CN111852762A - 基于串级结构的风力发电机组控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种基于串级结构的风力发电机组控制系统及其控制方法。所述系统可以包括控制回路和执行机构。其中，控制回路可以包括第一控制器、第二控制器以及处理器，第一控制器与第二控制器分别与所述处理器连接，其中，第一控制器从所述处理器接收第一输入数据并向所述处理器发送第一输出数据，并且第二控制器从所述处理器接收第二输入数据并发送控制信号。执行机构可以包括变桨执行机构或变流器，与控制回路连接，从第二控制器接收所述控制信号，并且根据接收到的控制信号来执行相应的动作。

Description

基于串级结构的风力发电机组控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，更具体地讲，涉及一种基于串级结构的风力发电机组控制系统及其控制方法。

背景技术

随着风电市场的竞争日渐白热化，风力发电机组的设计逐渐向着大叶轮、高塔架进行发展。风力发电机组在运行期间的载荷水平是决定机组成本的最重要因素之一。随着风电市场中主流风力发电机组叶轮面的不断增大，在到达额定风速以后，各主机厂商均采用变桨控制策略以降低风力发电机组在额定风速及以上的载荷水平。目前，变桨控制模块的实现通常是依据转速偏差，通过稳定转速的方式来控制桨距角的变化。一般的基础变桨控制结构如图1所示，根据转速设定值w_ref与转速测量值w_m之间的转速偏差w_err，利用PID控制器来获得给定变桨位置pa_demand，使得变桨执行机构按照给定变桨位置执行变桨控制。由此可见，一般的变桨控制方法通常只采用转速信号作为输入，以稳定转速的方式实现变桨控制。然而，一般的变桨控制方法不能将风力发电机组在实际运行过程中的载荷变化、塔架振动等其他信号作为主动控制输入，只能采取被动响应，这样通常会导致落后两个相位。对这些信号的响应不及时往往会导致载荷升高及机组振动过大等问题，间接地提高了单机成本，降低机组的安全性能。此外，风力发电机组的扭矩控制系统中的控制回路结构与图1相似，区别仅在于执行机构为变流器。相应地，扭矩控制系统也会遇到上述问题。

由于塔架的升高与叶轮的增大，整机频率以及阻尼将会越来越低，因此机头、机舱以及塔架的摆动成为风力发电机组安全运行的一个隐患。目前，通常采用塔架加阻的方法来抑制机舱及塔架振动，即测量机舱加速度信号，通过给定增益的方式补偿额外的变桨速率抑制振动。现有的塔架加阻功能的基本控制结构如图2所示，机舱加速度通过增益控制来获得额外变桨位置，通过结合额外变桨位置和根据转速偏差获得的给定变桨位置pa_deamnd来获得最终变桨位置，这样，变桨执行机构按照最终变桨位置执行变桨控制。然而，这样的变桨控制回路只能实现单一转速信号输入，而塔架加阻功能采用在闭环控制之外，这样会导致补偿的变桨位置(或变桨速率)附加在闭环控制之外不利于机组的稳定性分析及确定性分析，并且机组运行过程中加速度相位不稳定，简单的增益控制通常不能获得很好的控制效果，有时甚至会起到反作用，此外，机舱加速度信号中的干扰信号必须要通过大量的滤波器进行处理，往往会损失一定的系统稳定裕度。此外，风力发电机组的扭矩控制系统有时也会采用这样的方式来增加输入信号。

目前，增加输入信号的控制方法一般引入串级控制。传统的串级PID控制结构如图3所示，其中，G_c1、G_c2、G_p1、G_p2、r₁、r₂、y₁、y₂分别为外环回路控制器(PID控制器或简化的PID控制器)、内环回路控制器、外环执行机构(被控对象)、内环执行机构、外环设定值、内环设定值、外环系统输出以及外环系统输出，d₁、d₂分别为控制系统的一次干扰和二次干扰，也可称之为外扰和内扰(其中，进入外环回路的干扰称为一次干扰，进入内环回路的干扰称为二次干扰)。从图3可以看出，传统的串级控制系统通常需要两个及以上的执行机构来实现，然而，对于风力发电机组的变桨控制系统或扭矩控制系统而言，只存在单一执行机构(即变桨电机或变流器)，因此无法直接在风力发电机组的变桨控制回路或扭矩控制回路中应用传统的串级控制结构。

发明内容

本发明的示例性实施例提供了一种基于串级结构的风力发电机组控制系统及其控制方法，至少解决上述技术问题和上文未提及的其它技术问题，并且提供下述的有益效果。

本发明的一方面在于提供一种基于串级结构的风力发电机组控制系统，所述系统可以包括控制回路和执行机构。其中，控制回路可以包括第一控制器、第二控制器以及处理器，第一控制器与第二控制器分别与所述处理器连接，第一控制器从所述处理器接收第一输入数据并向所述处理器发送第一输出数据，并且第二控制器从所述处理器接收第二输入数据并发送控制信号。执行机构可以包括变桨执行机构或变流器，并且与控制回路连接，从第二控制器接收所述控制信号，并且根据接收到的控制信号来执行相应的动作。

所述处理器与第一测量元件和第二测量元件连接，并且从第一测量元件接收第一测量值并从第二测量元件接收第二测量值。

第一输入数据可以是由所述处理器基于接收到的特定设置值和第一测量值计算出的，第二输入数据可以是由所述处理器基于接收到的第一输出数据和第二测量值计算出的，其中，第一输出数据可以是由第一控制器基于接收到的第一输入数据计算出的，并且所述控制信号是由第二控制器基于接收到的第二输入数据计算出的。

在第一测量元件为转速传感器的情况下，所述特定设置值为转速设定值，所述处理器可以根据感测到的转速和转速设定值来计算转速偏差，并且第一控制器可以根据转速偏差来计算第一输出数据。

在第二测量元件为加速度传感器的情况下，第一输出数据为机舱加速度设定值，所述处理器可以根据感测到的机舱加速度和机舱加速度设定值来计算加速度偏差，并且第二控制器可以根据加速度偏差来计算变桨位置或变桨速率，或者

在第二测量元件为载荷传感器的情况下，第一输出数据为塔架底部载荷设定值，所述处理器可以根据感测到的塔架底部载荷和塔架底部载荷设定值来计算载荷偏差，并且第二控制器可以根据载荷偏差来计算变桨位置或变桨速率。

在第二测量元件为位移传感器的情况下，第一输出数据为机舱位移设定值，所述处理器可以根据感测到的机舱位移和机舱位移设定值来计算位移偏差，并且第二控制器可以根据位移偏差来计算变桨位置或变桨速率。

在第二测量元件为扭矩传感器的情况下，第一输出数据为扭矩设定值，所述处理器可以根据感测到的扭矩和扭矩设定值来计算扭矩偏差，并且第二控制器可以根据扭矩偏差来计算扭矩改变值。

第一控制器和第二控制器分别是比例积分微分控制器、比例控制器、比例积分控制器和比例微分控制器中的一种。

本发明的另一方面在于提供一种用于控制基于串级结构的风力发电机组控制系统的方法，其中，所述基于串级结构的风力发电机组控制系统可以包括控制回路和执行机构，其中，控制回路可以包括第一控制器、第二控制器以及处理器，所述方法可以包括：由第一控制器从所述处理器接收第一输入数据并向所述处理器发送第一输出数据；由第二控制器从所述处理器接收第二输入数据并发送控制信号；以及由执行机构从第二控制器接收所述控制信号，并且根据接收到的控制信号来执行相应的动作。

本发明的一方面在于提供一种计算机可读存储介质，存储有程序，其特征在于，所述程序可包括用于执行以上所述的用于控制基于串级结构的风力发电机组控制系统的指令。

本发明的一方面在于提供一种计算机，包括存储有计算机程序的可读介质，其特征在于，所述计算机程序包括用于执行以上所述的用于控制基于串级结构的风力发电机组控制系统的指令。

基于以上描述的基于串级结构的风力发电机组控制系统及其控制方法，将传统的串级控制结构中的两个执行机构改变为单个执行机构，并将改进后的串级控制结构与风机控制器结合，以解决控制信号易受干扰、延迟等技术问题。

附图说明

下面，将结合附图进行本发明的详细描述，本发明的上述特征和其他目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：

图1是现有的单级控制结构的示图；

图2是现有的增加塔架加阻功能的控制结构的示图；

图3是现有的串级控制结构的示图；

图4是根据本公开的示例性实施例的基于串级结构的风力发电机组控制系统的示图；

图5是根据本公开的示例性实施例的用于控制基于串级结构的风力发电机组控制系统的方法的流程图。

具体实施方式

现将详细参照本发明的示例性实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中，相同的标号始终指示相同的部件。以下将通过参照附图来说明所述实施例，以便于解释本发明。

在本公开中，包括诸如“第一”、“第二”等序数的术语可以被用于描述各种元素，但是这些元素不应被理解为仅限于这些术语。这些术语仅被用于将一个元素与其他元素区分开来。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元素可以被称为第二元素，反之亦然。

图4是根据本公开的示例性实施例的基于串级结构的风力发电机组控制系统的示图。

参照图4，根据本公开的示例性实施例的基于串级结构的风力发电机组控制系统40可以包括控制回路400和执行机构404。其中，控制回路400可以包括第一控制器401、第二控制器402以及处理器403，第一控制器401与第二控制器402分别与处理器403连接。其中，第一控制器401从处理器403接收第一输入数据并向处理器403发送第一输出数据，并且第二控制器402从处理器403接收第二输入数据并向执行机构404发送控制信号。执行机构404可以与控制回路400中的第二控制器402连接，并且从控制回路400中的第二控制器402接收控制信号并根据接收到的控制信号来执行相应的动作。

在变桨控制系统中，执行机构404可以是变桨执行机构。在扭矩控制系统中，执行机构404可以是变流器。也就是说，执行机构404根据所应用的不同系统而不同。然而，本公开不限于将本公开的串级结构应用于变桨控制系统或扭矩控制系统中，本公开的串级结构可适用于仅包括单个执行机构的任何控制系统中。

第一控制器401可以是比例积分微分(PID)控制器、比例(P)控制器、比例积分(PI)控制器和比例微分(PD)控制器中的一种。

第二控制器402可以是PID控制器、P控制器、PI控制器和PD控制器中的一种。

以本公开的基于串级结构的变桨控制系统为例，此时，执行机构404为变桨执行机构。处理器403与第一测量元件405和第二测量元件406连接，并且从第一测量元件405接收第一测量信号并从第二测量元件406接收第二测量信号。这里，第一测量元件和第二测量元件为风力发电机组上已安装的相应测量元件，或者是根据测量需求而安装在风里发电机组相应部件上的测量元件(例如，相应的传感器)，以从风力发电机组的相应部件获取该部件的实时测量值。

处理器403可以根据接收到的特定设置值和第一测量信号计算并输出第一输入数据并将第一输入数据发送到第一控制器401。第一控制器401可以根据接收到的第一输入数据计算第一输出数据并将第一输出数据发送到处理器403。处理器403可以根据接收的第一输出数据和第二测量信号计算第二输入数据并将第二输入数据发送到第二控制器402。第二控制器402可以根据接收到的第二输入数据计算控制信号，并将控制信号发送到变桨执行机构。

应注意的是，计算第一输入数据和第二输入数据的操作可以由两个处理器来完成或者仅由一个处理器来完成，也就是说，处理器403可以是同一处理器，或者可以是两个不同的处理器。

在第一测量元件405为转速传感器的情况下，特定设置值为转速设定值，处理器403可以根据感测到的转速和转速设定值来计算转速偏差(即第一输入数据)，并且第一控制器401可以根据转速偏差来计算第一输出数据。

作为示例，假设第一控制器401和第二控制器402均为PID控制器。在转速传感器获取风力发电机组第n周期的转速测量值之后，将转速测量值发送到处理器403，处理器403将第n周期的转速设定值与接收的第n周期的转速测量值进行比较(例如，相减)，以获得转速偏差作为第一控制器401的输入(即第一输入数据)。

第一控制器401根据转速偏差，结合所需的输入、输出参数以及控制参数使用等式(1)来计算第n+1周期所需的第一输出数据：

dy_n+1＝num1*w_err_n+num2*w_err_n-1+num3*w_err_n-2+den*dy_n(1)

其中，dy_n+1为第n+1周期的第一控制器401的输出，dy_n为第n周期的第一控制器401的输出，w_err_n为第n周期的转速偏差，w_err_n-1为第n-1周期的转速偏差，w_err_n-2为第n-2周期的转速偏差，num1、num2、num3以及den为第一控制器401的控制参数。

已知风力发电机组使用离散PID控制系统，Kp、Ki、Kd、Td为PID控制参数，dt为控制系统步长，令f＝dt+2Td，则num1＝Ki*dt/2+Kp+2Kd/f，num2＝(Ki*dt^2–4*(Kd+Kp*Td))/f，num3＝((Ki*dt/2–Kp)*(dt–2Td)+2Kd)/f以及den＝(2*Td–dt)/f。这里，根据第一控制器401的类型来选择性地使用Kp、Ki、Kd、Td这些控制参数。

根据本公开，可以使用等式(1)来计算针对不同第二测量元件406的理论设定值(即第一输出数据)。例如，在第二测量元件406为加速度传感器的情况下，第一输出数据为机舱加速度设定值，此时，使用等式(1)计算出的第一输出数据为机舱加速度设定值，即理论机舱加速度。在第二测量元件406为载荷传感器的情况下，第一输出数据为塔架底部载荷设定值，即理论机舱加速度。在第二测量元件406为位移传感器的情况下，第一输出数据为机舱位移设定值，即理论机舱位移设定值。然而，本公开不限于此，可以使用等式(1)来计算针对不同的第二测量元件的理论值，即由第一控制器计算并输出的值。

在第二测量元件406为加速度传感器的情况下，第一输出数据为机舱加速度设定值，此时，处理器403可以根据感测到的机舱加速度和机舱加速度设定值来计算加速度偏差(即第二输入数据)，并且第二控制器402可以根据加速度偏差来计算变桨位置或变桨速率(即控制信号)。具体地，加速度传感器获取风力发电机组的第n+1周期的机舱加速度测量值na_m，并将机舱加速度测量值na_m发送到处理器403，处理器403将第n+1周期的理论机舱加速度(即第n+1周期的第二设定值)与第n+1周期的机舱加速度测量值na_m相比较，以获得加速度偏差na_err，作为第二控制器402的输入，即第二输入数据。

第二控制器402根据加速度偏差，结合所需的输入、输出参数以及控制参数，使用等式(2)来计算第n+2周期所需的最终变桨位置：

dy_n+2＝num1*na_err_n+1+num2*na_err_n+num3*na_err_n-1+den*dy_n+1(2)

其中，dy_n+2为最终变桨位置，即第n+2周期的第二控制器402的输出，dy_n+1为第n+1周期的第二控制器402的输出，na_err_n+1为第n+1周期的第二控制器402的机舱加速度偏差，na_err_n为第n周期的第二控制器402的机舱加速度偏差，na_err_n-1为第n-1周期的第二控制器402的机舱加速度偏差。

已知风力发电机组使用离散PID控制系统，Kp、Ki、Kd、Td为PID控制参数，dt为控制系统步长，令f＝dt+2Td，则num1＝Ki*dt/2+Kp+2Kd/f，num2＝(Ki*dt^2–4*(Kd+Kp*Td))/f，num3＝((Ki*dt/2–Kp)*(dt–2Td)+2Kd)/f以及den＝(2*Td–dt)/f。这里，根据第二控制器402的类型来选择性地使用Kp、Ki、Kd、Td这些控制参数。

在获得最终变桨位置后，变桨执行机构根据获得的变桨位置来执行变桨动作，或者可以将变桨机构转换成变桨速率来执行变桨动作。

根据本公开的实施例，增加基于机舱加速度信号副控制回路，形成串级闭环控制，能够有效地避免非线性附加变桨速率所导致的系统稳定性缺失以及不确定性。同时机舱加速度信号作为串级控制的内环信号进行输入，能够减少测量等过程中的干扰信号的影响，从而提高信号质量。同时也减少滤波器设置，保证系统稳定性不损失。闭环PID控制的机舱加速度-变桨反馈能够实时的调整相位，确保振动反馈始终有效，提高机组安全性。

在第二测量元件406为载荷传感器的情况下，第一输出数据为塔架底部载荷设定值，处理器403可以根据感测到的塔架底部载荷和塔架底部载荷设定值来计算载荷偏差(即第二输入数据)，并且第二控制器402可以根据载荷偏差来计算变桨位置或变桨速率(即控制信号)。使用载荷偏差计算变桨位置/变桨速率的过程与使用加速度偏差计算变桨位置/变桨速率的过程相似，这里不再进行赘述。

根据本公开的实施例，增加基于塔底载荷信号副控制回路，形成串级闭环控制，能有效地消除变桨动作与塔架载荷之间的相位差，使得变桨动作能够及时地响应载荷的变化，消除载荷延迟响应，从而有效降低塔筒底部的极限载荷与疲劳载荷。

在第二测量元件406为位移传感器的情况下，第一输出数据为机舱位移设定值，处理器403可以根据感测到的机舱位移和机舱位移设定值来计算位移偏差(即第二输入数据)，并且第二控制器402可以根据位移偏差来计算变桨位置或变桨速率(即控制信号)。使用载荷偏差计算变桨位置/变桨速率的过程与使用加速度偏差计算变桨位置/变桨速率的过程相似，这里不再进行赘述。

根据本公开的实施例，增加基于机舱位移信号副控制回路，形成串级闭环控制，能有效地消除变桨动作与机舱位移之间的相位差，通过桨距角的变化稳定机舱位置，降低机舱位移幅值，降低塔架一阶及二阶变形，在间接地降低塔筒载荷的同时，能够有效地减小机头摆动，保证风力发电机组安全运行。

本公开对一般变桨控制回路及塔架加阻功能模块进行修改，在闭环内实现了机舱加速度、塔底载荷及机舱位移等信号辅助转速信号进行控制。副控制回路的增加可以有效地消除机舱加速度、塔底载荷及机舱位移等信号以及变桨信号测量及传递过程中的干扰(偏差)，提高控制信号质量以及变桨控制精度。

此外，以本公开的基于串级结构的扭矩控制系统为例，此时，执行机构404为扭矩执行机构，第一测量元件405为转速传感器，第二测量元件406为扭矩传感器。假设第一控制器401和第二控制器402均为PID控制器，在转速传感器获取风力发电机组第n周期的转速测量值之后，将转速测量值发送到处理器403，处理器403将第n周期的转速设定值与接收的第n周期的转速测量值进行比较，以获得转速偏差作为第一控制器401的输入，即第一输入数据。

第一控制器401根据转速偏差，结合所需的输入、输出参数以及控制参数使用等式(1)来计算第n+1周期所需的第一输出数据，即扭矩设定值。处理器403可以根据感测到的扭矩和扭矩设定值来计算扭矩偏差(即第二输入数据)，并且第二控制器402可以使用等式(2)根据扭矩偏差来计算扭矩改变值(即控制信号)。这里不再对其过程进行详细描述。

图5是根据本公开的示例性实施例的用于控制基于串级结构的风力发电机组控制系统的方法的流程图。

参照图5，在步骤S501，由处理器403根据接收到的特定设置值和第一测量值来计算第一输入数据并将第一输入数据发送到第一控制器401。具体地，处理器403从第一测量元件405接收第一测量值并从例如风力发电机组的主机控制器接收特定设置值，将特定设置值与第一测量值进行比较(例如，相减)。例如，处理器403将第n周期的转速设定值(即特定设置值)与接收的第n周期的转速测量值进行比较，以获得转速偏差作为第一控制器401的输入(即第一输入数据)。

在步骤S502，由第一控制器401从处理器403接收第一输入数据并根据第一输入数据计算第一输出数据，并向处理器403发送第一输出数据。具体地，第一控制器401根据转速偏差(即第一输入数据)，结合所需的输入、输出参数以及控制参数使用等式(1)来计算第一输出数据。这里，应注意的是，可以使用等式(1)来计算针对不同第二测量元件406的理论设定值(即第一输出数据)。例如，在第二测量元件406为加速度传感器的情况下，第一输出数据为机舱加速度设定值，此时，使用等式(1)计算出的第一输出数据为机舱加速度设定值，即理论机舱加速度。在第二测量元件406为载荷传感器的情况下，第一输出数据为塔架底部载荷设定值，即理论机舱加速度。在第二测量元件406为位移传感器的情况下，第一输出数据为机舱位移设定值，即理论机舱位移设定值。然而，本公开不限于此，可以使用等式(1)来计算针对不同的第二测量元件的相应理论值，即由第一控制器计算并输出的值。

在步骤S503，由处理器403根据接收到的第一输出数据和第二测量值来计算第二输入数据并将第二输入数据发送到第二控制器402。具体地，处理器403从第二测量元件406接收第二测量值并从第一控制器401接收第一输出数据，将第一输出数据与第二测量值进行比较(例如，相减)来获得第二输入数据。例如，在第二测量元件406为载荷传感器的情况下，第一输出数据为塔架底部载荷设定值，此时，处理器403可以根据感测到的塔架底部载荷和塔架底部载荷设定值来计算载荷偏差(即第二输入数据)，并将载荷偏差发送到第二控制器402。

在步骤S504，由第二控制器402从处理器403接收第二输入数据并根据第二输入数据计算控制信号，并向执行机构发送控制信号。例如，在第二测量元件为位移传感器的情况下，第一输出数据为机舱位移设定值，第二输入数据为位移偏差，第二控制器402根据位移偏差，结合所需的输入、输出参数以及控制参数，使用等式(2)来计算控制信号。

在步骤S505，由执行机构从第二控制器接收控制信号，并且根据接收到的控制信号来执行相应的动作。如果在变桨控制系统中，则执行机构为变桨执行机构，由第二控制器402计算出的控制信号为变桨位置或变桨速率，变桨执行机构根据接收到的变桨位置或变桨速率来执行变桨操作。如果在扭矩控制系统中，则执行机构为变流器，由第二控制器402计算出的控制信号为扭矩改变值，变流器根据接收到的扭矩改变值来执行相应操作。

根据本发明公开的示例实施例的用于控制基于串级结构的风力发电机组控制系统的方法可被实现为计算机可读记录介质上的计算机可读指令，或者可通过传输介质被发送。计算机可读记录介质是可存储此后可由计算机系统读取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(ROM)、随机存取存储器(RAM)、光盘(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、磁带、软盘、光学数据存储装置，但不限于此。传输介质可包括通过网络或各种类型的通信信道发送的载波。计算机可读记录介质也可分布于连接网络的计算机系统，从而计算机可读指令以分布方式被存储和执行。

根据本公开的的实施例，在不增加执行机构的前提下，在串级控制逻辑的基础上增加第二信号(例如，机舱加速度、塔底载荷、机舱位移或者扭矩)作为输入进行辅助控制，提高了系统各个方面的响应表现，例如，有效地减少了控制过程中的信号干扰，及时进行反馈以减少执行机构的延迟时间，提高了机组的安全性等。

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 (18)

1.一种基于串级结构的风力发电机组控制系统，其特征在于，所述系统包括：

控制回路，包括第一控制器、第二控制器以及处理器，第一控制器与第二控制器分别与所述处理器连接，其中，第一控制器从所述处理器接收第一输入数据并向所述处理器发送第一输出数据，并且第二控制器从所述处理器接收第二输入数据并发送控制信号；以及

执行机构，与控制回路连接，从第二控制器接收所述控制信号，并且根据接收到的控制信号来执行相应的动作。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述处理器与第一测量元件和第二测量元件连接，并且从第一测量元件接收第一测量值并从第二测量元件接收第二测量值。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，第一输入数据是由所述处理器基于接收到的特定设置值和第一测量值计算出的，第二输入数据是由所述处理器基于接收到的第一输出数据和第二测量值计算出的，

其中，第一输出数据是由第一控制器基于接收到的第一输入数据计算出的，并且所述控制信号是由第二控制器基于接收到的第二输入数据计算出的。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述执行机构包括变桨执行机构或变流器。

5.如权利要求2所述的系统，其特征在于，第一测量元件为转速传感器，所述特定设置值为转速设定值，其中，所述处理器根据感测到的转速和转速设定值来计算转速偏差，并且第一控制器根据转速偏差来计算第一输出数据。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，如果第二测量元件为加速度传感器，则第一输出数据为机舱加速度设定值，其中，所述处理器根据感测到的机舱加速度和机舱加速度设定值来计算加速度偏差，并且第二控制器根据加速度偏差来计算变桨位置或变桨速率，或者

如果第二测量元件为载荷传感器，则第一输出数据为塔架底部载荷设定值，其中，所述处理器根据感测到的塔架底部载荷和塔架底部载荷设定值来计算载荷偏差，并且第二控制器根据载荷偏差来计算变桨位置或变桨速率，或者

如果第二测量元件为位移传感器，则第一输出数据为机舱位移设定值，其中，所述处理器根据感测到的机舱位移和机舱位移设定值来计算位移偏差，并且第二控制器根据位移偏差来计算变桨位置或变桨速率。

7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，如果第二测量元件为扭矩传感器，则第一输出数据为扭矩设定值，

其中，所述处理器根据感测到的扭矩和扭矩设定值来计算扭矩偏差，并且第二控制器根据扭矩偏差来计算扭矩改变值。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，第一控制器和第二控制器分别是比例积分微分控制器、比例控制器、比例积分控制器和比例微分控制器中的一种。

9.一种用于控制基于串级结构的风力发电机组控制系统的方法，其特征在于，所述基于串级结构的风力发电机组控制系统包括控制回路和执行机构，其中，控制回路包括第一控制器、第二控制器以及处理器，所述方法包括：

由第一控制器从所述处理器接收第一输入数据并向所述处理器发送第一输出数据；

由第二控制器从所述处理器接收第二输入数据并发送控制信号；以及

由执行机构从第二控制器接收所述控制信号，并且根据接收到的控制信号来执行相应的动作。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述处理器从第一测量元件接收第一测量值并且从第二测量元件接收第二测量值。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，第一输入数据是由所述处理器基于接收到的特定设置值和第一测量值计算出的，第二输入数据是由所述处理器基于接收到的第一输出数据和第二测量值计算出的，

其中，第一输出数据是由第一控制器基于接收到的第一输入数据计算出的，并且所述控制信号是由第二控制器基于接收到的第二输入数据计算出的。

12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述执行机构包括变桨执行机构或变流器。

13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，第一测量元件为转速传感器，所述特定设置值为转速设定值，其中，由所述处理器根据感测到的转速和转速设定值来计算转速偏差，并且由第一控制器根据转速偏差来计算第一输出数据。

14.如权利要求5所述的方法，其特征在于，如果第二测量元件为加速度传感器，则第一输出数据为机舱加速度设定值，其中，由所述处理器根据感测到的机舱加速度和机舱加速度设定值来计算加速度偏差，并且由第二控制器根据加速度偏差来计算变桨位置或变桨速率，或者

如果第二测量元件为载荷传感器，则第一输出数据为塔架底部载荷设定值，其中，由所述处理器根据感测到的塔架底部载荷和塔架底部载荷设定值来计算载荷偏差，并且由第二控制器根据载荷偏差来计算变桨位置或变桨速率，或者

如果第二测量元件为位移传感器，则第一输出数据为机舱位移设定值，其中，由所述处理器根据感测到的机舱位移和机舱位移设定值来计算位移偏差，并且由第二控制器根据位移偏差来计算变桨位置或变桨速率。

15.如权利要求5所述的方法，其特征在于，如果第二测量元件为扭矩传感器，则第一输出数据为扭矩设定值，

其中，由所述处理器根据感测到的扭矩和扭矩设定值来计算扭矩偏差，并且由第二控制器根据扭矩偏差来计算扭矩改变值。

16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一控制器和第二控制器分别是比例积分微分控制器、比例控制器、比例积分控制器和比例微分控制器中的一种。

17.一种计算机可读存储介质，存储有程序，其特征在于，所述程序包括用于执行如权利要求9所述方法的指令。

18.一种计算机，包括存储有计算机程序的可读介质，其特征在于，所述计算机程序包括用于执行如权利要求9所述方法的指令。

Images