略下运行，以降低风力发电机组的塔架的载荷。如果实时塔底弯矩载荷不大于塔底弯矩载荷阈值，则降载控制单元40不对风力发电机组的塔架执行降载控制。
优选地，塔底弯矩载荷阈值可通过以下方式被确定：
在一个示例中，塔底弯矩载荷阈值可通过基于风力发电机组的整机动力学模型确定的在所有工况下的塔底弯矩载荷的最大值与第一载荷安全因子被确定。
在另一示例中，塔底弯矩载荷阈值可通过基于风力发电机组的整机动力学模型确定的在所有疲劳工况下的塔底弯矩载荷的最大值与第二载荷安全因子被确定。
第一种情况，降载控制单元30可控制风力发电机组按照预定降载控制策略运行。作为示例，预定降载控制策略可包括以下项中的任意一项：正常停机、紧急停机、快速顺桨。
第二种情况，降载控制单元30可基于确定的实时塔底弯矩载荷确定与所述预定控制策略对应的降载控制参数，以基于所述降载控制参数控制风力发电机组运行。
作为示例，预定控制策略可包括以下项中的任意一项：变桨降载控制方式、转矩降载控制方式。变桨降载控制方式可包括改变变桨角度增量的降载控制方式和改变变桨速率增量的降载控制方式。
在第一实施例中，降载控制单元30可基于实时塔底弯矩载荷和塔底弯矩载荷阈值经由PID控制确定降载控制参数。
例如，降载控制单元30可计算塔底弯矩载荷阈值与实时塔底弯矩载荷的差值，基于计算的差值进行PID控制，并对PID控制的输出进行饱和控制以获得降载控制参数。
在第二实施例中，降载控制单元30可基于实时塔底弯矩载荷、塔底弯矩载荷阈值以及风向变化方向经由PID控制确定降载控制参数。
作为示例，风向变化方向可包括正风向变化和负风向变化，PID控制可包括第一PID控制和第二PID控制。在此情况下，降载控制单元30可计算塔底弯矩载荷阈值与实时塔底弯矩载荷的差值，当确定风向变化方向为正风向变化时，基于所计算的差值进行第一PID控制，并对第一PID控制的输出进行饱和控制以获得降载控制参数，当确定风向变化方向为负风向变化时，基于所计算的差值进行第二PID控制，并对第二PID控制的输出进行饱和控制以获得降载控制参数。
例如，风向变化方向可通过实时风向和风力发电机组的机舱方向被确定。作为示例，可基于风向误差变化率来确定风向变化方向，优选地，风向误差变化率可通过以下方式被确定：基于实时风向和风力发电机组的机舱方向确定风向误差；对确定的风向误差进行数值微分计算，得到风向误差变化率。这里，还可在数值微分计算之前进行滤波，以获得更为精确的风向误差变化率。当风向误差变化率为正时，确定风向变化方向为正风向变化，当风向误差变化率为负时，确定风向变化方向为负风向变化。
在第三实施例中，降载控制单元30可基于实时塔底弯矩载荷和塔底弯矩载荷阈值，通过预先确定的塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的对应关系确定降载控制参数。
例如，降载控制单元30可计算塔底弯矩载荷阈值与实时塔底弯矩载荷的差值，通过预先确定的塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的对应关系，确定与计算的差值对应的降载控制参数。
在第四实施例中，降载控制单元30可基于实时塔底弯矩载荷、塔底弯矩载荷阈值以及风向变化方向，通过预先确定的塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的对应关系确定降载控制参数。
作为示例，风向变化方向可包括正风向变化和负风向变化，预先确定的塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的对应关系可包括第一对应关系和第二对应关系。
在此情况下，降载控制单元30可计算塔底弯矩载荷阈值与实时塔底弯矩载荷的差值，当确定风向变化方向为正风向变化时，通过第一对应关系确定与所计算的差值对应的降载控制参数，当确定风向变化方向为负风向变化时，通过第二对应关系确定与所计算的差值对应的降载控制参数。
应理解，上述风力发电机组的控制设备是用于在风力发电机组的塔架已经设计完成并在风电场完成安装之后，进行降载控制的过程。除此之外，根据本发明示例性实施例的风力发电机组的控制设备还可基于上述提出的控制策略对塔架进行轻量化设计，以在后续建设新的风电场时使用最优塔架设计重量设计新的塔架，以减轻塔架的重量。
优选地，根据本发明示例性实施例的风力发电机组的控制设备可还包括：塔架重量确定单元40，确定风力发电机组在预定控制策略下的塔底弯矩极限载荷，并基于确定的塔底弯矩极限载荷确定最优塔架设计重量，以使用最优塔架设计重量设计新的塔架。
图14示出根据本发明示例性实施例的塔架重量确定单元50的框图。
如图14所示，根据本发明示例性实施例的塔架重量确定单元50可包括：极限载荷确定模块51、塔架重量确定模块52、判断模块53、更新模块54和塔架重量输出模块55。
具体说来，极限载荷确定模块51基于风力发电机组的整机动力学模型，确定风力发电机组在预定控制策略下的塔底弯矩极限载荷。这里，初始的整机动力学模型可为利用各种建模方式建立的整机动力学模型。
塔架重量确定模块52基于确定的塔底弯矩极限载荷确定塔架设计重量。
判断模块53确定塔底弯矩极限载荷或塔架设计重量是否满足预定条件。
更新模块54当不满足预定条件时，调整与预定控制策略对应的控制参数，基于确定的塔架设计重量更新整机动力学模型，并返回极限载荷确定模块51重新确定塔底弯矩极限载荷。
作为示例，调整与预定控制策略对应的控制参数可指调整上述PID控制的控制参数，或者调整塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的对应关系。
应理解，在返回极限载荷确定模块51重新确定塔底弯矩极限载荷之后所计算得到的塔底弯矩极限载荷在逐步减小，随着塔底弯矩极限载荷的降低，塔架重量也会随之降低。
塔架重量输出模块55当满足预定条件时，将确定的塔架设计重量作为最优塔架设计重量。
当上述循环迭代过程结束时，得到的是塔底弯矩极限载荷最小、塔架设计重量最轻的塔架结构设计方案和控制参数，实现了塔架轻量化设计。
根据本发明的示例性实施例还提供一种计算装置。该计算装置包括处理器和存储器。存储器用于存储计算机程序。所述计算机程序被处理器执行使得处理器执行上述的风力发电机组的控制方法的计算机程序。
根据本发明的示例性实施例还提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质存储有当被处理器执行时使得处理器执行上述风力发电机组的控制方法的计算机程序。该计算机可读记录介质是可存储由计算机系统读出的数据的任意数据存储装置。计算机可读记录介质的示例包括：只读存储器、随机存取存储器、只读光盘、磁带、软盘、光数据存储装置和载波(诸如经有线或无线传输路径通过互联网的数据传输)。
根据本发明的示例性实施例还提供一种风力发电机组的控制系统，该系统包括：卫星系统，用于获取风力发电机组的机舱相关位置参数；至少一个风力发电机组，接收所述机舱相关位置参数，以确定实时机舱振动位移，并根据实时机舱振动位移确定实时塔底弯矩载荷，其中，当实时塔底弯矩载荷大于塔底弯矩载荷阈值时，所述至少一个风力发电机组将在预定控制策略下运行，以降低所述至少一个风力发电机组的塔架的载荷。
采用本发明示例性实施例的风力发电机组的控制方法、设备以及系统，利用卫星定位系统来检测实时机舱振动位移基本不存在老化、温漂等问题，对现有的基于应变片来检测振动位移的方式进行了改进，在工程上兼顾了成本和可靠性，提高了方案的可行性。
此外，卫星定位系统的长期稳定性较好，不必每隔一段时间重新标定或者每隔几年更换应变片。而且卫星定位系统的成本不高，当与位移传感器配合使用时，可用于更加细致的塔架载荷反演与寿命预测。此外，卫星定位系统还能够提供基础沉降监测、塔架振动状态监测的可能性，实现一机多用。
此外，基于本发明示例性实施例的风力发电机组的控制方法、设备以及系统，将塔架极限载荷避险控制应用于已经完成吊装的风力发电机组时，可以有效降低塔架极限载荷，提高塔架在极端条件下的生存能力。
此外，采用本发明示例性实施例的风力发电机组的控制方法、设备以及系统，将塔架极限载荷避险控制应用于塔架设计开发阶段时，可以有效降低塔架极限载荷，降低塔架重量和成本。
此外，采用本发明示例性实施例的风力发电机组的控制方法、设备以及系统，具备较高的工程应用可行性，实用价值巨大，能够大幅降低塔架极限载荷，降低塔架重量和成本，提高风力发电机组的市场竞争力。
尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (47)

1.一种风力发电机组的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
通过卫星定位系统获取风力发电机组的机舱相关位置参数；
基于所述机舱相关位置参数确定实时机舱振动位移；
根据实时机舱振动位移确定实时塔底弯矩载荷；
当实时塔底弯矩载荷大于塔底弯矩载荷阈值时，控制风力发电机组在预定控制策略下运行，以降低风力发电机组的塔架的载荷。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，风力发电机组的机舱相关位置参数相关参数包括：机舱顶部的第一预定监测点的实时位置以及卫星定位系统的基础航向角的角度值。
3.如权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，基于所述机舱相关位置参数确定实时机舱振动位移的步骤包括：
基于机舱顶部的第一预定监测点的实时位置确定机舱顶部的第二预定监测点的实时位置；
基于第二预定监测点的实时位置确定塔顶中心的实时位置；
根据塔顶中心在塔架无内应力状态下的初始位置和塔顶中心的实时位置确定塔顶中心的实时振动位移，并将确定的塔顶中心的实时振动位移作为实时机舱振动位移。
4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，基于机舱顶部的第一预定监测点的实时位置确定机舱顶部的第二预定监测点的实时位置的步骤包括：
基于获取的第一预定监测点的实时位置、卫星定位系统的基础航向角的角度值以及第一预定监测点与第二预定监测点之间的距离确定第二预定监测点的实时位置。
5.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，基于第二预定监测点的实时位置确定塔顶中心的实时位置的步骤包括：
根据第二预定监测点的实时位置、所述基础航向角的角度值以及第二预定监测点与塔顶中心之间的距离确定塔顶中心的实时位置。
6.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，塔顶中心在塔架无内应力状态下的初始位置通过以下方式被确定：
在工况处于小风、无风状态或风力发电机组处于待机状态时，控制风力发电机组执行预定动作，通过获取的第一预定监测点的实时位置的移动轨迹确定塔顶中心的初始位置。
7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述预定动作包括控制风力发电机组的机舱偏航预定圈数，
其中，通过拟合获得第一预定监测点的实时位置的移动轨迹的圆心，将拟合获得的移动轨迹的圆心作为塔顶中心的初始位置。
8.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，根据实时机舱振动位移确定实时塔底弯矩载荷的步骤包括：
根据预先确定的机舱振动位移与塔底弯矩载荷之间的对应关系，确定与实时机舱振动位移对应的实时塔底弯矩载荷。
9.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：根据在轮毂中心施加的不同方向和/或不同大小的多个力，获得在所述多个力作用下的多个机舱振动位移和多个塔底弯矩载荷，
其中，通过对获得的所述多个机舱振动位移和获得的所述多个塔底弯矩载荷进行拟合，获得机舱振动位移与塔底弯矩载荷之间的对应关系。
10.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，控制风力发电机组在预定控制策略下运行的步骤包括：
基于确定的实时塔底弯矩载荷确定与所述预定控制策略对应的降载控制参数，以基于所述降载控制参数控制风力发电机组运行。
11.如权利要求10所述的控制方法，其特征在于，通过以下任意一种方式基于确定的实时塔底弯矩载荷确定降载控制参数：
基于实时塔底弯矩载荷和塔底弯矩载荷阈值经由PID控制确定降载控制参数；
基于实时塔底弯矩载荷、塔底弯矩载荷阈值以及风向变化方向经由PID控制确定降载控制参数；
基于实时塔底弯矩载荷和塔底弯矩载荷阈值，通过预先确定的塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的对应关系确定降载控制参数；
基于实时塔底弯矩载荷、塔底弯矩载荷阈值以及风向变化方向，通过预先确定的塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的对应关系确定降载控制参数。
12.如权利要求11所述的控制方法，其特征在于，基于实时塔底弯矩载荷和塔底弯矩载荷阈值经由PID控制确定降载控制参数的步骤包括：
计算塔底弯矩载荷阈值与实时塔底弯矩载荷的差值；
基于所述差值进行PID控制，并对PID控制的输出进行饱和控制以获得降载控制参数。
13.如权利要求11所述的控制方法，其特征在于，风向变化方向包括正风向变化和负风向变化，PID控制包括第一PID控制和第二PID控制，
基于实时塔底弯矩载荷、塔底弯矩载荷阈值以及风向变化方向经由PID控制确定降载控制参数的步骤包括：
计算塔底弯矩载荷阈值与实时塔底弯矩载荷的差值；
当确定风向变化方向为正风向变化时，基于所述差值进行第一PID控制，并对第一PID控制的输出进行饱和控制以获得降载控制参数；
当确定风向变化方向为负风向变化时，基于所述差值进行第二PID控制，并对第二PID控制的输出进行饱和控制以获得降载控制参数。
14.如权利要求11所述的控制方法，其特征在于，基于实时塔底弯矩载荷和塔底弯矩载荷阈值，通过预先确定的塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的对应关系确定降载控制参数的步骤包括：
计算塔底弯矩载荷阈值与实时塔底弯矩载荷的差值；
通过预先确定的塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的对应关系，确定与计算的差值对应的降载控制参数。
15.如权利要求11所述的控制方法，其特征在于，风向变化方向包括正风向变化和负风向变化，预先确定的塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的对应关系包括第一对应关系和第二对应关系，
其中，基于实时塔底弯矩载荷、塔底弯矩载荷阈值以及风向变化方向，通过预先确定的塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的对应关系确定降载控制参数的步骤包括：
计算塔底弯矩载荷阈值与实时塔底弯矩载荷的差值；
当确定风向变化方向为正风向变化时，通过第一对应关系确定与所计算的差值对应的降载控制参数；
当确定风向变化方向为负风向变化时，通过第二对应关系确定与所计算的差值对应的降载控制参数。
16.如权利要求11所述的控制方法，其特征在于，风向变化方向通过实时风向和风力发电机组的机舱方向被确定。
17.如权利要求16所述的控制方法，其特征在于，基于风向误差变化率确定风向变化方向，所述风向误差变化率通过以下方式被确定：
基于实时风向和风力发电机组的机舱方向确定风向误差；
对确定的风向误差进行数值微分计算，得到风向误差变化率，
其中，当风向误差变化率为正时，确定风向变化方向为正风向变化，当风向误差变化率为负时，确定风向变化方向为负风向变化。
18.如权利要求1-17中的任意一项所述的控制方法，其特征在于，实时机舱振动位移包括机舱沿第一预定方向的第一机舱振动位移和/或机舱沿第二预定方向的第二机舱振动位移，实时塔底弯矩载荷包括塔底绕第一预定方向转动的第一塔底弯矩载荷和/或塔底绕第二预定方向转动的第二塔底弯矩载荷，
其中，根据实时机舱振动位移确定实时塔底弯矩载荷的步骤包括：
根据机舱沿第一预定方向的第一机舱振动位移确定塔底绕第二预定方向转动的第二塔底弯矩载荷；
或者，根据机舱沿第二预定方向的第二机舱振动位移确定塔底绕第一预定方向转动的第一塔底弯矩载荷；
或者，利用合成机舱振动位移确定合成塔底弯矩载荷，合成机舱振动位移由机舱沿第一预定方向的第一机舱振动位移和机舱沿第二预定方向的第二机舱振动位移确定。
19.如权利要求18所述的控制方法，其特征在于，第一预定方向为垂直于风力发电机组叶轮面的方向和平行于风力发电机组叶轮面的方向中的一个方向，第二预定方向为垂直于风力发电机组叶轮面的方向和平行于风力发电机组叶轮面的方向中的另一个方向。
20.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述预定控制策略包括以下项中的任意一项：变桨降载控制方式、转矩降载控制方式，
其中，变桨降载控制方式包括改变变桨角度增量的降载控制方式和改变变桨速率增量的降载控制方式。
21.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
确定风力发电机组在预定控制策略下的塔底弯矩极限载荷，并基于确定的塔底弯矩极限载荷确定最优塔架设计重量，以使用最优塔架设计重量设计新的塔架。
22.如权利要求21所述的控制方法，其特征在于，确定风力发电机组在预定控制策略下的塔底弯矩极限载荷，并基于确定的塔底弯矩极限载荷确定最优塔架设计重量的步骤包括：
基于风力发电机组的整机动力学模型，确定风力发电机组在预定控制策略下的塔底弯矩极限载荷；
基于确定的塔底弯矩极限载荷确定塔架设计重量；
确定塔底弯矩极限载荷或塔架设计重量是否满足预定条件；
当不满足预定条件时，调整与预定控制策略对应的控制参数，基于确定的塔架设计重量更新整机动力学模型，并返回执行确定塔底弯矩极限载荷的步骤；
当满足预定条件时，将确定的塔架设计重量作为最优塔架设计重量。
23.一种风力发电机组的控制设备，其特征在于，所述控制设备包括：
机舱参数获取单元，通过卫星定位系统获取风力发电机组的机舱相关位置参数；
机舱振动位移确定单元，基于所述机舱相关位置参数确定实时机舱振动位移；
塔底弯矩载荷确定单元，根据实时机舱振动位移确定实时塔底弯矩载荷；
降载控制单元，当实时塔底弯矩载荷大于塔底弯矩载荷阈值时，控制风力发电机组在预定控制策略下运行，以降低风力发电机组的塔架的载荷。
24.如权利要求23所述的控制设备，其特征在于，风力发电机组的机舱相关位置参数相关参数包括：机舱顶部的第一预定监测点的实时位置以及卫星定位系统的基础航向角的角度值。
25.如权利要求24所述的控制设备，其特征在于，机舱振动位移确定单元包括：
位置数据确定模块，基于机舱顶部的第一预定监测点的实时位置确定机舱顶部的第二预定监测点的实时位置；
塔顶中心位置确定模块，基于第二预定监测点的实时位置确定塔顶中心的实时位置；
振动位移确定模块，根据塔顶中心在塔架无内应力状态下的初始位置和塔顶中心的实时位置确定塔顶中心的实时振动位移，并将确定的塔顶中心的实时振动位移作为实时机舱振动位移。
26.如权利要求25所述的控制设备，其特征在于，位置数据确定模块基于获取的第一预定监测点的实时位置、卫星定位系统的基础航向角的角度值以及第一预定监测点与第二预定监测点之间的距离确定第二预定监测点的实时位置。
27.如权利要求26所述的控制设备，其特征在于，塔顶中心位置确定模块根据第二预定监测点的实时位置、所述基础航向角的角度值以及第二预定监测点与塔顶中心之间的距离确定塔顶中心的实时位置。
28.如权利要求24所述的控制设备，其特征在于，所述机舱振动位移确定单元还包括：初始位置确定模块，被配置为在工况处于小风、无风状态或风力发电机组处于待机状态时，控制风力发电机组执行预定动作，通过获取的第一预定监测点的实时位置的移动轨迹确定塔顶中心的初始位置。
29.如权利要求28所述的控制设备，其特征在于，所述预定动作包括控制风力发电机组的机舱偏航预定圈数，
其中，初始位置确定模块通过拟合获得第一预定监测点的实时位置的移动轨迹的圆心，将拟合获得的移动轨迹的圆心作为塔顶中心的初始位置。
30.如权利要求23所述的控制设备，其特征在于，塔底弯矩载荷确定单元根据预先确定的机舱振动位移与塔底弯矩载荷之间的对应关系，确定与实时机舱振动位移对应的实时塔底弯矩载荷。
31.如权利要求30所述的控制设备，其特征在于，所述控制设备还包括：对应关系建立单元，根据在轮毂中心施加的不同方向和/或不同大小的多个力，获得在所述多个力作用下的多个机舱振动位移和多个塔底弯矩载荷，通过对获得的所述多个机舱振动位移和获得的所述多个塔底弯矩载荷进行拟合，获得机舱振动位移与塔底弯矩载荷之间的对应关系。
32.如权利要求23所述的控制设备，其特征在于，降载控制单元基于确定的实时塔底弯矩载荷确定与所述预定控制策略对应的降载控制参数，以基于所述降载控制参数控制风力发电机组运行。
33.如权利要求32所述的控制设备，其特征在于，降载控制单元通过以下任意一种方式基于确定的实时塔底弯矩载荷确定降载控制参数：
基于实时塔底弯矩载荷和塔底弯矩载荷阈值经由PID控制确定降载控制参数；
基于实时塔底弯矩载荷、塔底弯矩载荷阈值以及风向变化方向经由PID控制确定降载控制参数；
基于实时塔底弯矩载荷和塔底弯矩载荷阈值，通过预先确定的塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的对应关系确定降载控制参数；
基于实时塔底弯矩载荷、塔底弯矩载荷阈值以及风向变化方向，通过预先确定的塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的对应关系确定降载控制参数。
34.如权利要求33所述的控制设备，其特征在于，降载控制单元计算塔底弯矩载荷阈值与实时塔底弯矩载荷的差值，基于所述差值进行PID控制，并对PID控制的输出进行饱和控制以获得降载控制参数。
35.如权利要求33所述的控制设备，其特征在于，风向变化方向包括正风向变化和负风向变化，PID控制包括第一PID控制和第二PID控制，
其中，降载控制单元计算塔底弯矩载荷阈值与实时塔底弯矩载荷的差值，当确定风向变化方向为正风向变化时，基于所述差值进行第一PID控制，并对第一PID控制的输出进行饱和控制以获得降载控制参数，当确定风向变化方向为负风向变化时，基于所述差值进行第二PID控制，并对第二PID控制的输出进行饱和控制以获得降载控制参数。
36.如权利要求33所述的控制设备，其特征在于，降载控制单元计算塔底弯矩载荷阈值与实时塔底弯矩载荷的差值，通过预先确定的塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的对应关系，确定与计算的差值对应的降载控制参数。
37.如权利要求33所述的控制设备，其特征在于，风向变化方向包括正风向变化和负风向变化，预先确定的塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的对应关系包括第一对应关系和第二对应关系，
其中，降载控制单元计算塔底弯矩载荷阈值与实时塔底弯矩载荷的差值，当确定风向变化方向为正风向变化时，通过第一对应关系确定与所计算的差值对应的降载控制参数，当确定风向变化方向为负风向变化时，通过第二对应关系确定与所计算的差值对应的降载控制参数。
38.如权利要求33所述的控制设备，其特征在于，风向变化方向通过实时风向和风力发电机组的机舱方向被确定。
39.如权利要求38所述的控制设备，其特征在于，基于风向误差变化率确定风向变化方向，所述风向误差变化率通过以下方式被确定：
基于实时风向和风力发电机组的机舱方向确定风向误差；
对确定的风向误差进行数值微分计算，得到风向误差变化率，
其中，当风向误差变化率为正时，确定风向变化方向为正风向变化，当风向误差变化率为负时，确定风向变化方向为负风向变化。
40.如权利要求23-39中的任意一项所述的控制设备，其特征在于，实时机舱振动位移包括机舱沿第一预定方向的第一机舱振动位移和/或机舱沿第二预定方向的第二机舱振动位移，实时塔底弯矩载荷包括塔底绕第一预定方向转动的第一塔底弯矩载荷和/或塔底绕第二预定方向转动的第二塔底弯矩载荷，
其中，塔底弯矩载荷确定单元根据机舱沿第一预定方向的第一机舱振动位移确定塔底绕第二预定方向转动的第二塔底弯矩载荷；或者，根据机舱沿第二预定方向的第二机舱振动位移确定塔底绕第一预定方向转动的第一塔底弯矩载荷；或者，利用合成机舱振动位移确定合成塔底弯矩载荷，合成机舱振动位移由机舱沿第一预定方向的第一机舱振动位移和机舱沿第二预定方向的第二机舱振动位移确定。
41.如权利要求40所述的控制设备，其特征在于，第一预定方向为垂直于风力发电机组叶轮面的方向和平行于风力发电机组叶轮面的方向中的一个方向，第二预定方向为垂直于风力发电机组叶轮面的方向和平行于风力发电机组叶轮面的方向中的另一个方向。
42.如权利要求23所述的控制设备，其特征在于，所述预定控制策略包括以下项中的任意一项：变桨降载控制方式、转矩降载控制方式，
其中，变桨降载控制方式包括改变变桨角度增量的降载控制方式和改变变桨速率增量的降载控制方式。
43.如权利要求23所述的控制设备，其特征在于，所述控制设备还包括：
塔架重量确定单元，确定风力发电机组在预定控制策略下的塔底弯矩极限载荷，并基于确定的塔底弯矩极限载荷确定最优塔架设计重量，以使用最优塔架设计重量设计新的塔架。
44.如权利要求43所述的控制设备，其特征在于，塔架重量确定单元包括：
极限载荷确定模块，基于风力发电机组的整机动力学模型，确定风力发电机组在预定控制策略下的塔底弯矩极限载荷；
塔架重量确定模块，基于确定的塔底弯矩极限载荷确定塔架设计重量；
判断模块，确定塔底弯矩极限载荷或塔架设计重量是否满足预定条件；
更新模块，当不满足预定条件时，调整与预定控制策略对应的控制参数，基于确定的塔架设计重量更新整机动力学模型，并返回极限载荷确定模块重新确定塔底弯矩极限载荷；
塔架重量输出模块，当满足预定条件时，将确定的塔架设计重量作为最优塔架设计重量。
45.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当所述计算机程序在被处理器执行时实现如权利要求1-22中的任意一项所述的风力发电机组的控制方法。
46.一种计算装置，其特征在于，所述计算装置包括：
处理器；
存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-22中的任意一项所述的风力发电机组的控制方法。
47.一种风力发电机组的控制系统，其特征在于，所述系统包括：
卫星系统，用于获取风力发电机组的机舱相关位置参数；
至少一个风力发电机组，接收所述机舱相关位置参数，以确定实时机舱振动位移，并根据实时机舱振动位移确定实时塔底弯矩载荷，其中，当实时塔底弯矩载荷大于塔底弯矩载荷阈值时，所述至少一个风力发电机组将在预定控制策略下运行，以降低所述至少一个风力发电机组的塔架的载荷。
CN201811008850.0A 2018-08-31 2018-08-31 风力发电机组的控制方法、设备以及系统 Active CN109026556B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811008850.0A CN109026556B (zh) 2018-08-31 2018-08-31 风力发电机组的控制方法、设备以及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811008850.0A CN109026556B (zh) 2018-08-31 2018-08-31 风力发电机组的控制方法、设备以及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109026556A true CN109026556A (zh) 2018-12-18
CN109026556B CN109026556B (zh) 2019-08-23

Family

ID=64625862

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811008850.0A Active CN109026556B (zh) 2018-08-31 2018-08-31 风力发电机组的控制方法、设备以及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109026556B (zh)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110222474A (zh) * 2019-06-28 2019-09-10 三一重能有限公司 塔架设计方法及系统
CN110748461A (zh) * 2019-10-21 2020-02-04 明阳智慧能源集团股份公司 一种风力发电机组的机舱位移监测方法
CN111396249A (zh) * 2020-03-31 2020-07-10 新疆金风科技股份有限公司 在阵风风况下降低塔架的载荷的方法及装置
CN111706471A (zh) * 2020-05-11 2020-09-25 明阳智慧能源集团股份公司 基于运行姿态的风机载荷预测系统及风机降载延寿方法
CN112283047A (zh) * 2020-09-10 2021-01-29 中车株洲电力机车研究所有限公司 一种基于风电机组净空监测的载荷监控方法及系统
CN112555101A (zh) * 2019-09-26 2021-03-26 北京金风科创风电设备有限公司 识别风力发电机组的叶轮气动状态的方法及装置
CN112610412A (zh) * 2020-12-23 2021-04-06 山东中车风电有限公司 一种基于载荷检测的风电机组叶片净空控制方法
CN113007013A (zh) * 2019-12-20 2021-06-22 新疆金风科技股份有限公司 扭转载荷控制方法、装置和系统及风力发电机组
CN113390376A (zh) * 2020-03-13 2021-09-14 新疆金风科技股份有限公司 确定风力发电机组的机舱位移的方法、装置和系统
CN113738578A (zh) * 2021-08-27 2021-12-03 东方电气风电有限公司 一种风机塔筒底部实时弯矩降载控制方法
CN113915059A (zh) * 2021-09-09 2022-01-11 明阳智慧能源集团股份公司 一种风力发电机组塔架振动控制方法与系统
CN114281029A (zh) * 2021-10-29 2022-04-05 新疆金风科技股份有限公司 风力发电机的数字孪生系统和方法
WO2023005216A1 (zh) * 2021-07-30 2023-02-02 新疆金风科技股份有限公司 变桨控制方法、变桨控制器及风力发电机组

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105626389A (zh) * 2015-12-28 2016-06-01 北京金风科创风电设备有限公司 用于监测风力发电机组的塔筒状态的系统和方法
CN205592074U (zh) * 2016-05-05 2016-09-21 上海中认尚科新能源技术有限公司 风力发电机组机械载荷远程自动测量装置
CN107255064A (zh) * 2017-08-08 2017-10-17 无锡风电设计研究院有限公司 一种风力发电机组状态监控系统
CN108180111A (zh) * 2017-12-14 2018-06-19 明阳智慧能源集团股份公司 风力发电机组基于叶根载荷与塔架载荷的降载控制方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105626389A (zh) * 2015-12-28 2016-06-01 北京金风科创风电设备有限公司 用于监测风力发电机组的塔筒状态的系统和方法
CN205592074U (zh) * 2016-05-05 2016-09-21 上海中认尚科新能源技术有限公司 风力发电机组机械载荷远程自动测量装置
CN107255064A (zh) * 2017-08-08 2017-10-17 无锡风电设计研究院有限公司 一种风力发电机组状态监控系统
CN108180111A (zh) * 2017-12-14 2018-06-19 明阳智慧能源集团股份公司 风力发电机组基于叶根载荷与塔架载荷的降载控制方法

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110222474B (zh) * 2019-06-28 2023-04-18 三一重能股份有限公司 塔架设计方法及系统
CN110222474A (zh) * 2019-06-28 2019-09-10 三一重能有限公司 塔架设计方法及系统
CN112555101A (zh) * 2019-09-26 2021-03-26 北京金风科创风电设备有限公司 识别风力发电机组的叶轮气动状态的方法及装置
CN110748461A (zh) * 2019-10-21 2020-02-04 明阳智慧能源集团股份公司 一种风力发电机组的机舱位移监测方法
CN110748461B (zh) * 2019-10-21 2020-11-03 明阳智慧能源集团股份公司 一种风力发电机组的机舱位移监测方法
CN113007013A (zh) * 2019-12-20 2021-06-22 新疆金风科技股份有限公司 扭转载荷控制方法、装置和系统及风力发电机组
CN113390376A (zh) * 2020-03-13 2021-09-14 新疆金风科技股份有限公司 确定风力发电机组的机舱位移的方法、装置和系统
CN113390376B (zh) * 2020-03-13 2023-04-07 新疆金风科技股份有限公司 确定风力发电机组的机舱位移的方法、装置和系统
CN111396249A (zh) * 2020-03-31 2020-07-10 新疆金风科技股份有限公司 在阵风风况下降低塔架的载荷的方法及装置
CN111706471A (zh) * 2020-05-11 2020-09-25 明阳智慧能源集团股份公司 基于运行姿态的风机载荷预测系统及风机降载延寿方法
CN112283047A (zh) * 2020-09-10 2021-01-29 中车株洲电力机车研究所有限公司 一种基于风电机组净空监测的载荷监控方法及系统
CN112283047B (zh) * 2020-09-10 2022-07-12 中车株洲电力机车研究所有限公司 一种基于风电机组净空监测的载荷监控方法及系统
CN112610412A (zh) * 2020-12-23 2021-04-06 山东中车风电有限公司 一种基于载荷检测的风电机组叶片净空控制方法
WO2023005216A1 (zh) * 2021-07-30 2023-02-02 新疆金风科技股份有限公司 变桨控制方法、变桨控制器及风力发电机组
CN113738578A (zh) * 2021-08-27 2021-12-03 东方电气风电有限公司 一种风机塔筒底部实时弯矩降载控制方法
CN113915059A (zh) * 2021-09-09 2022-01-11 明阳智慧能源集团股份公司 一种风力发电机组塔架振动控制方法与系统
CN113915059B (zh) * 2021-09-09 2023-03-14 明阳智慧能源集团股份公司 一种风力发电机组塔架振动控制方法与系统
CN114281029A (zh) * 2021-10-29 2022-04-05 新疆金风科技股份有限公司 风力发电机的数字孪生系统和方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109026556B (zh) 2019-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109026556B (zh) 风力发电机组的控制方法、设备以及系统
EP3274584B1 (en) Control of a multi-rotor wind turbine system using a central controller to calculate local control objectives
ES2966993T3 (es) Método de control de aerogenerador
CA2922772C (en) System and method for determining of movements and oscillations of moving structures
EP3559448B1 (en) Wind turbine farm level loads management control
US10767628B2 (en) Control of a wind turbine comprising multi-axial accelerometers
US9587627B2 (en) Control system and method for mitigating rotor imbalance on a wind turbine
US10018177B2 (en) Control system and method for mitigating rotor imbalance on a wind turbine
CN101460735B (zh) 用来对动力翼翼型的飞行进行自动控制的方法和系统
Myhr et al. Experimental and computational comparisons of the OC3-HYWIND and Tension-Leg-Buoy (TLB) floating wind turbine conceptual designs
EP2288808A1 (en) Monitoring of wind turbines
US11841006B2 (en) Estimating wind direction incident on a wind turbine
Cermelli et al. Experimental measurements of WindFloat 1 prototype responses and comparison with numerical model
US20200301020A1 (en) METHOD FOR PREDICTING WIND SPEED IN THE ROTOR PLANE FOR A WIND TURBINE EQUIPPED WITH A LiDAR SENSOR
CN102519425A (zh) 单自由度船用激光测距仪稳定平台及控制方法
CN116157598A (zh) 风力涡轮机的高级偏航控制的方法和系统
Wang et al. An identification method of floating wind turbine tower responses using deep learning technology in the monitoring system
CN110500238A (zh) 确定风力发电机组的塔顶的振动位移的方法和设备
EP4112919A1 (en) Control of a multi-rotor wind turbine system using local mpc controllers
JP6795973B2 (ja) ウィンドファーム並びにその運転方法、制御装置及び運転制御プログラム
US11913431B2 (en) Wind turbine oscillation detection
Bottasso et al. Cascading kalman observers of structural flexible and wind states for wind turbine control
Simani Advanced issues of wind turbine modelling and control
CN115560796A (zh) 一种基于数字孪生和环境试验的浮式风机实时监控与智能控制系统
Henriksen et al. Beyond the cp-curve in model-based control of wind turbines

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 830026 No. 107, Shanghai Road, Urumqi economic and Technological Development Zone, the Xinjiang Uygur Autonomous Region

Patentee after: Jinfeng Technology Co.,Ltd.

Address before: 830026 No. 107, Shanghai Road, Urumqi economic and Technological Development Zone, the Xinjiang Uygur Autonomous Region

Patentee before: XINJIANG GOLDWIND SCIENCE & TECHNOLOGY Co.,Ltd.

CP01 Change in the name or title of a patent holder