CN114251224A - 变桨驱动器执行的变速率收桨控制方法及其装置 - Google Patents

Abstract

公开了变桨驱动器执行的变速率收桨控制方法及其装置。所述变速率收桨控制方法包括：从变桨控制器接收并存储停机规程数据；检测风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态；响应于检测到风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态出现异常，基于存储的停机规程数据驱动变桨电机进行变速率收桨。

Description

变桨驱动器执行的变速率收桨控制方法及其装置

技术领域

本公开总体说来涉及风力发电技术领域，更具体地讲，涉及风力发电机组的变桨驱动器执行的变速率收桨控制方法以及用于变桨驱动器执行变速率收桨控制的装置。

背景技术

随着风力发电机组规模的逐渐扩大和机组安全保护的日趋完善，风力发电机组的运行的发电性能，即提高风力发电机组的发电量和可利用率，受到了越来越多的重视。另一方面，在追求发电效益的同时，又要严格保证风力发电机组的安全性。

在风力发电机组中，变桨系统的一个主要功能是担当机组的气动刹车系统功能。电动变桨系统通过多种检测和控制手段、多重冗余设计保证风力发电机组安全稳定运行。任何故障引起的停机都会使叶片顺桨到90度位置。由此可见，变桨系统对机组的稳定性、安全性，都起着至关重要的作用，尤其作为空气动力刹车，要求变桨系统必须具备很高的可靠和安全性。

目前，兆瓦级风力发电机组在紧急停机时，通常会采取直接断开变频器并迅速收桨的停机方式，但此停机方式会导致叶片根部以及塔筒底部承受巨大的载荷冲击，在DNV/GL规范的DLC1.5、DLC1.6工况中叶根挥舞方向弯矩、塔筒前后方向弯矩经常出现极限载荷。

降低风力发电机组载荷的方法之一是变速率收桨，变速率收桨的主要作用是：故障发生时刻，采用紧急收桨，以减小正向的载荷；在第二角度阶段，采用慢速收桨，以减小负向载荷；更大地保证风力发电机组在紧急停机过程中的安全性能；减小由于风况和风力发电机组的共振频率对风力发电机组造成的冲击；降低塔筒的生产成本。

目前，风力发电机组实现变速率收桨的主要方法有两种。第一种方法由风力发电机组的主控制器进行变速率收桨控制。此方法的缺点在于，变桨系统为保护整机安全，都设置有自主顺桨功能，也就是在变桨系统自身检测到故障后，变桨控制器会优先于主控制器的命令，执行收桨动作；而由主控制进行变速率收桨的控制方法，只能适用于变桨系统无故障的情况，不适用于变桨系统触发故障时的情况。第二种方法是主控制器将停机参数(停机规程数据)传输给变桨控制器。对于无独立安全链接口的变桨驱动器，此方法可以实现，但不足之处在于，由于变桨系统安全等级高，驱动器设计需要由独立的安全链接口，在检测硬件安全链断开后，变桨驱动器独立收桨，无法执行变桨控制器的停机规程。

发明内容

因此，本公开的实施例提供一种变桨驱动器执行的变速率收桨控制方法以及一种用于变桨驱动器执行变速率收桨控制的装置，以在风力发电机组的主控制器和/或变桨控制器异常时由变桨驱动器自主执行变速率收桨。

在一个总的方面，提供一种变桨驱动器执行的变速率收桨控制方法，包括：从变桨控制器接收并存储停机规程数据；检测风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态；响应于检测到风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态出现异常，基于存储的停机规程数据驱动变桨电机进行变速率收桨。

可选地，从变桨控制器接收并存储停机规程数据的步骤包括：从变桨控制器接收停机规程数据；对接收的停机规程数据执行检查，并且响应于检查通过而存储接收的停机规程数据。

可选地，对接收的停机规程数据执行检查，并且响应于检查通过而存储接收的停机规程数据的步骤包括：响应于检测到接收的停机规程数据无异常，将接收的停机规程数据存储在变桨驱动器内部的存储保持区中；响应于检测到变桨驱动器与变桨控制器之间的通信无异常，将存储的停机规程数据回传给变桨控制器；响应于从变桨控制器接收到停机规程数据保存命令，激活变桨驱动器的变速率收桨控制功能，其中，所述停机规程数据保存命令用于指示变桨控制器对回传的停机规程数据执行校验成功。

可选地，检测风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态的步骤包括：响应于变桨驱动器的变速率收桨控制功能被激活，检测风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态。

可选地，存储停机规程数据的步骤包括：将接收的停机规程数据存储在变桨驱动器内部的存储保持区中。

可选地，检测风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态的步骤包括：检测硬件安全链是否断开；和/或检测变桨驱动器与变桨控制器之间的数据通信和心跳信号是否出现异常。

可选地，响应于检测到硬件安全链断开，和/或响应于检测到变桨驱动器与变桨控制器之间的数据通信和心跳信号中的至少一个出现异常，确定风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态出现异常。

可选地，基于存储的停机规程数据驱动变桨电机进行变速率收桨的步骤包括：基于存储的停机规程数据，以及在检测到风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态出现异常时获取的叶片角度值，驱动变桨电机进行变速率收桨。

可选地，停机规程数据限定连续的多个叶片角度范围以及每个叶片角度范围的变桨速率，基于存储的停机规程数据驱动变桨电机进行变速率收桨的步骤包括：根据当前叶片角度所属的叶片角度范围的变桨速率，驱动变桨电机进行收桨。

可选地，基于存储的停机规程数据驱动变桨电机进行变速率收桨的步骤还包括：将获取的叶片角度值作为第一叶片角度值，并确定第一叶片角度值所属的叶片角度范围以及所属的叶片角度范围的变桨速率；根据确定的变桨速率驱动变桨电机进行收桨，并从第一叶片角度值开始进行叶片角度值累加；确定累加的叶片角度值是否达到多个叶片角度范围之间的切换角度值或停机角度值；当累加的叶片角度值达到切换角度值时，将累加的叶片角度值作为第一叶片角度值，并返回确定第一叶片角度值所属的叶片角度范围以及所属的叶片角度范围的变桨速率的步骤；当累加的叶片角度值达到停机角度值时，停止驱动变桨电机运行。

在另一总的方面，提供一种用于变桨驱动器执行变速率收桨控制的装置，包括：接收与存储控制模块，被配置为从变桨控制器接收并存储停机规程数据；检测模块，被配置为检测风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态；驱动控制模块，被配置为响应于检测到风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态出现异常，基于存储的停机规程数据驱动变桨电机进行变速率收桨。

可选地，接收与存储控制模块被配置为：从变桨控制器接收停机规程数据；对接收的停机规程数据执行检查，并且响应于检查通过而存储接收的停机规程数据。

可选地，接收与存储控制模块被配置为：响应于检测到接收的停机规程数据无异常，将接收的停机规程数据存储在变桨驱动器内部的存储保持区中；响应于检测到变桨驱动器与变桨控制器之间的通信无异常，将存储的停机规程数据回传给变桨控制器；响应于从变桨控制器接收到停机规程数据保存命令，激活变桨驱动器的变速率收桨控制功能，其中，所述停机规程数据保存命令用于指示变桨控制器对回传的停机规程数据执行校验成功。

可选地，检测模块被配置为：响应于变桨驱动器的变速率收桨控制功能被激活，检测风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态。

可选地，接收与存储控制模块被配置为：将接收的停机规程数据存储在变桨驱动器内部的存储保持区中。

可选地，检测模块被配置为：检测硬件安全链是否断开；和/或检测变桨驱动器与变桨控制器之间的数据通信和心跳信号是否出现异常。

可选地，检测模块被配置为：响应于检测到硬件安全链断开，和/或响应于检测到变桨驱动器与变桨控制器之间的数据通信和心跳信号中的至少一个出现异常，确定风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态出现异常。

可选地，驱动控制模块被配置为：基于存储的停机规程数据，以及在检测到风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态出现异常时获取的叶片角度值，驱动变桨电机进行变速率收桨。

可选地，停机规程数据限定连续的多个叶片角度范围以及每个叶片角度范围的变桨速率，驱动控制模块被配置为：根据当前叶片角度所属的叶片角度范围的变桨速率，驱动变桨电机进行收桨。

可选地，驱动控制模块还被配置为：将获取的叶片角度值作为第一叶片角度值，并确定第一叶片角度值所属的叶片角度范围以及所属的叶片角度范围的变桨速率；根据确定的变桨速率驱动变桨电机进行收桨，并从第一叶片角度值开始进行叶片角度值累加；确定累加的叶片角度值是否达到多个叶片角度范围之间的切换角度值或停机角度值；当累加的叶片角度值达到切换角度值时，将累加的叶片角度值作为第一叶片角度值，并返回确定第一叶片角度值所属的叶片角度范围以及所属的叶片角度范围的变桨速率的操作；当累加的叶片角度值达到停机角度值时，停止驱动变桨电机运行。

在另一总的方面，提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的变速率收桨控制方法。

在另一总的方面，提供一种变桨驱动器，包括：处理器；和存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的变速率收桨控制方法。

根据本公开的实施例的变桨驱动器执行的变速率收桨控制方法以及用于变桨驱动器执行变速率收桨控制的装置，利用变桨控制器和变桨驱动器的通信功能，通过在变桨驱动器中存储停机规程数据，实现风力发电机组控制器(例如，主控制器、变桨控制器等)异常时的变速率收桨保护，从而保证在变桨控制器发生异常的情况下，仍能够正确执行变速率收桨，进而确保三个叶片的叶片角度的一致性。

此外，通过在变桨驱动器中存储停机规程数据，可以防止变桨控制器的停机规程数据丢失，一方面可保护风力发电机组的安全，一方面可在变桨控制器检测到停机规程数据异常之后及时补回停机规程数据，因此可以减少风力发电机组触发故障，提高风力发电机组的平均无故障工作时间(MTBF)指标。

此外，通过根据本公开的实施例的风力发电机组的变桨驱动器执行的变速率收桨控制方法以及用于变桨驱动器执行变速率收桨控制的装置，变桨系统可在不受整机控制下需要执行变速率收桨时，无需进行定制化的配置和开发，因此可降低全生命周期的产品管理成本和风险成本。

此外，根据本公开的实施例的风力发电机组的变桨驱动器执行的变速率收桨控制方法以及用于变桨驱动器执行变速率收桨控制的装置可以实现风机运维的自动化，即发生故障后，不需要人员重新下载变桨程序。

将在接下来的描述中部分阐述本公开总体构思另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本公开总体构思的实施而得知。

附图说明

通过下面结合示出实施例的附图进行的描述，本公开的实施例的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1是示出变速率收桨的概念的示图；

图2是示出根据本公开的实施例的风力发电机组的通信传输方法的概念的示图；

图3是根据本公开的实施例的变桨驱动器执行的变速率收桨控制方法的流程图；

图4是根据本公开的实施例的对接收的停机规程数据执行检查的方法的流程图；

图5是示出图3中的步骤S303的详细流程图；

图6是根据本公开的实施例的用于变桨驱动器执行变速率收桨控制的装置的框图；

图7是根据本公开的实施例的变桨驱动器的框图。

具体实施方式

提供下面的具体实施方式以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开之后，在此描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改和等同物将是清楚的。例如，在此描述的操作的顺序仅是示例，并且不限于在此阐述的那些顺序，而是除了必须以特定的顺序发生的操作之外，可如在理解本申请的公开之后将是清楚的那样被改变。此外，为了更加清楚和简明，本领域已知的特征的描述可被省略。

在此描述的特征可以以不同的形式来实现，而不应被解释为限于在此描述的示例。相反，已提供在此描述的示例，以仅示出实现在此描述的方法、设备和/或系统的许多可行方式中的一些可行方式，所述许多可行方式在理解本申请的公开之后将是清楚的。

如在此使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项中的任何一个以及任何两个或更多个的任何组合。

尽管在此可使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不应被这些术语所限制。相反，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分进行区分。因此，在不脱离示例的教导的情况下，在此描述的示例中所称的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分也可被称为第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。

在说明书中，当元件(诸如，层、区域或基底)被描述为“在”另一元件上、“连接到”或“结合到”另一元件时，该元件可直接“在”另一元件上、直接“连接到”或“结合到”另一元件，或者可存在介于其间的一个或多个其他元件。相反，当元件被描述为“直接在”另一元件上、“直接连接到”或“直接结合到”另一元件时，可不存在介于其间的其他元件。

在此使用的术语仅用于描述各种示例，并不将用于限制公开。除非上下文另外清楚地指示，否则单数形式也意在包括复数形式。术语“包含”、“包括”和“具有”说明存在叙述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。

除非另有定义，否则在此使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与由本公开所属领域的普通技术人员在理解本公开之后通常理解的含义相同的含义。除非在此明确地如此定义，否则术语(诸如，在通用词典中定义的术语)应被解释为具有与它们在相关领域的上下文和本公开中的含义一致的含义，并且不应被理想化或过于形式化地解释。

此外，在示例的描述中，当认为公知的相关结构或功能的详细描述将引起对本公开的模糊解释时，将省略这样的详细描述。

图1是示出变速率收桨的概念的示图。

变速率收桨是指风力发电机组发生特定故障时，在叶片从0度位置顺桨到90度位置的过程中，以叶片角度(桨距角)为临界值，执行不同的收桨速率，以减小风力发电机组载荷的控制策略。例如，变速率收桨可以为三段角度范围，其中，a3>a2>a1，且一般情况下a3＝90°，v2、v3、v1分别为0-a1、a1-a2、a2-a3的角度范围内对应的变桨速度。然而，本公开不限于此，可以以多于或少于三个阶段的阶段来实现变速率收桨。

图2是示出根据本公开的实施例的风力发电机组的通信传输方法的概念的示图。

参照图2，风力发电机组的主控制器203可通过线路2003、滑环202、线路2002将调桨控制命令发送到变桨控制器201。变桨控制器201接收到主控制器203发送的调桨命令后，控制变桨驱动器204工作，执行调桨操作(在本公开中为收桨操作)。在此情况下，变桨控制器201可以准确执行主控制器203下发的给定速度。这是变桨控制器201和变桨驱动器204可设置在变桨控制柜205中。

然而，当变桨控制器201发生异常(例如，电网掉电、人为更新程序出错、电磁干扰等)之后，变桨控制器201中保存的停机参数(停机规程数据)可能会丢失。在停机参数丢失之后，三个叶片由于收桨速度不同，将会导致叶片角度不平衡。例如，1号、2号叶片在角度为0～20度时收桨速度是4度/秒(设为v1)，角度为20～40度时收桨速度是2度/秒(设为v2)；而3号叶片由于停机参数错误，收桨速度始终是6度/秒(设为v3)。假设各个叶片从0度位置开始收桨，则3号叶片与1号、2号叶片的角度差值随时间的变化关系将如以下等式(1)所示，其中，t表示变桨运行时间。

Δs＝(v3-v1)*(20/4)+(v3-v2)*[t-(20/5)] (1)

从等式(1)可以看出，随着变桨运行时间t增大，3号叶片与1号、2号叶片的叶片角度差值会越来越大。由于叶片角度不一致，叶轮在旋转过程中会产生偏心激振力，从而引起风力发电机组振动，影响风力发电机组机械寿命。

因此，根据本公开的实施例，可利用变桨控制器201和变桨驱动器204的通信关系，在变桨驱动器204内建立具有掉电保护功能的存储保持区。变桨控制器201接收到主控制器203发送的停机规程数据后，对接收的停机规程数据进行循环冗余校验(CRC校验)，以检验数据的正确性。如果CRC校验正确，则变桨控制器201可通过通信线路2001将停机规程数据发送到变桨驱动器204，变桨驱动器204可将接收的停机规程数据存储在存储保持区内。以下将参照图3至图5对根据本公开的变桨驱动器执行的变速率收桨控制方法以及用于变桨驱动器执行变速率收桨控制的装置进行详细描述。

图3是根据本公开的实施例的变桨驱动器执行的变速率收桨控制方法的流程图。

风力发电机组通常有三个叶片，每个叶片对应设置有一套变桨系统(包括变桨控制器、变桨驱动器、变桨电机等)。因此，根据本公开的实施例的变桨驱动器执行的变速率收桨控制方法可在每个叶片的变桨驱动器中实现。

参照图3，在步骤S301中，从变桨控制器接收并存储停机规程数据。根据本公开的实施例，停机规程数据可限定变速率收桨操作中连续的多个叶片角度范围以及每个叶片角度范围的变桨速率。

具体地讲，在步骤S301中，可首先从变桨控制器接收停机规程数据，然后对接收的停机规程数据执行检查，并且响应于检查通过而存储接收的停机规程数据。存储停机规程数据表示将接收的停机规程数据存储在变桨驱动器内部的存储保持区中。如上所述，变桨驱动器内部的存储保持区是指具有掉电保护的存储区。

图4是根据本公开的实施例的对接收的停机规程数据执行检查的方法的流程图。

参照图4，在步骤S401中，检测接收的停机规程数据是否存在异常。例如，可检测接收的停机规程数据是否溢出，是否合理等。

在步骤S402中，响应于检测到接收的停机规程数据无异常，将接收的停机规程数据存储在变桨驱动器内部的存储保持区中。然而，如果接收的停机规程数据异常，则可退出所述变速率收桨控制方法。

接下来，在步骤S403中，检测变桨驱动器与变桨控制器之间的通信是否存在异常。

在步骤S404中，响应于检测到变桨驱动器与变桨控制器之间的通信无异常，将存储的停机规程数据回传给变桨控制器。然而，如果变桨驱动器与变桨控制器之间的通信异常，则可退出所述变速率收桨控制方法。

接下来，在步骤S405中，确定是否从变桨控制器接收到停机规程数据保存命令。这里，停机规程数据保存命令用于指示变桨控制器对回传的停机规程数据执行校验成功。具体地讲，变桨控制器可对回传的停机规程数据执行CRC校验，并且当CRC校验成功时，变桨控制器可将停机规程数据保存命令发送到变桨驱动器。

在步骤S406中，响应于从变桨控制器接收到停机规程数据保存命令，激活变桨驱动器的变速率收桨控制功能。根据本公开的实施例，激活变桨驱动器的变速率收桨控制功能表示变桨驱动器可以开始检测风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态，从而可自主执行变速率收桨。然而，如果没有从变桨控制器接收到停机规程数据保存命令，则可退出所述变速率收桨控制方法。

返回参照图3，在步骤S302中，检测风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态。如上所述，响应于变桨驱动器的变速率收桨控制功能被激活，检测风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态。具体地讲，检测风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态可包括检测硬件安全链(即，风力发电机组的硬件安全链)是否断开和/或检测变桨驱动器与变桨控制器之间的数据通信和心跳信号是否出现异常。这里，硬件安全链断开表示风力发电机组出现需要执行收桨的故障，包括变桨控制器死机或故障。检测变桨驱动器与变桨控制器之间的数据通信和心跳信号是否出现异常的目的是进行双向检测，其原因在于，导致数据通信异常和心跳信号异常的原因可能是线路问题，如果仅检测数据通信和心跳信号之一，很可能出现误判。例如，数据通信出现异常时，心跳信号可能仍然处于正常状态。这里，心跳信号可以是数据通信的一种，也可以独立于数据通信。例如，心跳信号可以是指变桨控制器与变桨驱动器直接的硬件接线信号。

接下来，在步骤S303中，响应于检测到风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态出现异常，基于存储的停机规程数据驱动变桨电机进行变速率收桨。例如，响应于检测到硬件安全链断开，和/或响应于检测到变桨驱动器与变桨控制器之间的数据通信和心跳信号中的至少一个出现异常，确定风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态出现异常。此时，可基于存储的停机规程数据驱动变桨电机进行变速率收桨。如上所述，根据本公开的实施例，可在变桨操作过程中检测风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态，也可以在风力发电机组正常运行过程中检测风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态。当在变桨操作过程中检测到硬件安全链断开或者检测到变桨驱动器与变桨控制器之间的数据通信和心跳信号中的至少一个出现异常，变桨驱动器可在不需要变桨控制器的控制下自主执行变速率收桨。另一方面，当在风力发电机组正常运行过程中检测到硬件安全链断开时，变桨驱动器也可在不需要变桨控制器的控制下自主执行变速率收桨。

具体地讲，在步骤S303中，可基于存储的停机规程数据，以及在检测到风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态出现异常时获取的叶片角度值，驱动变桨电机进行变速率收桨。例如，可根据当前叶片角度所属的叶片角度范围的变桨速率，驱动变桨电机进行收桨。以下参照图5对步骤S303进行详细描述。

图5是示出图3中的步骤S303的详细流程图。

参照图5，在步骤S501中，可将在检测到风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态出现异常时获取的叶片角度值作为第一角度值，并确定第一角度值所属的叶片角度范围以及所属的叶片角度范围的变桨速率。例如，变速率收桨的叶片角度范围是[0度～20度)、[20度～40度)、[40度～60度)、[60度～90度]，相应的变桨速率是4度/秒、2度/秒、3度/秒、1度/秒，而与变桨操作相关的运行状态出现异常时叶片角度值为5.4度。因此，当前叶片角度值5.4度处于角度范围[0度～20度)内，相应的变桨速率为4度/秒。这里，可通过各种方法获取叶片角度，本公开对此不做任何限制。此外，变速率收桨的叶片角度范围的数量及其数值以及相应的变桨速率不限于以上示例，可以根据实际需要进行设置。

在步骤S502中，可根据确定的变桨速率驱动变桨电机进行收桨，并从第一叶片角度值开始进行叶片角度值累加。例如，如上所述，与变桨操作相关的运行状态出现异常时叶片角度值为5.4度，处于角度范围[0度～20度)内，因此，以相应的变桨速率4度/秒驱动变桨电机进行收桨，并从5.4度开始进行叶片角度累加。

在步骤S503中，可确定累加的叶片角度值是否达到多个叶片角度范围之间的切换角度值。如果累加的叶片角度值达到切换角度值，则在步骤S504中，进一步确定累加的叶片角度值是否达到停机角度值(例如但不限于90度)。然而，如果累加的叶片角度值达到切换角度值，则将累加的叶片角度值作为第一角度值，然后返回步骤S502，继续以确定的变桨速率驱动变桨电机进行收桨，并从第一叶片角度值开始进行叶片角度值累加。

当累加的叶片角度值没有达到停机角度值(即，累加的叶片角度值达到切换角度值)时，在步骤S505中，将累加的叶片角度值作为第一角度值，并返回步骤S501，即，返回确定第一叶片角度值所属的叶片角度范围以及所属的叶片角度范围的变桨速率的步骤。例如，当累加的叶片角度值达到切换角度值20度时，可确定叶片角度值处于角度范围[20度～40度)内，相应的变桨速率为2度/秒。相应地，在步骤S502中，将以相应的变桨速率2度/秒驱动变桨电机进行收桨，并从20度开始进行叶片角度累加。

当累加的叶片角度值达到停机角度值时，在步骤S506中，可停止驱动变桨电机运行。此外，当停机接近开关(例如，89度接近开关)被触发时，可强制停止驱动变桨电机运行。

根据本公开的实施例的变桨驱动器执行的变速率收桨控制方法，利用变桨控制器和变桨驱动器的通信功能，通过在变桨驱动器中存储停机规程数据，实现风力发电机组控制器(例如，主控制器、变桨控制器等)异常时的变速率收桨保护，从而保证在变桨控制器发生异常的情况下，仍能够正确执行变速率收桨，进而确保三个叶片的叶片角度的一致性。

图6是根据本公开的实施例的用于变桨驱动器执行变速率收桨控制的装置的框图。

如上所述，风力发电机组的三个叶片分别对应设置有一套变桨系统(包括变桨控制器、变桨驱动器、变桨电机等)。因此，根据本公开的实施例的用于变桨驱动器执行变速率收桨控制的装置可设置在每个叶片的变桨驱动器中。

参照图6，根据本公开的实施例的用于变桨驱动器执行变速率收桨控制的装置600可包括接收与存储控制模块610、检测模块620和驱动控制模块630。存储控制模块610可从变桨控制器接收并存储停机规程数据。如上所述，停机规程数据限定连续的多个叶片角度范围以及每个叶片角度范围的变桨速率。检测模块620可检测风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态。驱动控制模块630可响应于检测到风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态出现异常，基于存储的停机规程数据驱动变桨电机进行变速率收桨。

具体地讲，存储控制模块610可从变桨控制器接收停机规程数据，对接收的停机规程数据执行检查，并且响应于检查通过而存储接收的停机规程数据。更具体地讲，存储控制模块610可响应于检测到接收的停机规程数据无异常，将接收的停机规程数据存储在变桨驱动器内部的存储保持区中。例如，存储控制模块610可将接收的停机规程数据存储在变桨驱动器内部的存储保持区中。存储控制模块610可响应于检测到变桨驱动器与变桨控制器之间的通信无异常，将存储的停机规程数据回传给变桨控制器。此外，存储控制模块610可响应于从变桨控制器接收到停机规程数据保存命令，激活变桨驱动器的变速率收桨控制功能，其中，所述停机规程数据保存命令用于指示变桨控制器对回传的停机规程数据执行校验成功。

另一方面，检测模块620可响应于变桨驱动器的变速率收桨控制功能被激活，检测风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态。具体地讲，检测模块620可检测硬件安全链是否断开，并且/或者可检测变桨驱动器与变桨控制器之间的数据通信和心跳信号是否出现异常。响应于检测到硬件安全链断开，和/或响应于检测到变桨驱动器与变桨控制器之间的数据通信和心跳信号中的至少一个出现异常，检测模块620可确定风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态出现异常。

驱动控制模块630可基于存储的停机规程数据，以及在检测到风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态出现异常时获取的叶片角度值，驱动变桨电机进行变速率收桨。进一步讲，驱动控制模块630可根据当前叶片角度所属的叶片角度范围的变桨速率，驱动变桨电机进行收桨。例如，驱动控制模块630可通过以下操作来执行变速率收桨。具体地讲，驱动控制模块630可将在检测到风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态出现异常时获取的叶片角度值作为第一叶片角度值，并确定第一叶片角度值所属的叶片角度范围以及所属的叶片角度范围的变桨速率；根据确定的变桨速率驱动变桨电机进行收桨，并从第一叶片角度值开始进行叶片角度值累加；确定累加的叶片角度值是否达到多个叶片角度范围之间的切换角度值或停机角度值；当累加的叶片角度值达到切换角度值时，将累加的叶片角度值作为第一叶片角度值，并返回执行确定第一叶片角度值所属的叶片角度范围以及所属的叶片角度范围的变桨速率的操作；当累加的叶片角度值达到停机角度值时，停止驱动变桨电机运行。

图7是根据本公开的实施例的变桨驱动器的框图。

参照图7，根据本公开的实施例的变桨驱动器700可包括处理器710和存储器720。处理器710可包括(但不限于)中央处理器(CPU)、数字信号处理器(DSP)、微型计算机、现场可编程门阵列(FPGA)、片上系统(SoC)、微处理器、专用集成电路(ASIC)等。存储器720存储将由处理器1110执行的计算机程序。存储器720包括高速随机存取存储器和/或非易失性计算机可读存储介质。当处理器710执行存储器720中存储的计算机程序时，可实现如上所述的变速率收桨控制方法。

根据本公开的实施例的变桨驱动器执行的变速率收桨控制方法可被编写为计算机程序并被存储在计算机可读存储介质上。当所述计算机程序被处理器执行时，可实现如上所述的变桨驱动器执行的变速率收桨控制方法。计算机可读存储介质的示例包括：只读存储器(ROM)、随机存取可编程只读存储器(PROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、闪存、非易失性存储器、CD-ROM、CD-R、CD+R、CD-RW、CD+RW、DVD-ROM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW、DVD-RAM、BD-ROM、BD-R、BD-R LTH、BD-RE、蓝光或光盘存储器、硬盘驱动器(HDD)、固态硬盘(SSD)、卡式存储器(诸如，多媒体卡、安全数字(SD)卡或极速数字(XD)卡)、磁带、软盘、磁光数据存储装置、光学数据存储装置、硬盘、固态盘以及任何其他装置，所述任何其他装置被配置为以非暂时性方式存储计算机程序以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构并将所述计算机程序以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构提供给处理器或计算机使得处理器或计算机能执行所述计算机程序。在一个示例中，计算机程序以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构分布在联网的计算机系统上，使得计算机程序以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构通过一个或多个处理器或计算机以分布式方式存储、访问和执行。

根据本公开的实施例的用于变桨驱动器执行变速率收桨控制的装置，利用变桨控制器和变桨驱动器的通信功能，通过在变桨驱动器中存储停机规程数据，实现风力发电机组控制器(例如，主控制器、变桨控制器等)异常时的变速率收桨保护，从而保证在变桨控制器发生异常的情况下，仍能够正确执行变速率收桨，进而确保三个叶片的叶片角度的一致性。

此外，通过在变桨驱动器中存储停机规程数据，可以防止变桨控制器的停机规程数据丢失，一方面可保护风力发电机组的安全，一方面可在变桨控制器检测到停机规程数据异常之后及时补回停机规程数据，因此可以减少风力发电机组触发故障，提高风力发电机组的平均无故障工作时间(MTBF)指标。

此外，通过根据本公开的实施例的风力发电机组的变桨驱动器执行的变速率收桨控制方法以及用于变桨驱动器执行变速率收桨控制的装置，变桨系统可在不受整机控制下需要执行变速率收桨时，无需进行定制化的配置和开发，因此可降低全生命周期的产品管理成本和风险成本。例如，以现场25台2.0MW机组为例，如果执行一次配置变更，则单个风场执行一次配置变更成本为每小时每人的人工成本×每次变更需要人次×风电场的风力发电机组的台数，其成本十分高昂。而如果由于配置管理出现错误变更，风力发电机组运行动作不符合设计需求，则极端风况下存在安全风险，风险成本大。

此外，根据本公开的实施例的风力发电机组的变桨驱动器执行的变速率收桨控制方法以及用于变桨驱动器执行变速率收桨控制的装置可以实现风机运维的自动化，即发生故障后，不需要人员重新下载变桨程序。

虽然已表示和描述了本公开的一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本公开的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改。

Claims (13)

1.一种变桨驱动器执行的变速率收桨控制方法，其特征在于，所述变速率收桨控制方法包括：

从变桨控制器接收并存储停机规程数据；

检测风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态；

响应于检测到风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态出现异常，基于存储的停机规程数据驱动变桨电机进行变速率收桨。

2.如权利要求1所述的变速率收桨控制方法，其特征在于，从变桨控制器接收并存储停机规程数据的步骤包括：

从变桨控制器接收停机规程数据；

对接收的停机规程数据执行检查，并且响应于检查通过而存储接收的停机规程数据。

3.如权利要求2所述的变速率收桨控制方法，其特征在于，对接收的停机规程数据执行检查，并且响应于检查通过而存储接收的停机规程数据的步骤包括：

响应于检测到接收的停机规程数据无异常，将接收的停机规程数据存储在变桨驱动器内部的存储保持区中；

响应于检测到变桨驱动器与变桨控制器之间的通信无异常，将存储的停机规程数据回传给变桨控制器；

响应于从变桨控制器接收到停机规程数据保存命令，激活变桨驱动器的变速率收桨控制功能，其中，所述停机规程数据保存命令用于指示变桨控制器对回传的停机规程数据执行校验成功。

4.如权利要求3所述的变速率收桨控制方法，其特征在于，检测风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态的步骤包括：响应于变桨驱动器的变速率收桨控制功能被激活，检测风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态。

5.如权利要求1所述的变速率收桨控制方法，其特征在于，存储停机规程数据的步骤包括：将接收的停机规程数据存储在变桨驱动器内部的存储保持区中。

6.如权利要求1所述的变速率收桨控制方法，其特征在于，检测风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态的步骤包括：

检测硬件安全链是否断开；和/或

检测变桨驱动器与变桨控制器之间的数据通信和心跳信号是否出现异常。

7.如权利要求6所述的变速率收桨控制方法，其特征在于，响应于检测到硬件安全链断开，和/或响应于检测到变桨驱动器与变桨控制器之间的数据通信和心跳信号中的至少一个出现异常，确定风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态出现异常。

8.如权利要求1所述的变速率收桨控制方法，其特征在于，基于存储的停机规程数据驱动变桨电机进行变速率收桨的步骤包括：

基于存储的停机规程数据，以及在检测到风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态出现异常时获取的叶片角度值，驱动变桨电机进行变速率收桨。

9.如权利要求8所述的变速率收桨控制方法，其特征在于，停机规程数据限定连续的多个叶片角度范围以及每个叶片角度范围的变桨速率，

其中，基于存储的停机规程数据驱动变桨电机进行变速率收桨的步骤包括：

根据当前叶片角度所属的叶片角度范围的变桨速率，驱动变桨电机进行收桨。

10.如权利要求9所述的变速率收桨控制方法，其特征在于，基于存储的停机规程数据驱动变桨电机进行变速率收桨的步骤还包括：

将获取的叶片角度值作为第一叶片角度值，并确定第一叶片角度值所属的叶片角度范围以及所属的叶片角度范围的变桨速率；

根据确定的变桨速率驱动变桨电机进行收桨，并从第一叶片角度值开始进行叶片角度值累加；

确定累加的叶片角度值是否达到多个叶片角度范围之间的切换角度值或停机角度值；

当累加的叶片角度值达到切换角度值时，将累加的叶片角度值作为第一叶片角度值，并返回确定第一叶片角度值所属的叶片角度范围以及所属的叶片角度范围的变桨速率的步骤；

当累加的叶片角度值达到停机角度值时，停止驱动变桨电机运行。

11.一种用于变桨驱动器执行变速率收桨控制的装置，其特征在于，所述装置包括：

接收与存储控制模块，被配置为从变桨控制器接收并存储停机规程数据；

检测模块，被配置为检测风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态；

驱动控制模块，被配置为响应于检测到风力发电机组的与变桨操作相关的运行状态出现异常，基于存储的停机规程数据驱动变桨电机进行变速率收桨。

12.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至10中任意一项所述的变速率收桨控制方法。

13.一种变桨驱动器，其特征在于，所述变桨驱动器包括：

处理器；和

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至10中任意一项所述的变速率收桨控制方法。

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