CN109139364B - 一种大风下持续发电的风力发电控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种大风下持续发电的风力发电控制方法，涉及电力技术领域，所述方法包括：当风力发电机的运行参数满足预设的正常运行条件时，根据预设的第一功率曲线，调整风力发电机的输出功率，以使风力发电机跟踪第一功率曲线运行；在风力发电机跟踪第一功率曲线运行时，当风力发电机的运行参数满足预设的第一功率曲线切出条件时，根据预设的第二功率曲线，调整风力发电机的输出功率，以使风力发电机跟踪第二功率曲线运行；在风力发电机跟踪第二功率曲线运行时，当风力发电机的运行参数满足预设的第二功率曲线切出条件时，调整风力发电机的输出功率，以使风力发电机跟踪第一功率曲线运行。采用本发明可以实现大风下风力发电机持续发电。

Description

一种大风下持续发电的风力发电控制方法及装置
技术领域
本发明涉及电力技术领域，特别是涉及一种大风下持续发电的风力发电控制方法及装置。
背景技术
风力发电技术是一种将风能转换为电能的技术，可以有效的实现对清洁能源风能的利用。
现有的风力发电技术是利用风力发电系统将风能转换为电能，风力发电机系统包括风力发电机和控制部件，控制部件中会存储一组功率曲线，其中，功率曲线表示正常风速范围内风速与风力发电机最大输出功率之间的关系。当风速在切入风速和切出风速之间时，控制部件控制风力发电机的输出功率跟踪功率曲线运行。当风速大于切出风速时，控制部件控制风力发电机停机，这是因为风力发电机通常有一个安全转速上限，当风力发电机的转速超出安全转速上限时，可能会使风力发电机损坏，而风力发电机的转速随风速变化而变化，当风速大于切出风速时，可能会使风力发电机的转速超出安全转速上限，因此为了保护风力发电机的安全，当风速大于切出风速时，控制部件控制风力发电机停机。当风速逐渐减弱，达到切入恢复风速时，控制部件控制风力发电机恢复运行。其中，切入恢复风速小于切出风速。
然而，在大风工况下，当风速超过切出风速致使风力发电机停机后，需要风速减小到切入恢复风速时，才可以使得风力发电机恢复运行，如果在风力发电机停机后，风速逐渐减弱到小于切出风速，但保持在切出风速和切入恢复风速之间较长时间时，风力发电机也会保持停机状态，这样会导致风力发电机停机的时间会较长，降低了风力发电机的可利用率和发电量。同时，大风工况下，风速会经常超过切出风速，导致风力发电机进行频繁的开机关机操作，影响风力发电机的使用寿命。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种大风下持续发电的风力发电控制方法及装置，以实现大风情况下风力发电机持续发电，提高风力发电机的可利用率和发电量，避免风力发电机进行频繁的开机关机操作。具体技术方案如下：
第一方面，提供了一种大风下持续发电的风力发电控制方法，应用于风力发电系统中的控制部件，所述风力发电系统还包括风力发电机，所述方法包括：
当所述风力发电机的运行参数满足预设的正常运行条件时，根据预设的第一功率曲线，调整所述风力发电机的输出功率，以使所述风力发电机跟踪所述第一功率曲线运行；
在所述风力发电机跟踪所述第一功率曲线运行的状态下，当所述风力发电机的运行参数满足预设的第一功率曲线切出条件时，根据预设的第二功率曲线，调整所述风力发电机的输出功率，以使所述风力发电机跟踪所述第二功率曲线运行，所述第二功率曲线是用于在风速超出预设的风速上限值时，调整所述风力发电机的转速的功率曲线，以使风速超出预设的风速上限值时，所述风力发电机的转速小于预设的安全转速上限值；
在所述风力发电机跟踪所述第二功率曲线运行的状态下，当所述风力发电机的运行参数满足预设的第二功率曲线切出条件时，调整所述风力发电机的输出功率，以使所述风力发电机跟踪所述第一功率曲线运行。
可选的，所述风力发电机的运行参数包括风速、所述风力发电机的输出电流或电压，以及所述风力发电机的转速中的一种或几种组合。
可选的，所述当所述风力发电机的运行参数满足预设的第一功率曲线切出条件时，根据预设的第二功率曲线，调整所述风力发电机的输出功率，包括：
当检测到所述风力发电机的运行参数的参数值增大至预设的第一参数阈值时，按照预设的第一电流爬升速度调整所述风力发电机的输出电流；
当所述风力发电机的参数符合所述第二功率曲线、且所述风力发电机的转速的波动程度小于预设的第一波动阈值时，根据所述第二功率曲线，调整所述风力发电机的输出功率。
可选的，所述当所述风力发电机的运行参数满足预设的第二功率曲线切出条件时，调整所述风力发电机的输出功率，包括：
当检测到所述风力发电机的运行参数的参数值降低至预设的第二参数阈值时，按照预设的第二电流爬升速度调整所述风力发电机的输出电流；
当所述风力发电机的参数符合所述第一功率曲线、且所述风力发电机的转速的波动程度小于预设的第二波动阈值时，根据所述第一功率曲线，调整所述风力发电机的输出功率。
可选的，所述方法还包括：
当所述风力发电机的运行参数的参数值达到预设的制动参数阈值时，制动所述风力发电机。
可选的，所述方法还包括：
当所述风力发电机的运行参数的参数值达到预设的恢复参数阈值时，根据所述第一功率曲线，调整所述风力发电机的输出功率，以使所述风力发电机跟踪所述第一功率曲线运行。
第二方面，提供了一种大风下持续发电的风力发电控制装置，应用于风力发电系统中的控制部件，所述风力发电系统还包括风力发电机，所述装置包括：
第一调整模块，用于当所述风力发电机的运行参数满足预设的正常运行条件时，根据预设的第一功率曲线，调整所述风力发电机的输出功率，以使所述风力发电机跟踪所述第一功率曲线运行；
第二调整模块，用于在所述风力发电机跟踪所述第一功率曲线运行的状态下，当所述风力发电机的运行参数满足预设的第一功率曲线切出条件时，根据预设的第二功率曲线，调整所述风力发电机的输出功率，以使所述风力发电机跟踪所述第二功率曲线运行，所述第二功率曲线上的点对应的风力发电机的转速小于预设的安全转速上限值，用于在大风情况下风速超出预设的风速上限值时，所述风力发电机在转速小于预设的安全转速上限值的条件下跟踪所述第二功率曲线运行；
第三调整模块，用于在所述风力发电机跟踪所述第二功率曲线运行的状态下，当所述风力发电机的运行参数满足预设的第二功率曲线切出条件时，调整所述风力发电机的输出功率，以使所述风力发电机跟踪所述第一功率曲线运行。
可选的，所述风力发电机的运行参数包括风速、所述风力发电机的输出电流或电压，以及所述风力发电机的转速中的一种或几种组合。
可选的，所述第二调整模块，包括：
第一调整单元，用于当检测到所述风力发电机的运行参数的参数值增大至预设的第一参数阈值时，按照预设的第一电流爬升速度调整所述风力发电机的输出电流；
第二调整单元，用于当所述风力发电机的参数符合所述第二功率曲线、且所述风力发电机的转速的波动程度小于预设的第一波动阈值时，根据所述第二功率曲线，调整所述风力发电机的输出功率。
可选的，所述第三调整模块，包括：
第三调整单元，用于当检测到所述风力发电机的运行参数的参数值降低至预设的第二参数阈值时，按照预设的第二电流爬升速度调整所述风力发电机的输出电流；
第四调整单元，用于当所述风力发电机的参数符合所述第一功率曲线、且所述风力发电机的转速的波动程度小于预设的第二波动阈值时，根据所述第一功率曲线，调整所述风力发电机的输出功率。
可选的，所述装置还包括：
制动模块，用于当所述风力发电机的运行参数的参数值达到预设的制动参数阈值时，制动所述风力发电机。
可选的，所述装置还包括：
恢复模块，用于当所述风力发电机的运行参数的参数值达到预设的恢复参数阈值时，根据所述第一功率曲线，调整所述风力发电机的输出功率，以使所述风力发电机跟踪所述第一功率曲线运行。
本发明实施例提供的一种大风下持续发电的风力发电控制方法及装置，当风力发电机的运行参数满足预设的正常运行条件时，根据预设的第一功率曲线，调整风力发电机的输出功率，以使风力发电机跟踪第一功率曲线运行；在风力发电机跟踪第一功率曲线运行的状态下，当风力发电机的运行参数满足预设的第一功率曲线切出条件时，根据预设的第二功率曲线，调整风力发电机的输出功率，以使风力发电机跟踪第二功率曲线运行；在风力发电机跟踪第二功率曲线运行的状态下，当风力发电机的运行参数满足预设的第二功率曲线切出条件时，调整风力发电机的输出功率，以使风力发电机跟踪第一功率曲线运行。这样，可以在大风情况下，使得风力发电机跟踪第二功率曲线运行，实现了大风情况下风力发电机持续发电，提高了风力发电机的可利用率和发电量，避免了风力发电机频繁的开机关机操作。
当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种大风下持续发电的风力发电控制方法流程图；
图2为本发明实施例提供的一种功率曲线图；
图3为本发明实施例提供的一种大风下持续发电的风力发电控制方法流程图；
图4为本发明实施例提供的一种大风下持续发电的风力发电控制装置结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种大风下持续发电的风力发电控制方法，应用于风力发电系统中的控制部件，风力发电系统还包括风力发电机。
其中，风力发电系统有多种结构形式，风力发电系统中控制部件也有多种调整风力发电机输出功率的方法。例如，风力发电系统可以包括：风力发电机、整流模块、直流/直流变换器和控制部件，风力发电机用于将风能转换为电能并向整流模块输出三相交流电，整流模块用于将发电机输出的三相交流电进行整流并向直流/直流变换器输出直流电，直流/直流变换器用于对直流电进行变压处理，控制部件用于调整直流/直流变换器中功率开关管的占空比，以调整风力发电机的输出功率。控制部件调整风力发电机输出功率的方法可以为：通过比例积分算法调整风力发电机的输出功率。
需要说明的是，本发明是基于控制部件调整风力发电机输出功率的原理，来实现大风情况下风力发电机持续发电。因此现有技术中的风力发电系统和控制部件调整风力发电机输出功率的方法，均在本申请实施例的保护范围之内，此处不一一列举。
如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤101，当风力发电机的运行参数满足预设的正常运行条件时，根据预设的第一功率曲线，调整风力发电机的输出功率，以使风力发电机跟踪第一功率曲线运行。
其中，风力发电机的运行参数可以包括风速、风力发电机的输出电流或电压，以及风力发电机的转速中的一种或几种组合。
在实际应用中，风力发电机通常具有安全转速上限，当风力发电机的转速超过安全转速上限时，可能会使风力发电机损坏。当风速过高时，会使风力发电机转速超过安全转速上限，当风速过低时，难以启动风力发电机，因此风力发电机对应一个正常运行条件下的风速范围。然而，风力发电机的输出电流或电压、及风力发电机的转速都会根据风速变化而变化，因此正常运行条件下的风速范围，可以用风力发电机的输出电流范围、或风力发电机的输出电压范围、或风力发电机的转速范围表示。
在实施中，风力发电机启动后，控制部件检测风力发电机的运行参数，当风力发电机的运行参数处于预设的正常运行条件下的参数范围内时，例如，风速处于预设的正常运行条件下的风速范围内时，或风力发电机的转速处于预设的正常运行条件下的转速范围内时，控制部件根据预设的第一功率曲线，调整风力发电机的输出功率，以使风力发电机跟踪第一功率曲线运行。其中，第一功率曲线可以为风力发电机的运行参数处于正常运行条件下的参数范围内时，风力发电机的最大输出功率曲线。如图2所示，为本申请实施例提供的一种功率曲线图，其中，纵坐标Pm表示风力发电机的输出功率，横坐标n表示风力发电机的转速，V1-V7表示不同风速下风力发电机的输出功率与风力发电机的转速n的关系曲线，且V1＜V2＜V3＜V4＜V5＜V6＜V7，第一功率曲线上的点表示不同风速下风力发电机的最大输出功率点。
步骤102，在风力发电机跟踪第一功率曲线运行的状态下，当风力发电机的运行参数满足预设的第一功率曲线切出条件时，根据预设的第二功率曲线，调整风力发电机的输出功率，以使风力发电机跟踪第二功率曲线运行。
其中，预设的第一功率曲线切出条件可以由用户在上位机上设置，然后，控制部件获取上位机上设置的第一功率曲线切出条件。上位机是风力发电系统中的一种人机交互部件，用于显示风力发电系统的状态参数，用户也可以在上位机的显示界面中设置风力发电系统的相关参数。
在实施中，在风力发电机跟踪第一功率曲线运行的状态下，风速可能会逐渐升高，使得风力发电机的运行参数满足预设的第一功率曲线切出条件。
在风力发电机跟踪第一功率曲线运行的状态下，控制部件可以持续周期性的检测风力发电机的运行参数，当风力发电机的运行参数满足预设的第一功率曲线切出条件时，例如风速达到预设第一功率曲线切出风速时，或风力发电机的输出电压达到预设的第一功率曲线切出电压(例如风力发电机卸荷电压)时，或风力发电机的输出电流达到预设的第一功率曲线切出电流时，或风力发电机的转速达到预设的第一功率曲线切出转速(例如风力发电机额定转速)时，控制部件根据预设的第二功率曲线，调整风力发电机的输出功率，以使风力发电机跟踪第二功率曲线运行。其中，第二功率曲线表示大风情况下，保障风力发电机的转速小于安全转速上限的最佳功率运行曲线，第二功率曲线上的点对应的风力发电机的转速小于预设的安全转速上限值，如图2所示。以使在大风情况下风速超出预设的风速上限值时，即风力发电机的运行参数满足预设的第一功率曲线切出条件时，风力发电机在转速小于预设的安全转速上限值的条件下跟踪所述第二功率曲线运行。
这样，在大风情况下，风力发电机不需要停机，可以跟踪第二功率曲线运行，实现了大风情况下风力发电机持续发电，提高了风力发电机的可利用率和发电量，避免了风力发电机频繁的开机关机操作。
可选的，当风力发电机的运行参数满足预设的第一功率曲线切出条件时，根据预设的第二功率曲线，调整风力发电机的输出功率，具体处理过程可以为：当风力发电机的运行参数的参数值增加至预设的第一参数阈值时，按照预设的第一电流爬升速度调整风力发电机的输出电流；当风力发电机的参数符合第二功率曲线、且风力发电机的转速的波动程度小于预设的第一波动阈值时，根据第二功率曲线，调整风力发电机的输出功率，以使风力发电机跟踪第二功率曲线运行。
在实施中，控制部件可以持续周期性的检测风力发电机的运行参数，当风力发电机的运行参数的参数值增加至预设的第一参数阈值时，例如风速增加至预设的第一功率曲线切出风速时，或风力发电机的转速增加至预设的第一功率曲线切出转速时，或风力发电机的输出电压达到预设的第一功率曲线切出电压时，或风力发电机的输出电流达到预设的第一功率曲线切出电流时，控制部件可以按照预设的第一电流爬升速度调整风力发电机的输出电流，或者，控制部件也可以在预设的第一爬升速度范围内，动态调整电流爬升速度，并通过调整后的电流爬升速度调整风力发电机的输出电流，具体的第一爬升速度范围可以根据实际应用情况而定。例如，控制部件可以按照预设的第一电流爬升速度调整风力发电机的输出电流，在输出电流调整过程中，如果风速迅速升高，可以适当调整第一电流爬升速度，快速增加风力发电机的输出电流，以快速增加风力发电机的电磁转矩，进而降低风力发电机的转速波动程度。需要说明的是，第一电流爬升速度可以为正值也可以为负值，当第一电流爬升速度为正值时，表示增加风力发电机的输出电流，当第一电流爬升速度为负值时，表示减小风力发电机的输出电流。这样，可以使风力发电机的参数逐渐符合第二功率曲线，且风力发电机的转速的波动程度小于预设的第一波动阈值。其中，控制部件可以通过调整风力发电机的输出功率，来调整风力发电机的输出电流，以使风力发电机的转速下降，进而使得风力发电机的参数逐渐符合第二功率曲线。第二功率曲线有多种表现形式，如果第二功率曲线的横纵坐标分别表示风力发电机的转速和风力发电机的输出功率，则风力发电机的参数符合第二功率曲线表示风力发电机的转速和风力发电机的输出功率符合第二功率曲线，如果第二功率曲线的横纵坐标分别表示风力发电机的输出电流和风力发电机的输出电压，则风力发电机的参数符合第二功率曲线表示风力发电机的输出电流和风力发电机的输出电压符合第二功率曲线。
当风力发电机的参数符合第二功率曲线、且风力发电机的转速的波动程度小于预设的第一波动阈值时，控制部件可以根据第二功率曲线，调整风力发电机的输出功率，以使风力发电机跟踪第二功率曲线运行。
可选的，在按照预设的电流爬升速度调整风力发电机的输出电流的运行状态下，当风力发电机的输出电流大于预设的电流上限值时，控制风力发电机的输出电流的大小为预设的电流上限值，以防止因风力发电机的输出电流过高而损坏风力发电机。
其中，控制部件通过调整风力发电机的输出功率，来调整风力发电机的输出电流，以使风力发电机的转速下降，进而使得风力发电机的参数逐渐符合第二功率曲线的原理如下：
风力发电机的机械运动方程式如公式(1)所示。
Figure BDA0001775102340000091
其中，T为风力发电机的叶轮产生的拖动转矩，TZ为风力发电机的电磁转矩，J为转动惯量，Ω为风力发电机的转子的旋转角速度。
风力发电机跟踪第一功率曲线运行时，在风力发电机运行稳态下，风力发电机运行时满足公式(2)。
Figure BDA0001775102340000092
其中，风力发电机运行稳态，是指风力发电机的定子旋转磁场与转子磁场在空间上保持相对静止，
当风速逐渐升高，使得风力发电机的运行参数满足预设的第一功率曲线切出条件，控制部件增加风力发电机的瞬时输出功率，以使风力发电机的瞬时输出电流增大，输出电流增大致使风力发电机电磁转矩TZ增大，而由于风力发电机的叶轮的瞬时转速不会突变，即T不会突变，则T和TZ的关系如公式(3)所示。
Figure BDA0001775102340000101
因为T小于TZ，力矩不平衡，会使得风力发电机的转子减速，即风力发电机的转速下降，进而使得风力发电机的参数逐渐符合第二功率曲线，如图2中a点到b点的曲线所示。
步骤103，在风力发电机跟踪第二功率曲线运行的状态下，当风力发电机的运行参数满足预设的第二功率曲线切出条件时，调整风力发电机的输出功率，以使风力发电机跟踪第一功率曲线运行。
其中，预设的第二功率曲线切出条件可以由用户在上位机上设置，然后，控制部件获取上位机上设置的第二功率曲线切出条件。
在实际应用中，在风力发电机跟踪第二功率曲线运行的状态下，风速可能会逐渐降低，使得风力发电机的运行参数满足预设的第二功率曲线切出条件。
在实施中，在风力发电机跟踪第二功率曲线运行的状态下，控制部件可以持续周期性的检测风力发电机的运行参数，当风力发电机的运行参数满足预设的第二功率曲线切出条件时，例如，风速达到预设的第二功率曲线切出风速时，或风力发电机的转速达到第二功率曲线切出转速时，控制部件根据预设的第二功率曲线，调整风力发电机的输出功率，以使风力发电机跟踪第一功率曲线运行。
可选的，当风力发电机的运行参数满足预设的第二功率曲线切出条件时，调整风力发电机的输出功率，具体处理过程可以为：当风力发电机的运行参数的参数值降低至预设的第二参数阈值时，按照预设的第二电流爬升速度调整风力发电机的输出电流；当风力发电机的参数符合第一功率曲线、且风力发电机的转速的波动程度小于预设的第二波动阈值时，根据第一功率曲线，调整风力发电机的输出功率。
其中，预设的第二参数阈值小于预设的第一参数阈值。
需要注意的是，第一功率曲线与第二功率曲线两者相互切换时的运行轨迹即a点到b点的曲线与c点到d点的曲线并不吻合，这是为了减少切换频率，预设的第二参数阈值通常小于预设的第一参数阈值，如图2所示，c点对应的风速小于b点对应的风速。
在实施中，控制部件可以持续周期性的检测风力发电机的运行参数，当风力发电机的运行参数的参数值降低至预设的第二参数阈值时，例如风速降低至预设的第二功率曲线切出风速时，或风力发电机的转速降低至预设的第二功率曲线切出转速时，或风力发电机的输出电压达到预设的第二功率曲线切出电压时，或风力发电机的输出电流达到预设的第二功率曲线切出电流时，控制部件可以按照预设的第二电流爬升速度调整风力发电机的输出电流，或者，控制部件也可以在预设的第二爬升速度范围内，动态调整电流爬升速度，并通过调整后的电流爬升速度调整风力发电机的输出电流，具体的第二爬升速度范围可以根据实际应用情况而定。例如，控制部件可以按照预设的第二电流爬升速度调整风力发电机的输出电流，在输出电流调整过程中，如果风速迅速降低，可以适当调整第二电流爬升速度，快速降低风力发电机的输出电流，以快速降低风力发电机的电磁转矩，进而降低风力发电机的转速波动程度。需要说明的是，第二电流爬升速度可以为正值也可以为负值，当第二电流爬升速度为正值时，表示增加风力发电机的输出电流，当第二电流爬升速度为负值时，表示减小风力发电机的输出电流。这样，可以使风力发电机的参数逐渐符合第一功率曲线，且风力发电机的转速的波动程度小于预设的第二波动阈值。其中，控制部件可以通过调整风力发电机的输出功率，来调整风力发电机的输出电流，以使风力发电机的转速上升，进而使得风力发电机的参数逐渐符合第一功率曲线。第一功率曲线有多种表现形式，如果第一功率曲线的横纵坐标分别表示风力发电机的转速和风力发电机的输出功率，则风力发电机的参数符合第一功率曲线表示风力发电机的转速和风力发电机的输出功率符合第一功率曲线，如果第一功率曲线的横纵坐标分别表示风力发电机的输出电流和风力发电机的输出电压，则风力发电机的参数符合第一功率曲线表示风力发电机的输出电流和风力发电机的输出电压符合第一功率曲线。
当风力发电机的参数符合第一功率曲线、且风力发电机的转速的波动程度小于预设的第二波动阈值时，控制部件可以根据第一功率曲线，调整风力发电机的输出功率，以使风力发电机跟踪第一功率曲线运行。
可选的，在按照预设的电流爬升速度调整风力发电机的输出电流的运行状态下，当风力发电机的输出电流大于预设的电流上限值时，控制风力发电机的输出电流的大小为预设的电流上限值，以防止因风力发电机的输出电流过高而损坏风力发电机。
这样，在风速降低后，风力发电机可以从跟踪第二功率曲线运行转到跟踪第一功率曲线运行，由于相同风速下，跟踪第二功率曲线运行时风力发电机的输出功率小于跟踪第一功率曲线运行时风力发电机的输出功率，如果长时间运行于第二功率曲线上，则发电量会低于运行于第一功率曲线上，因此，第二功率曲线切换至第一功率曲线上运行更加安全，同时也相对提高了风力发电机的发电量。
其中，控制部件通过调整风力发电机的输出功率，来调整风力发电机的输出电流，以使风力发电机的转速升高，进而使得风力发电机的参数逐渐符合第一功率曲线的原理如下：
风力发电机跟踪第二功率曲线运行时，在风力发电机运行稳态下，即风力发电机的定子旋转磁场与转子磁场在空间上保持相对静止，风力发电机运行时满足公式(2)。
当风速逐渐降低，使得风力发电机的运行参数满足预设的第二功率曲线切出条件时，控制部件减小风力发电机的瞬时输出功率，以使风力发电机的瞬时输出电流降低，输出电流降低致使风力发电机电磁转矩TZ降低，而由于风力发电机的叶轮的瞬时转速不会突变，即T不会突变，则T和TZ的关系如公式(4)所示。
Figure BDA0001775102340000121
因为T大于TZ，力矩不平衡，会使得风力发电机的转子加速，即风力发电机的转速升高，进而使得风力发电机的参数逐渐符合第一功率曲线，如图2中c点到d点的曲线所示。
可选的，在风力发电机运行状态下，当风力发电机的运行参数的参数值达到预设的制动参数阈值时，制动风力发电机。
其中，制动参数阈值大于第一参数阈值。
在实际应用中，在风力发电机处于运行状态下，风速可能会逐渐升高，使得风力发电机的运行参数的参数值达到预设的制动参数阈值。
在实施中，控制部件可以持续周期性的检测风力发电机的运行参数，当风力发电机的运行参数的参数值达到预设的制动参数阈值时，控制部件可以制动风力发电机。
可选的，当风力发电机处于制动状态下，当风力发电机的运行参数的参数值达到预设的恢复参数阈值时，根据第一功率曲线，调整风力发电机的输出功率，以使风力发电机跟踪第一功率曲线运行。
其中，恢复参数阈值小于制动参数阈值。
在实际应用中，在风力发电机处于制动状态下，风速可能会逐渐降低，使得风力发电机的运行参数的参数值达到预设的恢复参数阈值。
在实施中，控制部件可以持续周期性的检测风力发电机的运行参数，当风力发电机的运行参数的参数值达到预设的恢复参数阈值时，控制部件可以根据第一功率曲线，调整风力发电机的输出功率，以使风力发电机跟踪第一功率曲线运行。
在起始状态为风力发电机跟踪第一功率曲线运行的状态下，本发明还提供了一种大风下持续发电的风力发电控制方法的具体实施例，应用于控制部件，如图3所述，该方法包括以下步骤：
步骤301，根据第一功率曲线，调整风力发电机的输出功率，以使风力发电机跟踪第一功率曲线运行。
其中，步骤301可以参考上述步骤101的相关说明，此处不再赘述。
步骤302，判断风力发电机的输出电压或电流是否满足第一功率曲线切出条件。
如果风力发电机的输出电压和电流都不满足第一功率曲线切出条件，则执行步骤303；如果风力发电机的输出电压或电流满足第一功率曲线切出条件，则执行步骤308。
步骤303，判断风力发电机的转速是否满足第一功率曲线切出条件。
如果风力发电机的转速不满足第一功率曲线切出条件，则执行步骤304；如果风力发电机的转速满足第一功率曲线切出条件，则执行步骤308。
步骤304，判断风速是否满足第一功率曲线切出条件。
如果风速不满足第一功率曲线切出条件，则执行步骤305；如果风速满足第一功率曲线切出条件，则执行步骤308。
步骤305，判断风力发电机的运行参数是否达到预设的制动参数阈值。
如果风力发电机的运行参数达到预设的制动参数阈值，则执行步骤306；如果风力发电机的运行参数未达到预设的制动参数阈值，则执行步骤301。
步骤306，制动风力发电机。
步骤307，判断风力发电机的运行参数的参数值是否达到预设的恢复参数阈值。
如果风力发电机的运行参数的参数值达到预设的恢复参数阈值，则执行步骤301；如果风力发电机的运行参数的参数值未达到预设的恢复参数阈值，则执行步骤306。
步骤308，按照预设的第一电流爬升速度调整风力发电机的输出电流。
步骤309，判断风力发电机的输出电流是否大于预设的电流上限值。
如果风力发电机的输出电流小于预设的电流上限值，则执行步骤311；如果风力发电机的输出电流大于预设的电流上限值，则执行步骤310。
步骤310，控制风力发电机的输出电流的大小为预设的电流上限值。
步骤311，判断风力发电机的参数是否符合第二功率曲线且风力发电机的转速的波动程度是否小于预设的第一波动阈值。
如果风力发电机的参数不符合第二功率曲线或风力发电机的转速的波动程度是大于预设的第一波动阈值，执行步骤312；如果风力发电机的参数符合第二功率曲线且风力发电机的转速的波动程度小于预设的第一波动阈值，执行步骤313。
步骤312，判断风力发电机的运行参数是否达到预设的制动参数阈值。
如果风力发电机的运行参数达到预设的制动参数阈值，则执行步骤306；如果风力发电机的运行参数未达到预设的制动参数阈值，则执行步骤308。
步骤313，根据第二功率曲线，调整风力发电机的输出功率，以使风力发电机跟踪第二功率曲线运行。
其中，步骤302～步骤313可以参考上述步骤102的相关说明，此处不再赘述。
步骤314，判断风力发电机的运行参数是否达到预设的制动参数阈值。
如果风力发电机的运行参数达到预设的制动参数阈值，则执行步骤306；如果风力发电机的运行参数未达到预设的制动参数阈值，则执行步骤315。
步骤315，判断风力发电机的运行参数是否满足预设的第二功率曲线切出条件。
如果风力发电机的运行参数满足预设的第二功率曲线切出条件，则执行步骤316；如果风力发电机的运行参数不满足预设的第二功率曲线切出条件，则执行步骤313。
步骤316，按照预设的第二电流爬升速度调整风力发电机的输出电流。
步骤317，判断风力发电机的运行参数是否达到预设的制动参数阈值。
如果风力发电机的运行参数达到预设的制动参数阈值，则执行步骤306；如果风力发电机的运行参数未达到预设的制动参数阈值，则执行步骤317。
步骤318，判断风力发电机的输出电流是否大于预设的电流上限值。
如果风力发电机的输出电流小于预设的电流上限值，则执行步骤319；如果风力发电机的输出电流大于预设的电流上限值，则执行步骤318。
步骤319，控制风力发电机的输出电流的大小为预设的电流上限值。
步骤320，判断风力发电机的参数是否符合第一功率曲线且风力发电机的转速的波动程度是否小于预设的第二波动阈值。
如果风力发电机的参数不符合第一功率曲线或风力发电机的转速的波动程度大于预设的第二波动阈值，执行步骤315；如果风力发电机的参数符合第一功率曲线且风力发电机的转速的波动程度小于预设的第二波动阈值，执行步骤301。
其中，步骤314～步骤320可以参考上述步骤103的相关说明，此处不再赘述。
这样，可以在大风情况下，使得风力发电机跟踪第二功率曲线运行，实现了大风情况下风力发电机持续发电，提高了风力发电机的可利用率和发电量，避免了风力发电机频繁的开机关机操作。
基于相同的技术构思，如图4所示，本发明实施例还提供了一种大风下持续发电的风力发电控制装置，应用于风力发电系统中的控制部件，所述风力发电系统还包括风力发电机，装置包括：
第一调整模块401，用于当所述风力发电机的运行参数满足预设的正常运行条件时，根据预设的第一功率曲线，调整所述风力发电机的输出功率，以使所述风力发电机跟踪所述第一功率曲线运行；
第二调整模块402，用于在所述风力发电机跟踪所述第一功率曲线运行的状态下，当所述风力发电机的运行参数满足预设的第一功率曲线切出条件时，根据预设的第二功率曲线，调整所述风力发电机的输出功率，以使所述风力发电机跟踪所述第二功率曲线运行，所述第二功率曲线上的点对应的风力发电机的转速小于预设的安全转速上限值，用于在大风情况下风速超出预设的风速上限值时，所述风力发电机在转速小于预设的安全转速上限值的条件下跟踪所述第二功率曲线运行；
第三调整模块403，用于在所述风力发电机跟踪所述第二功率曲线运行的状态下，当所述风力发电机的运行参数满足预设的第二功率曲线切出条件时，调整所述风力发电机的输出功率，以使所述风力发电机跟踪所述第一功率曲线运行。
可选的，所述风力发电机的运行参数包括风速、所述风力发电机的输出电流或电压，以及所述风力发电机的转速中的一种或几种组合。
可选的，所述第二调整模块，包括：
第一调整单元，用于当检测到所述风力发电机的运行参数的参数值增大至预设的第一参数阈值时，按照预设的第一电流爬升速度调整所述风力发电机的输出电流；
第二调整单元，用于当所述风力发电机的参数符合所述第二功率曲线、且所述风力发电机的转速的波动程度小于预设的第一波动阈值时，根据所述第二功率曲线，调整所述风力发电机的输出功率。
可选的，所述第三调整模块，包括：
第三调整单元，用于当检测到所述风力发电机的运行参数的参数值降低至预设的第二参数阈值时，按照预设的第二电流爬升速度调整所述风力发电机的输出电流；
第四调整单元，用于当所述风力发电机的参数符合所述第一功率曲线、且所述风力发电机的转速的波动程度小于预设的第二波动阈值时，根据所述第一功率曲线，调整所述风力发电机的输出功率。
可选的，所述装置还包括：
制动模块，用于当所述风力发电机的运行参数的参数值达到预设的制动参数阈值时，制动所述风力发电机。
可选的，所述装置还包括：
恢复模块，用于当所述风力发电机的运行参数的参数值达到预设的恢复参数阈值时，根据所述第一功率曲线，调整所述风力发电机的输出功率，以使所述风力发电机跟踪所述第一功率曲线运行。
本发明实施例中，可以在大风情况下，使得风力发电机跟踪第二功率曲线运行，实现了大风情况下风力发电机持续发电，提高了风力发电机的可利用率和发电量，避免了风力发电机频繁的开机关机操作。
本发明实施例还提供了一种电子设备，如图5所示，包括处理器501、通信接口502、存储器503和通信总线504，其中，处理器501，通信接口502，存储器503通过通信总线504完成相互间的通信，
存储器503，用于存放计算机程序；
处理器501，用于执行存储器503上所存放的程序时，实现如下步骤：
当所述风力发电机的运行参数满足预设的正常运行条件时，根据预设的第一功率曲线，调整所述风力发电机的输出功率，以使所述风力发电机跟踪所述第一功率曲线运行；
在所述风力发电机跟踪所述第一功率曲线运行的状态下，当所述风力发电机的运行参数满足预设的第一功率曲线切出条件时，根据预设的第二功率曲线，调整所述风力发电机的输出功率，以使所述风力发电机跟踪所述第二功率曲线运行，所述第二功率曲线是用于在风速超出预设的风速上限值时，调整所述风力发电机的转速的功率曲线，以使风速超出预设的风速上限值时，所述风力发电机的转速小于预设的安全转速上限值；
在所述风力发电机跟踪所述第二功率曲线运行的状态下，当所述风力发电机的运行参数满足预设的第二功率曲线切出条件时，调整所述风力发电机的输出功率，以使所述风力发电机跟踪所述第一功率曲线运行。
本发明实施例中，可以在大风情况下，使得风力发电机跟踪第二功率曲线运行，实现了大风情况下风力发电机持续发电，提高了风力发电机的可利用率和发电量，避免了风力发电机频繁的开机关机操作。
上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一大风下持续发电的风力发电控制方法的步骤。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中任一大风下持续发电的风力发电控制方法的步骤。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同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。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种大风下持续发电的风力发电控制方法，其特征在于，应用于风力发电系统中的控制部件，所述风力发电系统还包括风力发电机，所述方法包括：
当所述风力发电机的运行参数满足预设的正常运行条件时，根据预设的第一功率曲线，调整所述风力发电机的输出功率，以使所述风力发电机跟踪所述第一功率曲线运行；
在所述风力发电机跟踪所述第一功率曲线运行的状态下，当所述风力发电机的运行参数满足预设的第一功率曲线切出条件时，根据预设的第二功率曲线，调整所述风力发电机的输出功率，以使所述风力发电机跟踪所述第二功率曲线运行，所述第二功率曲线是用于在风速超出预设的风速上限值时，调整所述风力发电机的转速的功率曲线，以使风速超出预设的风速上限值时，所述风力发电机的转速小于预设的安全转速上限值；
在所述风力发电机跟踪所述第二功率曲线运行的状态下，当所述风力发电机的运行参数满足预设的第二功率曲线切出条件时，调整所述风力发电机的输出功率，以使所述风力发电机跟踪所述第一功率曲线运行；
所述当所述风力发电机的运行参数满足预设的第一功率曲线切出条件时，根据预设的第二功率曲线，调整所述风力发电机的输出功率，包括：
当检测到所述风力发电机的运行参数的参数值增大至预设的第一参数阈值时，按照预设的第一电流爬升速度调整所述风力发电机的输出电流；
当所述风力发电机的参数符合所述第二功率曲线、且所述风力发电机的转速的波动程度小于预设的第一波动阈值时，根据所述第二功率曲线，调整所述风力发电机的输出功率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述风力发电机的运行参数包括风速、所述风力发电机的输出电流或电压，以及所述风力发电机的转速中的一种或几种组合。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当所述风力发电机的运行参数满足预设的第二功率曲线切出条件时，调整所述风力发电机的输出功率，包括：
当检测到所述风力发电机的运行参数的参数值降低至预设的第二参数阈值时，按照预设的第二电流爬升速度调整所述风力发电机的输出电流；
当所述风力发电机的参数符合所述第一功率曲线、且所述风力发电机的转速的波动程度小于预设的第二波动阈值时，根据所述第一功率曲线，调整所述风力发电机的输出功率。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述风力发电机的运行参数的参数值达到预设的制动参数阈值时，制动所述风力发电机。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述风力发电机的运行参数的参数值达到预设的恢复参数阈值时，根据所述第一功率曲线，调整所述风力发电机的输出功率，以使所述风力发电机跟踪所述第一功率曲线运行。
6.一种大风下持续发电的风力发电控制装置，其特征在于，应用于风力发电系统中的控制部件，所述风力发电系统还包括风力发电机，所述装置包括：
第一调整模块，用于当所述风力发电机的运行参数满足预设的正常运行条件时，根据预设的第一功率曲线，调整所述风力发电机的输出功率，以使所述风力发电机跟踪所述第一功率曲线运行；
第二调整模块，用于在所述风力发电机跟踪所述第一功率曲线运行的状态下，当所述风力发电机的运行参数满足预设的第一功率曲线切出条件时，根据预设的第二功率曲线，调整所述风力发电机的输出功率，以使所述风力发电机跟踪所述第二功率曲线运行，所述第二功率曲线是用于在风速超出预设的风速上限值时，调整所述风力发电机的转速的功率曲线，以使风速超出预设的风速上限值时，所述风力发电机的转速小于预设的安全转速上限值；
第三调整模块，用于在所述风力发电机跟踪所述第二功率曲线运行的状态下，当所述风力发电机的运行参数满足预设的第二功率曲线切出条件时，调整所述风力发电机的输出功率，以使所述风力发电机跟踪所述第一功率曲线运行；
所述第二调整模块，包括：
第一调整单元，用于当检测到所述风力发电机的运行参数的参数值增大至预设的第一参数阈值时，按照预设的第一电流爬升速度调整所述风力发电机的输出电流；
第二调整单元，用于当所述风力发电机的参数符合所述第二功率曲线、且所述风力发电机的转速的波动程度小于预设的第一波动阈值时，根据所述第二功率曲线，调整所述风力发电机的输出功率。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述风力发电机的运行参数包括风速、所述风力发电机的输出电流或电压，以及所述风力发电机的转速中的一种或几种组合。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第三调整模块，包括：
第三调整单元，用于当检测到所述风力发电机的运行参数的参数值降低至预设的第二参数阈值时，按照预设的第二电流爬升速度调整所述风力发电机的输出电流；
第四调整单元，用于当所述风力发电机的参数符合所述第一功率曲线、且所述风力发电机的转速的波动程度小于预设的第二波动阈值时，根据所述第一功率曲线，调整所述风力发电机的输出功率。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
制动模块，用于当所述风力发电机的运行参数的参数值达到预设的制动参数阈值时，制动所述风力发电机。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
恢复模块，用于当所述风力发电机的运行参数的参数值达到预设的恢复参数阈值时，根据所述第一功率曲线，调整所述风力发电机的输出功率，以使所述风力发电机跟踪所述第一功率曲线运行。
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