CN115149516A - 风力发电机组多母线变流器的控制方法、装置、主控制器及介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种风力发电机组多母线变流器的控制方法、装置、主控制器及介质，属于风力发电技术领域。该方法包括：当多母线变流器的任意母线连接的功率模块发生故障时，切除发生故障的功率模块；获取风力发电机组的切入风速和风速分界阈值，风速分界阈值包括投入(N‑M)个功率模块运行时风力发电机组输出的总功率与投入(N‑M+X)个功率模块运行时风力发电机组输出的总功率相等情况下的风速；根据采集的风速预测数据，预测预定时长内的风速；利用预测得到的预定时长内的风速、风力发电机组的切入风速以及风速分界阈值，确定多母线变流器的运行模式。根据本申请实施例能够提高风力发电机组的利用率。

Description

风力发电机组多母线变流器的控制方法、装置、主控制器及 介质

技术领域

本申请属于风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组多母线变流器的控制方法、装置、主控制器及介质。

背景技术

变流器是风力发电机组的核心部件之一，在风力发电系统中占有非常重要的低位。为了提高风力发电机组的发电功率，可采用多母线变流器。多母线变流器包括并联的多个功率模块。

在多母线变流器中出现发生故障的功率模块的情况下，风力发电机组可将发生故障的功率模块切除，还可切入新的无故障的功率模块。但在切入新的功率模块的情况下，需要对新的功率模块进行加热除湿。在加热除湿的过程中，多母线变流器需要停止运行，对应地，风力发电机组也需要停机。风力发电机组停机则无法发电，从而带来了发电量的损失，降低了风力发电机组的利用率。

发明内容

本申请实施例提供一种风力发电机组多母线变流器的控制方法、装置、主控制器及介质，能够提高风力发电机组的利用率。

第一方面，本申请实施例提供一种风力发电机组多母线变流器的控制方法，多母线变流器包括N条母线，每条母线连接一个功率模块，N为大于1的整数，该方法包括：当多母线变流器的任意母线连接的功率模块发生故障时，切除发生故障的功率模块；获取风力发电机组的切入风速和风速分界阈值，风速分界阈值包括投入(N-M)个功率模块运行时风力发电机组输出的总功率与投入(N-M+X)个功率模块运行时风力发电机组输出的总功率相等情况下的风速，M为切除的发生故障的功率模块的数目，X为预备新切入的功率模块的数目；根据采集的风速预测数据，预测预定时长内的风速；利用预测得到的预定时长内的风速、风力发电机组的切入风速以及风速分界阈值，确定多母线变流器的运行模式，运行模式包括在预定时长内是否对预备新切入的功率模块进行加热除湿以及投入运行的功率模块。

在一些可能的实施例中，运行模式包括第一运行模式和第二运行模式；第一运行模式包括在预定时长内对预备新切入的功率模块进行加热除湿，并将加热除湿后的功率模块投入，保持(N-M+X)个功率模块投入运行；第二运行模式包括在预定时长内不对预备新切入的功率模块进行加热除湿，并保持(N-M)个未发生故障的功率模块投入运行。

在一些可能的实施例中，利用预测得到的预定时长内的风速、风力发电机组的切入风速以及风速分界阈值，确定多母线变流器的运行模式，包括：在预测得到的预定时长内的风速大于风速分界阈值的情况下，预测损失发电量、第一运行模式发电量和第二运行模式发电量，损失发电量为加热除湿的时长内损失的发电量，第一运行模式发电量为多母线变流器执行第一运行模式的发电量，第二运行模式发电量为多母线变流器执行第二运行模式的发电量；计算第一运行模式发电量与第二运行模式发电量的发电量差值；在损失发电量小于发电量差值的情况下，控制多母线变流器执行第一运行模式；在损失发电量大于等于发电量差值的情况下，控制多母线变流器执行第二运行模式。

在一些可能的实施例中，预测损失发电量、第一运行模式发电量和第二运行模式发电量，包括：获取预先测定的风速与第一功率之间的第一对应关系以及预先测定的风速与第二功率之间的第二对应关系，第一功率为(N-M+X)个功率模块投入运行时风力发电机组在预定时长内输出的总功率，第二功率为(N-M)个功率模块投入运行时风力发电机组在预定时长内输出的总功率；根据预测得到的预定时长内的风速、预设加热除湿总时长和第二对应关系，预测得到损失发电量；根据预测得到的预定时长内的风速、预设加热除湿总时长和第一对应关系，预测得到第一运行模式发电量；根据预测得到的预定时长内的风速和第二对应关系，预测得到第二运行模式发电量。

在一些可能的实施例中，利用预测得到的预定时长内的风速、风力发电机组的切入风速以及风速分界阈值，确定多母线变流器的运行模式，包括：当预测得到的预定时长内的风速小于切入风速时，控制多母线变流器执行第一运行模式。

在一些可能的实施例中，利用预测得到的预定时长内的风速、风力发电机组的切入风速以及风速分界阈值，确定多母线变流器的运行模式，包括：当预测得到的预定时长内的风速在切入风速和风速分界阈值之间的范围内时，控制多母线变流器执行第二运行模式。

在一些可能的实施例中，该方法还包括：在对预备新切入的功率模块进行加热除湿的时长未达到预设加热除湿总时长的情况下，再次根据采集的风速预测数据预测预定时长内的风速，并利用预测得到的预定时长内的风速、风力发电机组的切入风速以及风速分界阈值，确定多母线变流器的运行模式。

第二方面，本申请实施例提供一种风力发电机组多母线变流器的控制装置，多母线变流器包括N条母线，每条母线上连接一个功率模块，N为大于1的整数，装置包括：故障切除模块，用于当多母线变流器的任意母线连接的功率模块发生故障时，切除发生故障的功率模块；数据获取模块，用于获取风力发电机组的切入风速和风速分界阈值，风速分界阈值包括投入(N-M)个功率模块运行时风力发电机组输出的总功率与投入(N-M+X)个功率模块运行时风力发电机组输出的总功率相等情况下的风速，M为切除的发生故障的功率模块的数目，X为预备新切入的功率模块的数目；风速预测模块，用于根据采集的风速预测数据，预测预定时长内的风速；运行模式确定模块，用于利用预测得到的预定时长内的风速、风力发电机组的切入风速以及风速分界阈值，确定多母线变流器的运行模式，运行模式包括在预定时长内是否对预备新切入的功率模块进行加热除湿以及投入运行的功率模块。

第三方面，本申请实施例提供一种主控制器，包括：处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；处理器执行计算机程序指令时实现第一方面的风力发电机组多母线变流器的控制方法。

第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，计算机程序指令被处理器执行时实现第一方面的风力发电机组多母线变流器的控制方法。

本申请提供一种风力发电机组多母线变流器的控制方法、装置、主控制器及介质，在多母线变流器的母线连接的功率模块发生故障的情况下，切除发生故障的功率模块。风力发电机组的发电量与风速、运行的功率模块的数目相关。根据采集的风速预测数据预测预定时长内的风速，利用预测得到的风速、风力发电机组的切入风速以及风速分界阈值，能够预测预定时长内不同的包括是否对预备新切入的功率模块进行加热除湿以及投入运行的模块有哪些的运行模式下风力发电机组的发电量，从而选择风力发电机组的发电量损失更少运行模式，从而减少风力发电机组的发电量的损失，提高风力发电机组的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，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为本申请实施例提供的四母线变流器对应的风力发电机组的一示例的简化示意图；

图2为本申请提供的风力发电机组多母线变流器的控制方法的一实施例的流程图；

图3为本申请实施例提供的三母线运行的风力发电机组、四母线运行的风力发电机组的风速与输出总功率的一示例的曲线示意图；

图4为本申请提供的风力发电机组多母线变流器的控制方法的另一实施例的流程图；

图5为本申请提供的风力发电机组多母线变流器的控制方法的又一实施例的流程图；

图6为本申请提供的风力发电机组多母线变流器的控制装置的一实施例的结构示意图；

图7为本申请提供的风力发电机组多母线变流器的控制装置的另一实施例的结构示意图；

图8为本申请提供的主控制器的一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本申请进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本申请，而不是限定本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请更好的理解。

变流器是风力发电机组的核心部件之一，在风力发电系统中占有非常重要的地位。为了提高风力发电机组的发电功率，可采用多母线变流器。多母线变流器包括N条母线，每条母线连接一个功率模块，N为大于1的整数。N个功率模块并联连接。图1为本申请实施例提供的四母线变流器对应的风力发电机组的一示例的简化示意图。如图1所示，四母线变流器所可包括四条母线11，每条母线连接一个变流模块12。每个变流模块12可包括两个以上的变流子模块(在图1中未示出)。变流模块12可通过开关K1与风力发电机组的发电机13连接，变流模块12可通过开关K2与电网14连接，实现风力发电机组与电网之间电能的交互。开关K1和开关K2可实现为断路器等开关器件，在此并不限定。

多母线变流器可能会出现母线连接的变流模块损坏的情况。在任意变流模块损坏的情况下，用于控制多母线变流器的主控制器会控制切除发生故障的变流模块，控制未发生故障的变流模块保持运行。但在这种情况下，风力发电机组运行无法满足额定功率。为了能够使风力发电机组在满足额定功率的情况下运行，可将未投入使用的无故障的变流模块投入使用。但为了保证投入使用的变流模块的安全性，风力发电机组需要停机，对即将投入使用的无故障的变流模块进行加热除湿，以避免即将投入使用的无故障的变流模块存在凝露，从而引发风力发电机组故障。在加热除湿的过程中，风力发电机组需要停机，无法发电，从而产生了发电量的损失，降低了风力发电机组的利用率。

本申请提供一种风力发电机组多母线变流器的控制方法、装置、主控制器及介质，能够在任意母线连接的功率模块发生故障的情况下，切除发生故障的功率模块。预测风速，根据预测的风速、获取的切入风速以及获取的风速分界阈值，确定是否对预备新切入的变流模块进行加热除湿以及是否将预备新切入的变流模块投入运行的运行模式，执行损失发电量相对更小的运行模式，减少发电量的损失，提高风力发电机组的利用率。

图2为本申请提供的风力发电机组多母线变流器的控制方法的一实施例的流程图。如图2所示，该风力发电机组多母线变流器的控制方法可包括步骤S201至步骤S204。

在步骤S201中，当多母线变流器的任意母线连接的功率模块发生故障时，切除发生故障的功率模块。

多母线变流器的任意母线连接的功率模块发生故障，即为该母线发生故障。多母线变流器的控制器可将发生故障的母线的信息上报至主控制器。主控制器可实现为可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，在此并不限定。主控制器可下发命令，切除发生故障的母线，即将该母线连接的发生故障的功率模块切除。具体地，可控制母线与风力发电机组的发电机和电网侧的开关断开，以切除故障的母线，即切除发生故障的功率模块。在切除故障的母线后，即发生故障的功率模块切除后，发生故障的母线不再执行命令，也不再上传故障信息。自动将发生故障的母线切除，不需人工操作，减少了多母线变流器的人力维护成本。

例如，在图1中的第一个功率模块发生故障的情况下，可断开在第一个功率模块12连接的母线11上的开关K1和开关K2中的至少一个，将第一个功率模块12切除出风力发电机组。

在步骤S202中，获取风力发电机组的切入风速和风速分界阈值。

风力发电机组的切入风速包括风力发电机组开始并网发电的最低风速。风速分界阈值包括投入(N-M)个功率模块运行时风力发电机组输出的总功率与投入(N-M+X)个功率模块运行时风力发电机组输出的总功率相等情况下的风速。M为切除的发生故障的功率模块的数目，为大于等于1的整数。X为预备新切入的功率模块的数目，为大于等于1的整数。

切除M个发生故障的功率模块的风力发电机组的额定功率只能达到N个功率模块均未发生故障的风力发电机组的额定功率的(N-M)/N。例如，四母线变流器对应设置有4个功率模块，其中一母线发生故障，切除该母线，风力发电机组三母线运行，三母线运行的风力发电机组的额定功率为四母线运行的风力发电机组的额定功率的0.75倍。

在一些示例中，X可小于或等于M。例如，四母线变流器中两母线发生故障，对应地，4个功率模块中切除发生故障的2个功率模块；向该四母线变流器切入新的功率模块，可切入1个新的功率模块，也可切入2个新的模块；但需要保证切入1个新的功率模块形成的三母线变流器也可正常运行，且满足风力发电机组的基本要求。又例如，四母线变流器中一母线发生故障，对应地，4个功率模块中切除发生故障的1个功率模块；向该四母线变流器切入1个新的功率模块。

举例说明，如果变流器正常为四母线结构，但在三母线情况下也能正常运行。若2条母线故障即2个功率模块被切除，那仅运行剩余2条母线上的2个功率模块时，风速分界阈值可以取二母线即2个功率模块运行时风力发电机组输出的总功率与三母线即3个功率模块运行时风力发电机组输出的总功率相等时的风速a；风速分界阈值也可以取二母线即2个功率模块运行时风力发电机组输出的总功率与四母线即4个功率模块运行时风力发电机组输出的总功率相等时的风速b。至于风速分界阈值选取风速a还是风速b，可根据故障发生前的运行情况确定。若故障发生前是母线即4个功率模块运行，则风速分界阈值可选取风速b；若故障发生前已经由于故障切除过一条母线(即切除过1个功率模块)，即故障发生前运行状态为三母线运行，则风速分界阈值可选取风速a。

图3为本申请实施例提供的三母线运行的风力发电机组、四母线运行的风力发电机组的风速与输出总功率的一示例的曲线示意图。以N＝4，M＝1，X＝1为例，如图3所示，V₀为风力发电机组的切入风速。三母线运行的风力发电机组输出的总功率与四母线运行的风力发电机组输出的总功率相等情况下对应的风速V₁为风速分界阈值。即图3中三母线运行的风力发电机组的风速-功率曲线与四母线运行的风力发电机组的风速-功率曲线的交点对应的风速即为风速分界阈值。

在步骤S203中，根据采集的风速预测数据，预测预定时长内的风速。

风速预测数据可包括测风塔采集的数据、测风雷达采集的数据、气象机构采集的数据等，如气象数据、气流运动数据等，在此并不限定。可采用预先建立的风速预测模型，利用风速预测数据，预测预定时长内的风速。预定时长为能够预测得到准确风速的时长，即预测得到的预定时长内的风速为有效风速。预定时长可根据具体场景、需求确定，在此并不限定。例如，可根据采集的风速预测数据，预测当前时刻之后4小时内的风速。

在步骤S204中，利用预测得到的预定时长内的风速、风力发电机组的切入风速以及风速分界阈值，确定多母线变流器的运行模式。

运行模式包括在预定时长内是否对预备新切入的功率模块进行加热除湿以及投入运行的功率模块。确定多母线变流器的运行模式，还可执行该运行模式，即确定多母线变流器的运行模式并执行。

在一些示例中，运行模式可包括第一运行模式和第二运行模式。

第一运行模式包括在预定时长内对预备新切入的功率模块进行加热除湿，并将加热除湿后的功率模块投入，保持(N-M+X)个功率模块投入运行。即在第一运行模式中，对预备新切入的X个功率模块进行加热除湿，在加热除湿过程中，风力发电机组停机，在加热除湿结束后，将预备新切入的X个功率模块投入运行，风力发电机组保持(N-M+X)个功率模块运行。

第二运行模式包括在预定时长内不对预备新切入的功率模块进行加热除湿，并保持(N-M)个未发生故障的功率模块投入运行。即在第二运行模式中，不对预备新切入的X个功率模块进行加热除湿，也不将这X个功率模块投入运行，保持多母线变流器中原(N-M)个未发生故障的功率模块投入运行。

根据预测得到的预定时长内的风速，可预测多母线变流器(N-M)个功率模块运行时风力发电机组的发电量和多母线变流器(N-M+X)个功率模块运行时风力发电机组的发电量。风力发电机组的发电量与风速、运行的功率模块的数目相关。在切入风速和风速分界阈值限定的不同的风速区间内，风力发电机组的发电量随风速的变化情况也可不同。根据预测得到的预定时长内的风速、风力发电机组的切入风速以及风速分界阈值，预测多母线变流器(N-M)个功率模块运行时风力发电机组的发电量和多母线变流器(N-M+X)个功率模块运行时风力发电机组的发电量，以选择风力发电机组的发电量损失更少的运行模式执行。

在本申请实施例中，在多母线变流器的母线连接的功率模块发生故障的情况下，切除发生故障的功率模块。风力发电机组的发电量与风速、运行的功率模块的数目相关。根据采集的风速预测数据预测预定时长内的风速，利用预测得到的风速、风力发电机组的切入风速以及风速分界阈值，能够预测预定时长内不同的包括是否对预备新切入的功率模块进行加热除湿以及投入运行的模块有哪些的运行模式下风力发电机组的发电量，从而选择风力发电机组的发电量损失更少运行模式，从而减少风力发电机组的发电量的损失，提高风力发电机组的利用率。

下面具体说明如何选择运行模式。图4为本申请提供的风力发电机组多母线变流器的控制方法的另一实施例的流程图。图4与图2的不同之处在于，图2中的步骤S204可具体细化为图4中的步骤S2041至步骤S2044，或者，具体细化为图4中的步骤S2045，或者，具体细化为图4中的步骤S2046。

在步骤S2041中，在预测得到的预定时长内的风速大于风速分界阈值的情况下，预测损失发电量、第一运行模式发电量和第二运行模式发电量。

损失发电量为加热除湿的时长内损失的发电量。

第一运行模式发电量为多母线变流器执行第一运行模式的发电量。具体地，第一运行模式发电量包括预定时长减去加热除湿的时长的剩余时长内(N-M+X)个功率模块投入运行的风力发电机组的发电量。

第二运行模式发电量为多母线变流器执行第二运行模式的发电量。第二运行模式发电量包括预定时长内(N-M)个功率模块投入运行的风力发电机组的发电量。

(N-M)个功率模块运行时风力发电机组输出的总功率随风速的变化，以及(N-M+X)个功率模块运行时风力发电机组输出的总功率随风速的变化不同。在预测得到的预定时长内的风速大于风速分界阈值的情况下，(N-M)个功率模块运行时风力发电机组输出的总功率小于(N-M+X)个功率模块运行时风力发电机组输出的总功率。即在相同的时长内，(N-M)个功率模块运行时风力发电机组的发电量小于(N-M+X)个功率模块运行时风力发电机组的发电量。但若对预备新切入的功率模块进行加热除湿，则加热除湿的过程中，风力发电机组并不产生发电量。因此，需要结合预测损失发电量、第一运行模式发电量和第二运行模式发电量，来确定发电量损失更小的运行模式。

具体地，可获取预先测定的风速与第一功率之间的第一对应关系以及预先测定的风速与第二功率之间的第二对应关系。第一功率为(N-M+X)个功率模块投入运行时风力发电机组在预定时长内输出的总功率。第二功率为(N-M)个功率模块投入运行时风力发电机组在预定时长内输出的总功率。风速与第一功率之间的第一对应关系可具体实现为风速-功率曲线。风速与第二功率之间的第二对应关系可具体实现为风速-功率曲线。例如，如图3所示，(N-M+X)个变流模块运行的曲线可表征第一对应关系，(N-M)个功率模块运行的曲线可表征第二对应关系。

根据预测得到的预定时长内的风速、预设加热除湿总时长和第二对应关系，预测得到损失发电量。具体可根据预测得到的预定时长内的风速，得到预定时长内多个时间点的(N-M)个变流模块投入运行时风力发电机组输出的总功率。可建立(N-M)个变流模块投入运行时风力发电机组输出的总功率与时间的积分模型，利用积分模型计算得到若不进行加热除湿情况下预设加热除湿总时长内(N-M)个变流模块投入运行时风力发电机组的发电量，该发电量即为损失发电量。

根据预测得到的预定时长内的风速、预设加热除湿总时长和第一对应关系，预测得到第一运行模式发电量。具体可根据预测得到的预定时长内的风速，得到预定时长除预设加热除湿总时长外的时长内多个时间点的(N-M+X)个变流模块投入运行时风力发电机组输出的总功率。可建立(N-M+X)个变流模块投入运行时风力发电机组输出的总功率与时间的积分模型，利用积分模型计算得到预定时长除预设加热除湿总时长外的时长内(N-M+X)个变流模块投入运行时风力发电机组的发电量，该发电量即为第一运行模式发电量。

根据预测得到的预定时长内的风速和第二对应关系，预测得到第二运行模式发电量。具体可根据预测得到的预定时长内的风速，得到预定时长内多个时间点的(N-M)个变流模块投入运行时风力发电机组输出的总功率。可建立(N-M)个变流模块投入运行时风力发电机组输出的总功率与时间的积分模型，利用积分模型计算得到预定时长内(N-M)个变流模块投入运行时风力发电机组的发电量，该发电量即为第二运行模式发电量。

在步骤S2042中，计算第一运行模式发电量与第二运行模式发电量的发电量差值。

该发电量差值表征多母线变流器执行第一运行模式的条件下风力发电机组比多母线变流器执行第二运行模式的条件下风力发电机组多出的发电量。设第一运行模式发电量为W1，第二运行模式发电量为W2，则发电量差值Wb＝W1-W2。

在步骤S2043中，在损失发电量小于发电量差值的情况下，控制多母线变流器执行第一运行模式。

损失发电量小于发电量差值，即损失发电量Ws＜Wb，表示第一运行模式的条件下风力发电机组比多母线变流器执行第二运行模式的条件下风力发电机组多出的发电量足以抵消由于加热除湿损失的发电量，且有剩余。因此，控制多母线变流器执行第一运行模式，能够获得更多的风力发电机组的发电量，减小发电量损失，提高风力发电机组利用率。

在步骤S2044中，在损失发电量大于等于发电量差值的情况下，控制多母线变流器执行第二运行模式。

损失发电量大于等于发电量差值，即损失发电量Ws≥Wb，表示第一运行模式的条件下风力发电机组比多母线变流器执行第二运行模式的条件下风力发电机组多出的发电量不足以抵消由于加热除湿损失的发电量。因此，控制多母线变流器执行第二运行模式，能够获得更多的风力发电机组的发电量，减小发电量损失，提高风力发电机组利用率。

进一步地，可在预测得到的预定时长内的风速大于风速分界阈值的时长大于预设时长阈值的情况下，执行步骤S2041至步骤S2044。通过风速大于风速分界阈值的时长满足一定时长，即在预测得到的预定时长内的风速长时间大于风速分界阈值的情况下，执行步骤S2041至步骤S2044，以避免风速突变而带来的运行模式的误判定，提高运行模式确定的准确性和可靠性，进一步减少风力发电机组的发电量的损失，提高风力发电机组的利用率。

在步骤S2045中，当预测得到的预定时长内的风速小于切入风速时，控制多母线变流器执行第一运行模式。

在预测得到的预定时长内的风速小于切入风速的情况下，投入(N-M)个功率模块运行时风力发电机组输出的总功率为0，投入(N-M+X)个功率模块运行时风力发电机组输出的总功率为0，则预定时长内，风力发电机组的发电量基本为0，则可利用预定时长进行预备新切入的X个功率模块的加热除湿，即执行第一运行模式。在这种情况下，并不会对风力发电机组的发电量带来损失。

进一步地，可在预测得到的预定时长内的风速小于切入风速的时长大于预设时长阈值的情况下，控制多母线变流器执行第一运行模式。通过风速小于切入风速的时长满足一定时长，即在预测得到的预定时长内的风速长时间小于切入风速的情况下，控制多母线变流器执行第一运行模式，以避免风速突变而带来的运行模式的误判定，提高运行模式确定的准确性和可靠性，进一步减少风力发电机组的发电量的损失，提高风力发电机组的利用率。

在步骤S2046中，当预测得到的预定时长内的风速在切入风速和风速分界阈值之间的范围内时，控制多母线变流器执行第二运行模式。

(N-M)个功率模块运行时风力发电机组输出的总功率随风速的变化，以及(N-M+X)个功率模块运行时风力发电机组输出的总功率随风速的变化不同。风速在切入风速和风速分界阈值之间的范围内时，(N-M)个功率模块运行时风力发电机组输出的总功率大于(N-M+X)个功率模块运行时风力发电机组输出的总功率，即(N-M)个功率模块运行时风力发电机组的发电量大于(N-M+X)个功率模块运行时风力发电机组的发电量。在(N-M)个功率模块运行时风力发电机组的发电量大于(N-M+X)个功率模块运行时风力发电机组的发电量的情况下，对比第一运行模式和第二运行模式，第一运行模式损失的发电量更多，因此在该情况下，控制多母线变流器执行第二运行模式，以减小风力发电机组损失的发电量，提高风力发电机组的利用率。

进一步地，可在预测得到的预定时长内的风速在切入风速和风速分界阈值之间的范围内的时长大于预设时长阈值的情况下，控制多母线变流器执行第二运行模式。通过风速在切入风速和风速分界阈值之间的时长满足一定时长，即在预测得到的预定时长内的风速长时间在切入风速和风速分界阈值之间的情况下，控制多母线变流器执行第二运行模式，以避免风速突变而带来的运行模式的误判定，提高运行模式确定的准确性和可靠性，进一步减少风力发电机组的发电量的损失，提高风力发电机组的利用率。

在一些示例中，可循环进行多母线变流器的运行模式的确定流程。图5为本申请提供的风力发电机组多母线变流器的控制方法的又一实施例的流程图。图5与图2的不同之处在于，图5所示的风力发电机组多母线变流器的控制方法还可包括步骤S205，且在满足一定条件下，可跳转至步骤S203，循环执行步骤S203至步骤S205。

在步骤S205中，判断对预备新切入的功率模块进行加热除湿的时长是否达到预设加热除湿总时长。

在对预备新切入的功率模块进行加热除湿的时长未达到预设加热除湿总时长的情况下，跳转至步骤S203，执行步骤S203至步骤S205，直至对预备新切入的功率模块进行加热除湿的时长达到预设加热除湿总时长。

对预备新切入的功率模块进行加热除湿的时长达到预设加热除湿总时长的情况下，可将加热除湿后的功率模块投入运行，保持(N-M+X)个功率模块投入运行，风力发电机组启机。可在对预备新切入的功率模块进行加热除湿时开始计时，以统计加热除湿的时长。

预设加热除湿总时长可根据具体场景、需求确定，在此并不限定。预设加热除湿总时长应大于或等于加热除湿能够使功率模块的湿度下降至安全湿度以下的时长。例如，预设加热时长可为2小时。

本申请还提供一种风力发电机组多母线变流器的控制装置。多母线变流器包括N条母线，每条母线上连接一个功率模块，N为大于1的整数。图6为本申请提供的风力发电机组多母线变流器的控制装置的一实施例的结构示意图。如图6所示，该风力发电机组多母线变流器的控制装置300可包括故障切除模块301、数据获取模块302、风速预测模块303和运行模式确定模块304。

故障切除模块301可用于当多母线变流器的任意母线连接的功率模块发生故障时，切除发生故障的功率模块。

数据获取模块302可用于获取风力发电机组的切入风速和风速分界阈值。

风速分界阈值包括投入(N-M)个功率模块运行时风力发电机组输出的总功率与投入(N-M+X)个功率模块运行时风力发电机组输出的总功率相等情况下的风速。M为切除的发生故障的功率模块的数目。X为预备新切入的功率模块的数目。

风速预测模块303可用于根据采集的风速预测数据，预测预定时长内的风速。

运行模式确定模块304可用于利用预测得到的预定时长内的风速、风力发电机组的切入风速以及风速分界阈值，确定多母线变流器的运行模式。

运行模式包括在预定时长内是否对预备新切入的功率模块进行加热除湿以及投入运行的功率模块。

在一些示例中，运行模式包括第一运行模式和第二运行模式。

第一运行模式包括在预定时长内对预备新切入的功率模块进行加热除湿，并将加热除湿后的功率模块投入，保持(N-M+X)个功率模块投入运行。第二运行模式包括在预定时长内不对预备新切入的功率模块进行加热除湿，并保持(N-M)个未发生故障的功率模块投入运行。

在本申请实施例中，在多母线变流器的母线连接的功率模块发生故障的情况下，切除发生故障的功率模块。风力发电机组的发电量与风速、运行的功率模块的数目相关。根据采集的风速预测数据预测预定时长内的风速，利用预测得到的风速、风力发电机组的切入风速以及风速分界阈值，能够预测预定时长内不同的包括是否对预备新切入的功率模块进行加热除湿以及投入运行的模块有哪些的运行模式下风力发电机组的发电量，从而选择风力发电机组的发电量损失更少运行模式，从而减少风力发电机组的发电量的损失，提高风力发电机组的利用率。

在一些示例中，上述运行模式确定模块304可用于：在预测得到的预定时长内的风速大于风速分界阈值的情况下，预测损失发电量、第一运行模式发电量和第二运行模式发电量，损失发电量为加热除湿的时长内损失的发电量，第一运行模式发电量为多母线变流器执行第一运行模式的发电量，第二运行模式发电量为多母线变流器执行第二运行模式的发电量；计算第一运行模式发电量与第二运行模式发电量的发电量差值；在损失发电量小于发电量差值的情况下，控制多母线变流器执行第一运行模式；在损失发电量大于等于发电量差值的情况下，控制多母线变流器执行第二运行模式。

具体地，上述运行模式确定模块304可用于：获取预先测定的风速与第一功率之间的第一对应关系以及预先测定的风速与第二功率之间的第二对应关系，第一功率为(N-M+X)个功率模块投入运行时风力发电机组在预定时长内输出的总功率，第二功率为(N-M)个功率模块投入运行时风力发电机组在预定时长内输出的总功率；根据预测得到的预定时长内的风速、预设加热除湿总时长和第二对应关系，预测得到损失发电量；根据预测得到的预定时长内的风速、预设加热除湿总时长和第一对应关系，预测得到第一运行模式发电量；根据预测得到的预定时长内的风速和第二对应关系，预测得到第二运行模式发电量。

在一些示例中，上述运行模式确定模块304可用于：当预测得到的预定时长内的风速小于切入风速时，控制多母线变流器执行第一运行模式。

在一些示例中，当预测得到的预定时长内的风速在切入风速和风速分界阈值之间的范围内时，控制多母线变流器执行第二运行模式。

图7为本申请提供的风力发电机组多母线变流器的控制装置的另一实施例的结构示意图。图7与图6的不同之处在于，该风力发电机组多母线变流器的控制装置300还可包括控制模块305。

控制模块305可用于在对预备新切入的功率模块进行加热除湿的时长未达到预设加热除湿总时长的情况下，控制风速预测模块303再次根据采集的风速预测数据预测预定时长内的风速，以使运行模式确定模块304利用预测得到的预定时长内的风速、风力发电机组的切入风速以及风速分界阈值，确定多母线变流器的运行模式。

本申请实施例还提供了一种主控制器。图8为本申请提供的主控制器的一实施例的结构示意图。如图8所示，主控制器400包括存储器401、处理器402及存储在存储器401上并可在处理器402上运行的计算机程序。

在一个示例中，上述处理器402可以包括中央处理器(CPU)，或者特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)，或者可以被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。

存储器401可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)，随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)，磁盘存储介质设备，光存储介质设备，闪存设备，电气、光学或其他物理/有形的存储器存储设备。因此，通常，存储器包括一个或多个编码有包括计算机可执行指令的软件的有形(非暂态)计算机可读存储介质(例如，存储器设备)，并且当该软件被执行(例如，由一个或多个处理器)时，其可操作来执行参考根据本申请中风力发电机组多母线变流器的控制方法所描述的操作。

处理器402通过读取存储器401中存储的可执行程序代码来运行与可执行程序代码对应的计算机程序，以用于实现上述实施例中的风力发电机组多母线变流器的控制方法。

在一个示例中，主控制器400还可包括通信接口403和总线404。其中，如图8所示，存储器401、处理器402、通信接口403通过总线404连接并完成相互间的通信。

通信接口403，主要用于实现本申请实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。也可通过通信接口403接入输入设备和/或输出设备。

总线404包括硬件、软件或两者，将主控制器400的部件彼此耦接在一起。举例来说而非限制，总线404可包括加速图形端口(Accelerated Graphics Port，AGP)或其他图形总线、增强工业标准架构(Enhanced Industry Standard Architecture，EISA)总线、前端总线(Front Side Bus，FSB)、超传输(HyperTransport，HT)互连、工业标准架构(IndustrialStandard Architecture，ISA)总线、无限带宽互连、低引脚数(Low pin count，LPC)总线、存储器总线、微信道架构(MicroChannel Architecture，MCA)总线、外围组件互连(Peripheral Component Interconnect，PCI)总线、PCI-Express(PCI-X)总线、串行高级技术附件(Serial Advanced Technology Attachment，SATA)总线、视频电子标准协会局部(Video Electronics Standards Association Local Bus，VLB)总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，总线404可包括一个或多个总线。尽管本申请实施例描述和示出了特定的总线，但本申请考虑任何合适的总线或互连。

本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，该计算机程序指令被处理器执行时可实现上述实施例中的风力发电机组多母线变流器的控制方法，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。其中，上述计算机可读存储介质可包括非暂态计算机可读存储介质，如只读存储器(Read-OnlyMemory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等，在此并不限定。

需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或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。对于装置实施例、主控制器实施例、计算机可读存储介质实施例而言，相关之处可以参见方法实施例的说明部分。本申请并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。本领域的技术人员可以在领会本申请的精神之后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。

上面参考根据本申请的实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本申请的各方面。应当理解，流程图和/或框图中的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可被提供给通用计算机、专用计算机、或其它可编程数据处理装置的处理器，以产生一种机器，使得经由计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行的这些指令使能对流程图和/或框图的一个或多个方框中指定的功能/动作的实现。这种处理器可以是但不限于是通用处理器、专用处理器、特殊应用处理器或者现场可编程逻辑电路。还可理解，框图和/或流程图中的每个方框以及框图和/或流程图中的方框的组合，也可以由执行指定的功能或动作的专用硬件来实现，或可由专用硬件和计算机指令的组合来实现。

本领域技术人员应能理解，上述实施例均是示例性而非限制性的。在不同实施例中出现的不同技术特征可以进行组合，以取得有益效果。本领域技术人员在研究附图、说明书及权利要求书的基础上，应能理解并实现所揭示的实施例的其他变化的实施例。在权利要求书中，术语“包括”并不排除其他装置或步骤；数量词“一个”不排除多个；术语“第一”、“第二”用于标示名称而非用于表示任何特定的顺序。权利要求中的任何附图标记均不应被理解为对保护范围的限制。权利要求中出现的多个部分的功能可以由一个单独的硬件或软件模块来实现。某些技术特征出现在不同的从属权利要求中并不意味着不能将这些技术特征进行组合以取得有益效果。

Claims (10)

1.一种风力发电机组多母线变流器的控制方法，其特征在于，所述多母线变流器包括N条母线，每条母线连接一个功率模块，N为大于1的整数，所述方法包括：

当所述多母线变流器的任意母线连接的功率模块发生故障时，切除发生故障的功率模块；

获取风力发电机组的切入风速和风速分界阈值，所述风速分界阈值包括投入(N-M)个功率模块运行时风力发电机组输出的总功率与投入(N-M+X)个功率模块运行时风力发电机组输出的总功率相等情况下的风速，M为切除的发生故障的功率模块的数目，X为预备新切入的功率模块的数目；

根据采集的风速预测数据，预测预定时长内的风速；

利用预测得到的所述预定时长内的风速、风力发电机组的切入风速以及风速分界阈值，确定所述多母线变流器的运行模式，所述运行模式包括在所述预定时长内是否对预备新切入的功率模块进行加热除湿以及投入运行的功率模块。

2.根据权利要求1所述的风力发电机组多母线变流器的控制方法，其特征在于，所述运行模式包括第一运行模式和所述第二运行模式；

所述第一运行模式包括在预定时长内对预备新切入的功率模块进行加热除湿，并将加热除湿后的功率模块投入，保持(N-M+X)个功率模块投入运行；

所述第二运行模式包括在预定时长内不对预备新切入的功率模块进行加热除湿，并保持(N-M)个未发生故障的功率模块投入运行。

3.根据权利要求2所述的风力发电机组多母线变流器的控制方法，其特征在于，所述利用预测得到的所述预定时长内的风速、风力发电机组的切入风速以及风速分界阈值，确定所述多母线变流器的运行模式，包括：

在预测得到的所述预定时长内的风速大于所述风速分界阈值的情况下，预测损失发电量、第一运行模式发电量和第二运行模式发电量，所述损失发电量为加热除湿的时长内损失的发电量，所述第一运行模式发电量为所述多母线变流器执行所述第一运行模式的发电量，所述第二运行模式发电量为所述多母线变流器执行所述第二运行模式的发电量；

计算第一运行模式发电量与第二运行模式发电量的发电量差值；

在所述损失发电量小于所述发电量差值的情况下，控制所述多母线变流器执行所述第一运行模式；

在所述损失发电量大于等于所述发电量差值的情况下，控制所述多母线变流器执行所述第二运行模式。

4.根据权利要求3所述的风力发电机组多母线变流器的控制方法，其特征在于，所述预测损失发电量、第一运行模式发电量和第二运行模式发电量，包括：

获取预先测定的风速与第一功率之间的第一对应关系以及预先测定的风速与第二功率之间的第二对应关系，所述第一功率为(N-M+X)个功率模块投入运行时风力发电机组在所述预定时长内输出的总功率，所述第二功率为(N-M)个功率模块投入运行时风力发电机组在所述预定时长内输出的总功率；

根据预测得到的所述预定时长内的风速、预设加热除湿总时长和所述第二对应关系，预测得到所述损失发电量；

根据预测得到的所述预定时长内的风速、预设加热除湿总时长和所述第一对应关系，预测得到所述第一运行模式发电量；

根据预测得到的所述预定时长内的风速和所述第二对应关系，预测得到所述第二运行模式发电量。

5.根据权利要求2所述的风力发电机组多母线变流器的控制方法，其特征在于，所述利用预测得到的所述预定时长内的风速、风力发电机组的切入风速以及风速分界阈值，确定所述多母线变流器的运行模式，包括：

当预测得到的所述预定时长内的风速小于所述切入风速时，控制所述多母线变流器执行所述第一运行模式。

6.根据权利要求2所述的风力发电机组多母线变流器的控制方法，其特征在于，所述利用预测得到的所述预定时长内的风速、风力发电机组的切入风速以及风速分界阈值，确定所述多母线变流器的运行模式，包括：

当预测得到的所述预定时长内的风速在所述切入风速和所述风速分界阈值之间的范围内时，控制所述多母线变流器执行第二运行模式。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的风力发电机组多母线变流器的控制方法，其特征在于，还包括：

在对预备新切入的功率模块进行加热除湿的时长未达到预设加热除湿总时长的情况下，再次根据采集的风速预测数据预测预定时长内的风速，并利用预测得到的所述预定时长内的风速、风力发电机组的切入风速以及风速分界阈值，确定所述多母线变流器的运行模式。

8.一种风力发电机组多母线变流器的控制装置，其特征在于，所述多母线变流器包括N条母线，每条母线上连接一个功率模块，N为大于1的整数，所述装置包括：

故障切除模块，用于当所述多母线变流器的任意母线连接的功率模块发生故障时，切除发生故障的功率模块；

数据获取模块，用于获取风力发电机组的切入风速和风速分界阈值，所述风速分界阈值包括投入(N-M)个功率模块运行时风力发电机组输出的总功率与投入(N-M+X)个功率模块运行时风力发电机组输出的总功率相等情况下的风速，M为切除的发生故障的功率模块的数目，X为预备新切入的功率模块的数目；

风速预测模块，用于根据采集的风速预测数据，预测预定时长内的风速；

运行模式确定模块，用于利用预测得到的所述预定时长内的风速、风力发电机组的切入风速以及风速分界阈值，确定所述多母线变流器的运行模式，所述运行模式包括在所述预定时长内是否对预备新切入的功率模块进行加热除湿以及投入运行的功率模块。

9.一种主控制器，其特征在于，包括：处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；

所述处理器执行所述计算机程序指令时实现如权利要求1至7中任意一项所述的风力发电机组多母线变流器的控制方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求1至7中任意一项所述的风力发电机组多母线变流器的控制方法。

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