CN114294159A - 风电机组变桨双控制器的控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种风电机组变桨双控制器的控制方法及装置，方法包括：确定风电机组的风况状态；基于预设的切换算法和风况状态，得到变桨距控制的最终桨距控制指令；若风电机组的风况状态为正常湍流风况，则采用预设的变增益PI变桨控制器的输出信号作为最终桨距控制指令；若为阵风风况，则采用预设的模糊PI变桨控制器的输出信号作为最终桨距控制指令；若介于正常湍流风况和阵风风况之间，则采用变增益PI变桨控制器和模糊PI变桨控制器的共同输出信号作为最终桨距控制指令。可以不增加成本的情况下优化已有风机的控制性能，此外，对风机本身可以使风机适应以山地风场为代表的高湍流度风场，避免风机振动超速等停机。

Description

风电机组变桨双控制器的控制方法及装置

技术领域

本公开属于风电机组智能控制技术领域，具体涉及一种风电机组变桨双控制器的控制方法及装置。

背景技术

目前，碳达峰及碳中和目标已成为国家承诺，发展清洁能源和可再生能源是解决能源安全和生态环境问题的必然之举，是达到碳减排目标的必经过程。风电由于技术的相对成熟性和成本的相对优势，得到我国和世界各国的大力发展。随着风电渗透率的持续提升、风电机组单机容量的不断上升以及风电系统结构的日益复杂，风电各利益方亦对风电技术提出了更高要求，因此开发出提升风电机组性能的整机控制关键技术意义重大。风电平价上网的趋势，对风电机组的度电成本提出更高要求，提高已投产机组发电量是降低度电成本的重要手段。

大型风电机组各部件质量大、柔性程度高，机组承受载荷情况复杂，因此需要优化控制机组载荷，保证机组运行安全。在正常湍流风况下，变桨距控制的PI参数应该随着桨距角的增大而减小，可以改善变桨控制动态性能，减小频繁变桨带来的疲劳载荷以及功率波动。但是，目前山地风电场开发市场火爆，山地风场特征是湍流强度大，局部上升阵风频繁，目前控制策略在遭遇上升的阵风风况时，参数变化规律造成风机超速故障频发，导致桨叶和塔架出现尖峰载荷，机组振动故障也随之居高不下，机组安全问题成为技术攻关的紧迫任务。

发明内容

本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种风电机组变桨双控制器的控制方法及装置。

本公开的一方面，提供一种风电机组变桨双控制器的控制方法，所述方法包括：

确定所述风电机组的风况状态；

基于预设的切换算法和所述风况状态，得到变桨距控制的最终桨距控制指令；其中，

若所述风电机组的风况状态为正常湍流风况，则采用预设的变增益PI变桨控制器的输出信号作为所述最终桨距控制指令；

若所述风电机组的风况状态为阵风风况，则采用预设的模糊PI变桨控制器的输出信号作为所述最终桨距控制指令；

若所述风电机组的风况状态为介于正常湍流风况和阵风风况之间，则采用变增益PI变桨控制器和模糊PI变桨控制器的共同输出信号作为所述最终桨距控制指令。

在一些实施方式中，所述确定所述风电机组的风况状态，包括：

根据输入所述模糊PI变桨控制器的转速误差信号和转速变化率信号，确定所述风电机组的风况状态。

在一些实施方式中，所述根据输入所述模糊PI变桨控制器的转速误差信号和转速变化率信号，确定所述风电机组的风况状态，包括：

根据风电机组变桨气动调节性能设定风况切换阀值p₁和p₂，其中p₂＞p₁；

根据所述转速误差信号和所述转速变化率信号的乘积与切换阈值的关系判断风况的信号；其中，

在输入信号乘积绝对值小于等于p₁时，判断风况状态为正常湍流风况；

在输入信号乘积绝对值大于p₂时，判断风况状态为阵风风况时，判断风况状态为阵风风况；

在输入信号乘积绝对值在p₁和p₂之间时，判断风况状态为介于正常湍流风况和阵风风况之间。

在一些实施方式中，所述切换算法的构建过程如下：

确定所述变增益PI变桨控制器和所述模糊PI变桨控制器的各切换点；

根据各所述切换点，构造所述切换算法的切换关系式。

在一些实施方式中，所述根据各所述切换点，构造所述切换算法的切换关系式，包括：

在各所述切换点上用两点三次Hermite插值公式，构造关系式如下：

β₀＝α(p)β₂+(1-α(p))β₁

其中：β₀为双控制器最终输出的变桨角度需求指令；β₂为模糊PI变桨控制器的变桨角度需求输出值；β₁为变增益PI变桨控制器变桨角度需求输出值；p为风况状态评估变量，p＝e×de/dt,p₂＞p₁＞0，p₁为正常湍流风况和切换风况的分界点阀值；p₂为切换风况和阵风风况的分界点阀值。

本公开的另一方面，提供一种风电机组变桨双控制器的控制装置，所述装置包括：

判断模块，用于确定所述风电机组的风况状态；

计算模块，用于基于预设的切换算法和所述风况状态，得到变桨距控制的最终桨距控制指令；其中，

若所述风电机组的风况状态为正常湍流风况，则采用预设的变增益PI变桨控制器的输出信号作为所述最终桨距控制指令；

若所述风电机组的风况状态为阵风风况，则采用预设的模糊PI变桨控制器的输出信号作为所述最终桨距控制指令；

若所述风电机组的风况状态为介于正常湍流风况和阵风风况之间，则采用变增益PI变桨控制器和模糊PI变桨控制器的共同输出信号作为所述最终桨距控制指令。

在一些实施方式中，所述判断模块，具体还用于：

根据输入所述模糊PI变桨控制器的转速误差信号和转速变化率信号，确定所述风电机组的风况状态。

在一些实施方式中，所述判断模块，具体还用于：

根据风电机组变桨气动调节性能设定风况切换阀值p₁和p₂，其中p₂＞p₁；

根据所述转速误差信号和所述转速变化率信号的乘积与切换阈值的关系判断风况的信号；其中，

在输入信号乘积绝对值小于等于p₁时，判断风况状态为正常湍流风况；

在输入信号乘积绝对值大于p₂时，判断风况状态为阵风风况时，判断风况状态为阵风风况；

在输入信号乘积绝对值在p₁和p₂之间时，判断风况状态为介于正常湍流风况和阵风风况之间。

在一些实施方式中，所述计算模块，具体还用于：

确定所述变增益PI变桨控制器和所述模糊PI变桨控制器的各切换点；

根据各所述切换点，构造所述切换算法的切换关系式。

在一些实施方式中，所述计算模块，具体还用于：

在各所述切换点上用两点三次Hermite插值公式，构造关系式如下：

β₀＝α(p)β₂+(1-α(p))β₁

其中：β₀为双控制器最终输出的变桨角度需求指令；β₂为模糊PI变桨控制器的变桨角度需求输出值；β₁为变增益PI变桨控制器变桨角度需求输出值；p为风况状态评估变量，p＝e×de/dt,p₂＞p₁＞0，p₁为正常湍流风况和切换风况的分界点阀值；p₂为切换风况和阵风风况的分界点阀值。

本公开的风电机组变桨双控制器的控制方法及装置，不增加硬件设备，是风电机组控制算法的优化开发，在风电平价上网的大背景下，可以不增加成本的情况下优化已有风机的控制性能，对大量老旧风机升级益处较大，同时对新安装风机也能方便应用。其益处在于应用方便性、普适性、巨大经济效益。此外，对风机本身可以使风机适应以山地风场为代表的高湍流度风场，避免风机振动超速等停机，增加风机可利用小时数，提高风电量。最后，对风机本身，会降低风机载荷、保证风机疲劳寿命，提高风机安全性。

附图说明

图1为本公开一实施例的风电机组变桨双控制器的控制方法的流程图；

图2为本公开另一实施例的风机增益系数示意图；

图3为本公开另一实施例的模糊控制流程图；

图4为本公开另一实施例的风机的函数图形；

图5为本公开另一实施例的变桨双控制器整体控制流程；

图6为本公开另一实施例的风电机组变桨双控制器的控制装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本公开的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本公开作进一步详细描述。

下面针对本公开的提出背景进行说明。

目前变增益PI变桨控制不能应对快速变化的阵风风况，造成高湍流风场风电机组超速故障、振动故障频繁，导致风机可以用小时数下降，机组载荷增加，导致机组存在安全隐患。

风机模糊PI变桨控制对快速变化的阵风风况具有很好的快速跟随性和鲁棒性，但在控制精确度上表现不足，不能一直作为风电机组变桨主控制算法使用。

利用双控制器在不同风速特性使用不同的控制器进行控制，发挥各自优势是最佳选择，但如何在整个控制过程自动切换控制器且平滑切换控制器是要解决的技术重点问题。

针对现有变桨控制技术方案，不能适应于风速快速变化的风况的缺陷，本发明提供一种双控制器自动切换的变桨控制方案，通过传统的变增益PI变桨控制和模糊PI变桨控制根据输入的变化自动平滑切换完成整个风电机组运行时刻的变桨动作指令输出，实现风电机组变桨控制。

由于风机的非线性气动特性，在正常湍流风工况下，应采用变增益PI变桨控制，以提高变桨距控制性能。在快速变化的阵风风况时，变参数PI控制不再能够满足控制需求，会引起风轮超速、振动等机组故障。此时通过输入判断，平滑切换到模糊PI变桨控制器控制中，使模糊PI接管控制指令，实现风机无故障运行，从而减小风机高湍流风况载荷，增加风机安全系数，提高风机寿命，增加发电量。

基于此，本公开的核心思想为：通过风况切换控制算法，在常规湍流风下由正常变桨距控制起作用，在阵风风况下由模糊PI变桨控制起作用，以实现阵风风况下的快速变桨，避免出现过高的尖峰载荷，提升风电机组变桨综合控制效果。

下文将对本公开实施例进行详细说明。

本实施例的一方面，如图1所示，涉及一种风电机组变桨双控制器的控制方法S100，所述方法S100包括：

S110、确定所述风电机组的风况状态。

S120、基于预设的切换算法和所述风况状态，得到变桨距控制的最终桨距控制指令；其中，

若所述风电机组的风况状态为正常湍流风况，则采用预设的变增益PI变桨控制器的输出信号作为所述最终桨距控制指令；

若所述风电机组的风况状态为阵风风况，则采用预设的模糊PI变桨控制器的输出信号作为所述最终桨距控制指令；

若所述风电机组的风况状态为介于正常湍流风况和阵风风况之间，则采用变增益PI变桨控制器和模糊PI变桨控制器的共同输出信号作为所述最终桨距控制指令。

具体地，变增益PI变桨控制器设计：

风机的气动特性具有强非线性特征，与风速、桨距角之间存在非线性关系。当风速接近额定风速时，桨距角度数接近于0，此时风机气动转矩对桨距角敏感度不高，而当风速更高时，桨距角度数随之增大，风机气动转矩对桨距角也更敏感，直观表现为在更高风速区间，较小的桨距角变化便可引起较大的气动转矩变动。风电机组的这种非线性特点，导致使用固定增益的单PI变桨距控制器，无法保证机组在不同工作点具有满意的控制性能。

当PI控制器设置参数较大时，对于较高风速下的桨距角控制可能出现超调，导致机组转速和功率波动增加，同时引起机组疲劳载荷增大；相反的，当PI控制器设设置参数较小时，对于较低风速下的桨距角控制可能出现响应速度过慢，除了同样导致机组转速和功率波动增加外，具有更高的机组超速风险。

针对以上风轮气动特性的非线性特点，动态调整变桨距控制器的参数，可以使机组在不同风速下达到稳定的控制性能，降低机组在额定风速以上的转速和功率波动，减小由变桨动作引起的疲劳载荷。动态调整载荷的方法为根据风轮气动特性，计算不同桨距角变化对风轮气动扭矩对桨距角变化的敏感性，设计一个不同桨距角下气动转矩对桨距角的敏感性变化趋势表。这个变化趋势表可以作为变增益PI控制曲线表来进行查表。当桨距角增大时，通过查表得到变桨距控制器的参数，使得机组在不同风速下具有基本一致的调节时间、超调量等控制性能指标。总结出来，变增益控制器设计经过如下步骤：

1.在0度变桨角度风度下(即额定风速下)，根据控制原理设计合适的变桨距PI控制参数，作为基准变桨控制PI参数，记为kp、ki。

2.计算不同桨距角下对风轮气动扭矩对桨距角变化的敏感性，设计一个不同桨距角下气动转矩对桨距角变化的敏感性趋势表。

3.做线性插值，得到所有桨距角下的kp、ki桨距角增益系数。

样例风机增益系数如图2所示：

4.以桨距角反馈值为输入，查增益系数表得到当前增益值，从而改变当前kp、ki控制参数，进行变增益桨距控制。

具体地，模糊PI变桨控制器设计：

模糊逻辑控制属于智能控制范畴，与经典控制策略相比，不需要对被控对象建立精确的数学模型，对复杂对象或难以建立精确数学模型的对象都能产生满意的控制效果。具有鲁棒性好、抗干扰能力强、动态响应快的优点。但模糊控制器难以消除系统稳态误差，控制精度不理想，在控制点附近会出现盲区和死区。PI控制器结构简单，对于消除稳态误差具有良好性能，将模糊控制和PI控制结合起来，可以实现两者优势互补。

模糊控制结合了基于规则的专家系统、模糊集和控制原理等理论，不像传统控制方法需要对被控系统进行准确建模，而是通过专家的经验和行为建立规则进行模糊控制。模糊控制是一种非线性控制方法，适用于风电系统等非线性系统的控制，算法简单、执行快，而且具有内在的并行处理机制，表现出极强的鲁棒性。实际的模糊控制系统需要解决专家知识表示、控制规则、模糊推理、清晰化计算等问题。

风机变桨模糊PI控制器设计过程如下：

1.输入选择：2输入量输设计，分别为机组电机转速误差e和转速的变化率ec，根据样例风机电机转速波动特征。其基本论域设置为[-130rpm,130rpm]，[-15rpm/s,15rpm/s]

2.输入模糊论域定义：输入基本论域均分对应与模糊论域均为{-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6}，模糊子集为：{NL，NM，NS，ZO，PS，PM，PL}。

3.模糊控制器输出：模糊控制器的输出为模糊增益参数K，用以和模糊PI控制器的比例参数基准值相乘。

4.模糊PI控制器设计形式：模糊PI控制器的参数可以用下式表示：

KP＝kp×K (1)

式中，kp为比例参数的初始设计值，由常规的PI控制参数在0度桨距角下整定，设计初始参数与变增益基准参数kp相同。

5.输出模糊论域定义：输出量K的基本论域为[1，3]，控制器输出量的模糊论域为：{0，1，2，3}，模糊子集为：{ZO，PS，PM，PL}。

6.模糊化及清晰化函数选择：为使转速控制更加平稳，采用平滑的高斯函数作为隶属函数。使用重心法作为清晰化方法。

7.模糊控制控制规则制定：在阵风风况下，根据转速误差和转速误差变化率的大小和方向，确定PI控制器的比例系数。基本变化规律为当转速误差和转速误差变化率同向时，二者数值越大则PI控制器的比例系数也应越大，来达到阵风风况下快速变桨的目的，以抑制风轮转速超速；当转速误差和转速误差变化率同向时，PI控制器的比例系数维持在基准设定值，防止变桨控制动态性能变差，带来额外的疲劳载荷和转速波动。

根据阵风风况变桨控制的需求，确定模糊PI控制规则如表1所示。

表1模糊控制规则表

8.模糊控制参数输入、处理及输出流程：模糊控制流程图如图3所示。

在一些实施方式中，所述确定所述风电机组的风况状态，包括：

根据输入所述模糊PI变桨控制器的转速误差信号和转速变化率信号，确定所述风电机组的风况状态。

在一些实施方式中，所述根据输入所述模糊PI变桨控制器的转速误差信号和转速变化率信号，确定所述风电机组的风况状态，包括：

根据风电机组变桨气动调节性能设定风况切换阀值p₁和p₂，其中p₂＞p₁；

根据所述转速误差信号和所述转速变化率信号的乘积与切换阈值的关系判断风况的信号；其中，

在输入信号乘积绝对值小于等于p₁时，判断风况状态为正常湍流风况；

在输入信号乘积绝对值大于p₂时，判断风况状态为阵风风况时，判断风况状态为阵风风况；

在输入信号乘积绝对值在p₁和p₂之间时，判断风况状态为介于正常湍流风况和阵风风况之间。

在一些实施方式中，所述切换算法的构建过程如下：

确定所述变增益PI变桨控制器和所述模糊PI变桨控制器的各切换点；

根据各所述切换点，构造所述切换算法的切换关系式。

在一些实施方式中，所述根据各所述切换点，构造所述切换算法的切换关系式，包括：

在各所述切换点上用两点三次Hermite插值公式，构造关系式如下：

β₀＝α(p)β₂+(1-α(p))β₁

其中：β₀为双控制器最终输出的变桨角度需求指令；β₂为模糊PI变桨控制器的变桨角度需求输出值；β₁为变增益PI变桨控制器变桨角度需求输出值；p为风况状态评估变量，p＝e×de/dt,p₂＞p₁＞0，p₁为正常湍流风况和切换风况的分界点阀值；p₂为切换风况和阵风风况的分界点阀值。上述关系式的函数图形在本样例风机中如图4所示。

具体地，当p≤p₁时，变桨控制器输出等同于变增益PI控制；当p≥p₂时，变桨控制器输出等同于应对阵风风况的模糊PI控制；当p在p₁和p₂之间，为两控制器的过渡区间，两个控制器输出按上述关系式的比例分配输出权重。p₁和p₂的实际控制参数设定，需根据特定机组的风轮气动性能确定，本例中p₁为3，p₂为5，p₁和p₂取值不同，α(p)的函数图形随之改变，其取值除风轮气动性能决定外，细微的变动考验控制工程师在该领域的控制经验。

变桨双控制器整体控制流程如图5所示：

变桨双控制器变使用变增益PI控制器和模糊PI控制器，通过切换算法得出变桨距控制的最终桨距控制指令。图5中所示变增益PI控制器参数按图2查表得到当前使用kp、ki参数，基于桨叶非线性气动特性，在正常湍流风速变化中实时改变PI控制器参数，该控制器的输出记为β₁。模糊PI控制器为两输入单输出形式，以转速误差和转速变化率作为输入信号，用以实现阵风风况下的变桨控制，防止机组超速，该控制器的输出记为β₂。切换算法使用转速误差和转速误差变化率的乘积作为判断风况的信号，以协调正常湍流风况和阵风风况的控制效果。当风况判断结果为阵风风况时，采用模糊PI控制器的输出信号作为变桨信号，当风况判断为非阵风风况时采用变增益PI控制器输出值，过度风况两者同时起作用。

本公开的风电机组变桨双控制器的控制方法，不增加硬件设备，是风电机组控制算法的优化开发，在风电平价上网的大背景下，可以不增加成本的情况下优化已有风机的控制性能，对大量老旧风机升级益处较大，同时对新安装风机也能方便应用。其益处在于应用方便性、普适性、巨大经济效益。此外，对风机本身可以使风机适应以山地风场为代表的高湍流度风场，避免风机振动超速等停机，增加风机可利用小时数，提高风电量。最后，本公开的控制方法，对风机本身，会降低风机载荷、保证风机疲劳寿命，提高风机安全性。

本公开的另一方面，如图6所示，提供一种风电机组变桨双控制器的控制装置100，该装置100可以采用前文记载的控制方法，所述装置100包括：

判断模块110，用于确定所述风电机组的风况状态；

计算模块120，用于基于预设的切换算法和所述风况状态，得到变桨距控制的最终桨距控制指令；其中，

若所述风电机组的风况状态为正常湍流风况，则采用预设的变增益PI变桨控制器的输出信号作为所述最终桨距控制指令；

若所述风电机组的风况状态为阵风风况，则采用预设的模糊PI变桨控制器的输出信号作为所述最终桨距控制指令；

若所述风电机组的风况状态为介于正常湍流风况和阵风风况之间，则采用变增益PI变桨控制器和模糊PI变桨控制器的共同输出信号作为所述最终桨距控制指令。

本公开的风电机组变桨双控制器的控制装置，不增加硬件设备，是风电机组控制算法的优化开发，在风电平价上网的大背景下，可以不增加成本的情况下优化已有风机的控制性能，对大量老旧风机升级益处较大，同时对新安装风机也能方便应用。其益处在于应用方便性、普适性、巨大经济效益。此外，对风机本身可以使风机适应以山地风场为代表的高湍流度风场，避免风机振动超速等停机，增加风机可利用小时数，提高风电量。最后，本公开的控制方法，对风机本身，会降低风机载荷、保证风机疲劳寿命，提高风机安全性。

在一些实施方式中，所述判断模块110，具体还用于：

根据输入所述模糊PI变桨控制器的转速误差信号和转速变化率信号，确定所述风电机组的风况状态。

在一些实施方式中，所述判断模块110，具体还用于：

根据风电机组变桨气动调节性能设定风况切换阀值p₁和p₂，其中p₂＞p₁；

根据所述转速误差信号和所述转速变化率信号的乘积与切换阈值的关系判断风况的信号；其中，

在输入信号乘积绝对值小于等于p₁时，判断风况状态为正常湍流风况；

在输入信号乘积绝对值大于p₂时，判断风况状态为阵风风况时，判断风况状态为阵风风况；

在输入信号乘积绝对值在p₁和p₂之间时，判断风况状态为介于正常湍流风况和阵风风况之间。

在一些实施方式中，所述计算模块120，具体还用于：

确定所述变增益PI变桨控制器和所述模糊PI变桨控制器的各切换点；

根据各所述切换点，构造所述切换算法的切换关系式。

在一些实施方式中，所述计算模块120，具体还用于：

在各所述切换点上用两点三次Hermite插值公式，构造关系式如下：

β₀＝α(p)β₂+(1-α(p))β₁

其中：β₀为双控制器最终输出的变桨角度需求指令；β₂为模糊PI变桨控制器的变桨角度需求输出值；β₁为变增益PI变桨控制器变桨角度需求输出值；p为风况状态评估变量，p＝e×de/dt,p₂＞p₁＞0，p₁为正常湍流风况和切换风况的分界点阀值；p₂为切换风况和阵风风况的分界点阀值。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本公开的原理而采用的示例性实施方式，然而本公开并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本公开的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本公开的保护范围。

Claims (10)

1.一种风电机组变桨双控制器的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

确定所述风电机组的风况状态；

基于预设的切换算法和所述风况状态，得到变桨距控制的最终桨距控制指令；其中，

若所述风电机组的风况状态为正常湍流风况，则采用预设的变增益PI变桨控制器的输出信号作为所述最终桨距控制指令；

若所述风电机组的风况状态为阵风风况，则采用预设的模糊PI变桨控制器的输出信号作为所述最终桨距控制指令；

若所述风电机组的风况状态为介于正常湍流风况和阵风风况之间，则采用变增益PI变桨控制器和模糊PI变桨控制器的共同输出信号作为所述最终桨距控制指令。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述风电机组的风况状态，包括：

根据输入所述模糊PI变桨控制器的转速误差信号和转速变化率信号，确定所述风电机组的风况状态。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据输入所述模糊PI变桨控制器的转速误差信号和转速变化率信号，确定所述风电机组的风况状态，包括：

根据风电机组变桨气动调节性能设定风况切换阀值p₁和p₂，其中p₂＞p₁；

根据所述转速误差信号和所述转速变化率信号的乘积与切换阈值的关系判断风况的信号；其中，

在输入信号乘积绝对值小于等于p₁时，判断风况状态为正常湍流风况；

在输入信号乘积绝对值大于p₂时，判断风况状态为阵风风况时，判断风况状态为阵风风况；

在输入信号乘积绝对值在p₁和p₂之间时，判断风况状态为介于正常湍流风况和阵风风况之间。

4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述切换算法的构建过程如下：

确定所述变增益PI变桨控制器和所述模糊PI变桨控制器的各切换点；

根据各所述切换点，构造所述切换算法的切换关系式。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据各所述切换点，构造所述切换算法的切换关系式，包括：

在各所述切换点上用两点三次Hermite插值公式，构造关系式如下：

β₀＝α(p)β₂+(1-α(p))β₁

其中：β₀为双控制器最终输出的变桨角度需求指令；β₂为模糊PI变桨控制器的变桨角度需求输出值；β₁为变增益PI变桨控制器变桨角度需求输出值；p为风况状态评估变量，p＝e×de/dt,p₂＞p₁＞0，p₁为正常湍流风况和切换风况的分界点阀值；p₂为切换风况和阵风风况的分界点阀值。

6.一种风电机组变桨双控制器的控制装置，其特征在于，所述装置包括：

判断模块，用于确定所述风电机组的风况状态；

计算模块，用于基于预设的切换算法和所述风况状态，得到变桨距控制的最终桨距控制指令；其中，

若所述风电机组的风况状态为正常湍流风况，则采用预设的变增益PI变桨控制器的输出信号作为所述最终桨距控制指令；

若所述风电机组的风况状态为阵风风况，则采用预设的模糊PI变桨控制器的输出信号作为所述最终桨距控制指令；

若所述风电机组的风况状态为介于正常湍流风况和阵风风况之间，则采用变增益PI变桨控制器和模糊PI变桨控制器的共同输出信号作为所述最终桨距控制指令。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述判断模块，具体还用于：

根据输入所述模糊PI变桨控制器的转速误差信号和转速变化率信号，确定所述风电机组的风况状态。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述判断模块，具体还用于：

根据风电机组变桨气动调节性能设定风况切换阀值p₁和p₂，其中p₂＞p₁；

根据所述转速误差信号和所述转速变化率信号的乘积与切换阈值的关系判断风况的信号；其中，

在输入信号乘积绝对值小于等于p₁时，判断风况状态为正常湍流风况；

在输入信号乘积绝对值大于p₂时，判断风况状态为阵风风况时，判断风况状态为阵风风况；

在输入信号乘积绝对值在p₁和p₂之间时，判断风况状态为介于正常湍流风况和阵风风况之间。

9.根据权利要求6至8任一项所述的装置，其特征在于，所述计算模块，具体还用于：

确定所述变增益PI变桨控制器和所述模糊PI变桨控制器的各切换点；

根据各所述切换点，构造所述切换算法的切换关系式。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述计算模块，具体还用于：

在各所述切换点上用两点三次Hermite插值公式，构造关系式如下：

β₀＝α(p)β₂+(1-α(p))β₁

其中：β₀为双控制器最终输出的变桨角度需求指令；β₂为模糊PI变桨控制器的变桨角度需求输出值；β₁为变增益PI变桨控制器变桨角度需求输出值；p为风况状态评估变量，p＝e×de/dt,p₂＞p₁＞0，p₁为正常湍流风况和切换风况的分界点阀值；p₂为切换风况和阵风风况的分界点阀值。

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